1、名校名 推薦第七部分實驗與研究性學習第 49 講探究性實驗一、考點內(nèi)容全解（一）本講的考點是什么？在高校招生的考試中，一般不會考查學生獨立完成全程性探究實驗的各個方面，適于考查的實驗內(nèi)容主要有：作出假設、制定計劃、預測結果、分析結論、進行評價等。1. 實驗現(xiàn)象的觀察和分析觀察實驗現(xiàn)象和分析實驗現(xiàn)象是用實驗方法解決問題的基礎。這就要求能聯(lián)系生物學科的有關基本理論，分析所觀察到的實驗現(xiàn)象，能聯(lián)系生物學科相關知識來解釋某一實驗現(xiàn)象。2. 實驗數(shù)據(jù)的處理和分析用規(guī)范、科學的實驗報告格式書寫實驗報告，以便于實驗數(shù)據(jù)的整理和加工處理，以便于保存和查閱原始實驗數(shù)據(jù)， 以便于實驗者通過分析來選擇最佳的實驗方法

2、或實驗條件來完成實驗。3. 實驗設計的評價及其完善在實驗步驟和實驗方案設計中，要充分考慮實驗可能產(chǎn)生的干擾因素，設計合理的實驗步驟和實驗方案來排除干擾條件， 通常采用對比實驗的方法及取實驗數(shù)據(jù)平均值方法來研究某些規(guī)律，以便更容易發(fā)現(xiàn)和平衡實驗的誤差，提高實驗的科學性。4. 實驗步驟、實驗方案的設計實驗設計的一般思路可概括為：明確實驗目的弄清實驗的原理及相關的知識點確立完成實驗的關鍵條件考慮每一材料用具可能的作用設計實驗方案( 實驗步驟或實驗裝置圖；觀察記錄實驗結果；分析討論，得出結論) 。（二）考點例析 例 1（2003 年理綜全國卷）將青蛙腦破壞，保留脊髓，在脊柱下部打開脊椎骨，剝離出脊髓一

3、側鄰近的兩對脊神經(jīng)根( 一對脊神經(jīng)根包含一個背根和一個腹根， 見圖 ) 。分別電刺激每對脊神經(jīng)根的背根與腹根均可引起蛙同側后肢發(fā)生運動反應。然后進行下列實驗：甲：在第一對脊神經(jīng)根的背根中央處剪斷， 電刺激背根向中段， 蛙后肢發(fā)生運動反應； 電刺激背根外周段，蛙后肢不發(fā)生反應。- 1 -名校名 推薦乙：在第二對脊神經(jīng)根的腹根中央處剪斷，電刺激腹根向中段，蛙后肢不發(fā)生反應；電刺激腹根外周段，蛙后肢發(fā)生運動反應。試分析回答：(1) 根據(jù)實驗甲判斷背根的功能是，因為(2) 根據(jù)實驗乙判斷腹根的功能是，因為 解析 這是一道頗有“爭議”的題目，不少師生認為“超綱”，筆者卻不這樣看。首先，題目涉及的知識面很

4、窄( 反射弧 ) ，而這在老教材中已有介紹；其次，也是最關鍵的，本題問題情景是實施研究性學習活動中的一個環(huán)節(jié)實驗現(xiàn)象的觀察和分析，換句話講，本題以能力立意，強調(diào)科學的認知方法，而不是純粹知識的考查，注重不同能力水平考生的甄別。相反，本題若以反射弧的知識立意，將索然無味，命題者正是敏銳地觀察到這一點，匠心獨運，精心設計了這么一個“似曾相識”的“偏題”，將那些鏖戰(zhàn)題海的斗士，狠狠地“刷”了一把！ 答案 （ 1）傳入功能。因為電刺激背根向中段可以產(chǎn)生后肢運動反應，表明神經(jīng)興奮進入脊髓中樞并通過傳出神經(jīng)引發(fā)肌肉收縮，因此是傳人功能。電刺激背根外周段不發(fā)生反應，表明背根無傳出功能；（ 2）傳出功能。因為

5、電刺激腹根向中段不發(fā)生反應，而電刺激腹根外周段可以產(chǎn)生后肢運動反應，表明神經(jīng)興奮沿傳出神經(jīng)引發(fā)肌肉收縮，因此是傳出功能。 例 2(2003 年上海理綜題 ) 研究性學習是一種重要的學習方式， 有利于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。溫度粘附項目( )力 (N)次數(shù)1125 02235 13330 34335 6534- 2 -名校名 推薦口香糖的生產(chǎn)已有很長的歷史。咀嚼口香糖有很多益處，但其殘7 6留物也會帶來污染。 為了研究口香糖的粘附力與溫度的關系，一位同644學通過實驗， 測定了不同溫度下除去糖分的口香糖與瓷糖與瓷磚地面0 0的粘附力，得到了如表所示的一組數(shù)據(jù)：742（1）請根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在

