高考生物实验专题_生物高考“实验设计能力”考查专题

来源:电子商务 发布时间:2019-06-12 04:36:08 点击:

  一、高考对“实验设计”的要求   高考生物实验探究能力的考察主要有以下几种:(1)找出给定材料中实验设计的描述性错误,并加以改正;(2)给定一篇不完整的实验设计方案,根据上下文,补充和完善相关步骤设计;(3)通过实验分析,得出结果,结论;(4)根据给定的实验材料,实验原理等,简单设计实验方案,(5)综合和创新实验。
  二、“探究性实验设计” 题解答的一般方法
  1. 拟定标题:根据实验探究目的来确定。探究“自变量”对“因变量”的影响。
  2. 能明确最初的假设。
  3. 步骤:分为三步。第一步是:分 组。分组的主要依据是“自变量”,并且要求其它的“无关变量”相同。控制“无关变量”的关键词是“适量、等量、生长状况相同、编号甲乙丙或①②③。第二步是控制自变量。对照组不施加自变量的因素,一般保持常态。实验组要按自变量来处理。“无关变量的控制”的控制表述,一般是:“实验组和对照组”在“相同且适宜条件下培养相同(一定)时间”。第三步是观察(测量)并记录。记录的实验结果是“因变量”指标或现象。对实验结果的要求是“结果要容易观察、容易测量”。
  4. 做出结论:对结果进行分析时,我们要对“实验现象、因变量的指标”进行分析、统计、绘图等操作。通过对实验结果的分析、推断和概括,然后找出规律。一般而言:探究性实验的表述,有时有 几种情况。常见表述方式:如果 出现结果A,则得出结论B; 如果 出现结果C,则 得出结论D。
  三、案例分析
  请回答以下问题:科学施肥可使作物接近最高产量而又不会造成肥料浪费。实验表明锌肥的施用量与番茄的果实产量密切相关,图1所示为实验结果曲线图,