6、下圖中繪制出粘附力F 隨溫度變化的5 5圖線。8510 4（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)以及得到的圖線，可以得到的實驗結論是 解析 通常處理實驗數(shù)據(jù)的基本方法有：列表法。 把被測量的量分類列表表示出來。 列表法常用作其他數(shù)據(jù)處理方法的一種輔助手段。算術平均值法。圖象法。在圖象呈曲線的情況下， 可先根據(jù)大多數(shù)描點的分布位置 ( 個別特殊位置的奇異點可舍去) ，畫出穿過盡可能多的點的草圖，然后連成光滑的曲線，一般要避免畫成折線形狀。本題的考查重點是： 測試考生能否通過分析，正確處理數(shù)據(jù)， 并通過對數(shù)據(jù)的分析和綜合，得出合理結論。 這一點非常重要， 因為在研究性學習中，由于多種原因， 獲取的數(shù)據(jù)既多又雜，研究者

7、必須要有一套科學可行的方法對實驗數(shù)據(jù)進行正確評價，合理取舍， 才能在此基礎上作出科學地推理，得出合理結論。 答案 (1)見右圖 (2)隨著溫度升高，粘附力先增大后減小，在37時，粘附力最大。 例 3(2002年全國理綜卷) 為驗證 “鎂是植物生活的必需元素”，三位同學進行了實驗設計，下列是實驗的基本思路。請分別指出三個實驗思路能否達到實驗目的，為什么?再寫出你的設計思路。(1) 實驗一： 取生長狀況一致的大豆幼苗用符合實驗要求的容器進行培養(yǎng)。對照組容器內(nèi)只盛有蒸餾水， 實驗組盛有用蒸餾水配制的鎂鹽溶液。 兩組置于相同的適宜條件下培養(yǎng)， 并對溶液通氣，觀察比較兩組植物的生長發(fā)育情況。(2) 實驗

8、二：取生長狀況一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中( 砂性土壤肥力均勻，容器符合實驗要求 ) ，對照組澆以蒸餾水，實驗組澆以蒸餾水配制的鎂鹽溶液，兩組置于相同的適宜條件下培養(yǎng)，觀察比較兩組植物的生長發(fā)育情況。(3) 實驗三：取生長狀況一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中( 砂性土壤肥力均勻，容器符合實驗要求) ，對照組澆以含有植物必需的各種元素的完全營養(yǎng)液，實驗組澆以不含鎂離子的完全營養(yǎng)液，兩組置于相同的適宜條件下培養(yǎng)，觀察比較兩組植物的生長發(fā)育情況。- 3 -名校名 推薦(4) 下面由你進行實驗設計，請寫出你的設計思路。解析 本題型屬于探究實驗類，題目提供的三種假想實驗設計思路中

9、，均含有不同程度的合理成分， 考生逐一對上述實驗思路進行評價時，不僅要重視分析和闡明實驗設計不能取得預期結果的原因， 而且要關注實驗設計思路中隱含的合理成分， 從而為提出一個合理的實驗設計思路創(chuàng)造條件。因此說，該題的編制比先前同類型題目有較大的突破。 答案 (1)不能，因為蒸餾水和鎂鹽溶液均缺乏植物必需礦質元素而使兩組植物生長均不正常； (2) 不能，因為兩組容器內(nèi)的砂性土壤中都可能含有鎂離子；(3) 不能，因為兩組容器內(nèi)的砂性土壤中都可能含有鎂離子； (4) 取生長狀況一致的大豆幼苗， 用符合實驗要求的容器，對照組盛有含植物必需各種礦質元素的完全營養(yǎng)液，實驗組盛有不含鎂離子的完全營養(yǎng)液，兩組

10、置于相同的適宜條件下培養(yǎng)，并對溶液通氣，觀察比較兩組植物的生長發(fā)育情況。二、能力提升技巧設計實驗時涉及到兩個很重要的步驟，就是控制變量和給出可操作定義?？刂谱兞吭谝粋€設計良好的實驗中，除了要觀察的變量以外，其余變量都應始終保持相同。 變量是指實驗中可以變化的因子。其中人為改變的因子稱作調(diào)節(jié)變量。而其他的因子都應保持不變。 隨著調(diào)節(jié)變量變化而變化的因子稱為應變量。應變量是為了得到實驗結果而需要觀察或測量的指標。除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。絕大多數(shù)對照實驗都要設立對照。自定義設計實驗的另一個重要方面就是要有清楚的實用性的定義。實用性定義是指一個說清楚某個變量該如何進行測

11、量，或者某個術語該如何定義的陳述。 例 5 抗原和抗體都有特異性，所以，帶有不同抗體的淋巴細胞亦有特異性。這么多種類的淋巴細胞是怎樣來的?是天生的還是后天分化出來的 ?有人認為淋巴細胞最初并不是分別帶有不同抗體的，只有在它們與抗原分子接觸之后， 在抗原分子的影響下才分化出與抗原分子的抗原決定子互補的抗體。 這一學說稱為教導說。 另一學說認為， 淋巴細胞不需要抗原的作用，就已分化為多種帶有不同抗體的細胞了。 當一種抗原侵入人體后，在無數(shù)種淋巴細胞中， 只有表面本來就帶有和這種抗原互補的受體的少數(shù)淋巴細胞能和抗原結合。一經(jīng)結合，這種淋巴細胞就恢復了分裂的能力，連續(xù)分裂產(chǎn)生大量帶有同樣抗體的淋巴細胞

12、群。這一群細胞由于是同一來源的，所以稱為克隆，這就是克隆選擇學說。試設計同位素標記實驗證明。實驗步驟及結果：準備三組同樣實驗小白鼠a、b、 c。給小白鼠a、b 以高劑量的同位素標記的某抗原，結果小白鼠不發(fā)生免疫反應；給小白鼠 c 以同樣劑量的正常的( 無同位素標記) 同樣抗原，結果小白鼠發(fā)生免疫反應；注：高劑量的同位素標記的抗原能夠全部殺死帶有互補抗體的淋巴細胞結論：學說正確問題： c 組小白鼠及其處理的作用是 解析 解答本題首先要明白教導說和克隆選擇學說的要點：前者認為特意性抗體是抗原侵入后誘導形成的， 事先并不存在； 后者認為無論是否有抗原侵入， 各種特意性抗體是先天存在的。其次，利用同位

13、素標記的抗原與抗體的特意性結合控制變量。 答案 支持克隆選擇學說：此時給小白鼠a 正常的 ( 無同位素標記 ) 同樣抗原，結果小- 4 -名校名 推薦白鼠不發(fā)生免疫反應；給該小白鼠b 正常的 ( 無同位素標記) 其他抗原， 結果小白鼠發(fā)生免疫反應；支持教導說： 此時給小白鼠a 正常的 ( 無同位素標記) 同樣抗原， 結果小白鼠發(fā)生免疫反應；給該小白鼠b 正常的 ( 無同位素標記) 其他抗原，結果小白鼠發(fā)生免疫反應；( 說明：實驗結果應與觀點一致)問題：作對照；并不影響小白鼠發(fā)生免疫反應 解題技巧 設計實驗的基本原則是盡量孤立因素和固定條件，一般都是強調(diào)在實驗中只改變一個因素。換句話說，實驗的成

14、功與否取決于實驗者對變量( 實驗過程中所被操縱的特定條件或因素 ) 的有效控制，即確?！皢我蛔兞俊钡膶嶒炗^測，盡量避免無關變量和減少額外變量，為此設置實驗對照和作平行實驗以排除無關變量，是增加實驗結果可信度和說明力的重要措施。如本例控制變量的方法是同位素標記的抗原控制，即設計有或無相應效應B 淋巴細胞兩種情況，并在該情形下作對照實驗，觀察其不同的免疫反應。三、基礎能力測試1炭疽熱是由碳疽芽孢桿菌引起的，它可引起動物組織水腫，粘膜出血造成死亡。法國著名科學家巴斯德在研究牲口炭疽病時進行了如下實驗： 把實驗綿羊用毒性已削弱的炭疽芽孢桿菌制劑注射， 這些綿羊感染后沒有發(fā)病。 四天后， 對實驗綿羊注射

15、毒性很強的炭疽芽孢桿菌制劑，經(jīng)過一段時間看，實驗綿羊全部正常生活。本實驗的結論是：實驗綿羊獲得了免疫力。請回答以下問題：(1) 實驗綿羊在第二次注射炭疽芽抱桿菌后沒有發(fā)病，其原理是綿羊體內(nèi)產(chǎn)生了相應的抗體，從而獲得免疫力，這屬于免疫。毒性極弱的炭疽芽孢桿菌進入綿羊體內(nèi)作為抗原起作用， 使其體內(nèi)產(chǎn)生了具有免疫力的物質，請寫出所有與該物質產(chǎn)生有關的細胞名稱(2) 我們認為僅用該實驗過程還不足以嚴密論證以上結論，請在上述實驗的基礎上補充相應的實驗設計原則、步驟、預測結果。實驗設計原則：操作步驟：預測結果：2大氣污染物可普遍引起植物中游離脯氨酸含量的變化，并認為這是植物受環(huán)境影響的一種生理反應和細胞結

16、構及功能受損的表現(xiàn)。酸雨對植物脯氨酸的變化和危害的關系如何呢?某小組在老師的協(xié)助下，制定了課題研究的初步計劃并進行下述實驗過程。一、材料與方法本研究的供試植物為伯樂樹、翅莢木、香椿、刺槐。種子首先進行消毒與育苗，當苗木生長到一定高度后，選取生長好和長勢相近的苗木移至適宜的培養(yǎng)缽或木箱中栽培，按常規(guī)盆栽方法管理，經(jīng) 20 天左右的緩苗期， 分別用 pH=5、pH=3、pH=2 的硫酸型人工模擬酸雨進行噴灑處理，每天噴灑五次，每次以噴濕為準，每次噴灑量約為 500mL，重復 7 9 次。每次噴灑前觀察和調(diào)查植株生長和受害情況，并分別收集和統(tǒng)計落葉，對脯氨酸含量進行測定。二、試驗結果1葉片脯氨酸含量

17、的變化，隨酸雨pH 下降而遞增，酸雨pH 越低，脯氨酸增加的幅度越大。當 pH 為 2 時，伯樂村、翅莢木、香椿、刺槐的增加幅度分別為131.4%、126.1%、124.5%和 99.1%。2根系脯氨酸含量的變化與葉相反，隨酸雨pH 下降而遞減，當出為2 時，其減少幅度在3一 8之間。- 5 -名校名 推薦三、分析并回答：(1) 該實驗為性實驗 ( 探索性或驗證性)(2) 從實驗結果看該實驗方法中還應增設何種處理(3) 若要得出葉中脯氨酸含量的變化與危害的關系，實驗中還應增加葉的危害程度這一指標，葉的危害程度可以用作為指標。(4) 由實驗結果可以得出：葉片脯氨酸隨酸雨pH 下降而遞增，根系則相

18、反，這說明葉中脯氨酸增幅的比例不同說明3. 為驗證光合作用能釋放氧氣，某同學在互聯(lián)網(wǎng)上查到了一種指示劑焦性沒食子酸，該指示劑在堿性環(huán)境下遇氧會由無色變?yōu)楹稚?。該同學利用焦性沒食子酸設計了如下一組實驗。具體步驟為：1234(1) 在 4 只 500mL 的平底燒瓶中分別裝入煮沸的蒸餾水300mL，冷卻后，滴幾滴植物油，在水面上形成一層油膜，并編號；(2) 通過油膜向 1、 3、 4 號燒瓶中加等量的 NaHCO3溶液；(3) 通過油膜向 2、 3、 4 號燒瓶中加入大小相似，生長狀況相同的金魚藻枝條，用黑紙將3 號瓶包住，把4 個燒瓶放在光下照射30 分鐘；(4) 取一支試管， 加 5mL煮沸的

19、蒸餾水， 冷卻后向試管內(nèi)加極少量的焦性沒食子酸；( 備用 )(5) 最后向每一燒瓶中先加人1mL 1%的 NaOH溶液，再加入1mL新配制的焦性沒食子酸溶液，加煮沸冷卻的蒸餾水至500mL，立即觀察顏色變化。問題：(1)能立即變?yōu)楹稚氖翘柶?，原因?2)設置 1 號瓶的作用是，它可說明(3) 實驗中蒸餾水煮沸后冷卻使用的原因是是；(4)3號瓶的實驗結果與明；(5) 本實驗中只需號瓶，就可說明光合作用可釋放氧氣。4. 下圖所示的實驗裝置是用來研究碳酸氫鈉溶液的濃度對光合作用速率的影響。實驗結果如細菌下：數(shù)目敘述和解釋當二氧化碳濃度增加時光合作的對用速率的變化 ( 每分鐘產(chǎn)生氣體的長度 ) 。數(shù)

20、 0%到 0.4%ABC；，油膜的作用號瓶組合可說細菌數(shù)目的對數(shù)DEFGH 0.4%到 0.6%- 6 -名校名 推薦敘述并解釋當NaHCO3濃度維持恒定時，放一些水蚤在氣瓶中對產(chǎn)氣速率的影響。本實驗用蒸餾水做對照，你能否提出更好的對照？四、潛能挑戰(zhàn)測試5. 某生物學興趣小組在研究性學習中發(fā)現(xiàn)：飼養(yǎng)的實驗小白鼠群體中，一對正常尾的雙親鼠生了一只短尾的雄鼠。 怎樣判斷這只短尾的雄鼠的產(chǎn)生， 是基因突變的直接結果， 還是由于它的雙親都是隱性短尾基因的攜帶者造成的？若只考慮常染色體遺傳，探究如下：提出假設假設：雙親都是隱性短尾基因的攜帶者假設：短尾的雄鼠為隱性突變假設：短尾的雄鼠為顯性突變設計實驗：

21、將這對正常尾的雙親中雌鼠與短尾的雄鼠交配，觀察其子代尾的表現(xiàn)型實驗結果：子代出現(xiàn)正常尾的鼠和短尾的鼠結論：雙親都是隱性短尾基因的攜帶者你對此實驗方案有何評價？若有缺陷，請指出并改正或補充。6. 某生物學興趣小組開展“不同濃度生長素類似物對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響”的課題研究，老師已經(jīng)為他們準備了生長素類似物的濃溶液和蘿卜種子， 假如你是其中的一員， 請回答：(1) 要測 定生 長素 類似物 對種 子萌 發(fā)和 幼苗 生長 的影 響， 你可 以采 用的 測定 指標是、等(2) 做該實驗時，如何設置對照組?(3) 設計一張表格，用于實驗時記錄數(shù)據(jù)。7. 香蕉皮在冰箱內(nèi)冷藏（ 4）情況比在常溫下發(fā)黑得

22、更快。研究表明，這是一種氧化反應：香蕉表皮細胞液泡內(nèi)的酚胺類物質( 如多巴胺 ) 溢出液泡，與同樣處在細胞內(nèi)的氧化酶( 多酚氧化酶 ) 相遇，這樣多巴胺就被大氣中的氧氣氧化，形成棕黑色的聚合物。那么，為什么它在冷藏條件下該氧化反應反而進行得更為迅速呢?某同學提出如下假設：低溫能加速香蕉的氧化反應。（ 1）您認為該同學的假設合理嗎？為什么？（ 2）您能提出一種更合理的假設嗎？試設計實驗證明之并作出結果預測。（ 3）根據(jù)您的實驗結論， 您認為在商業(yè)化貯藏中， 應當怎樣科學地儲藏熱帶及溫帶水果？五、標答與點撥1 (1) 特異性吞噬細胞、 B 細胞、 T 細胞、效應B 細胞(2)對照原則將未免疫的綿羊

23、同時注射毒性極強的炭疽芽抱桿菌未免疫的綿羊全部死亡2(1) 探索性(2)以 pH=7 左右作為對照組，與其它三組同時噴灑處理(3)脫落葉率或葉顏色變化程度( 凡符合實際且能說明葉的危害程度的指標均可) (4)同一植物不同器官- 7 -名校名 推薦對酸雨的反應不同不同植物同一器官對酸雨的反應不同3 (1)4號光合作用生成氧氣，在堿性環(huán)境中，使焦性沒食子酸變褐色(2)對照光照不會使焦性沒食子酸變色(3)除去溶于水中的氧防止瓶中氣體與瓶外氣體的交換(4)4號或 2 號光照是光合作用的必需條件或CO2是合作用的必需條件(5)3號和 4 號 (本題考查光合作用的原料、條件和產(chǎn)物， 主要測試運用生物學知識

24、分析生命現(xiàn)象的能力，同時測試對照實驗的設計能力。此外，題目指出從互聯(lián)網(wǎng)上獲取材料信息，具有研究性學習的導向功能)4當二氧化碳濃度增加時，光合作用速率快速提高，為光合作用提供充足的二氧化碳，光合作用所需要的其他因素( 如光和溫度 ) 不受限制光合作用速率有微小的增加，然后維持恒定， 這是因為一些其他因素( 如光、溫度 ) 受限制產(chǎn)氣速率增加。水蚤呼吸時釋放二氧化碳，增加水中二氧化碳的濃度，從而提高光合作用的速率依樂藻放在蒸餾水中( 無 NaHCO3)5該實驗方案有缺陷，假設應有4 種，即：若為假設，即雙親都是隱性短尾基因的攜帶者，則 Aa(正常尾 ) aa( 短尾 ) 1/2Aa( 正常尾 )+1/2aa( 短尾 ) ；若為假設，即短尾的雄鼠為隱性突變，則 AA(正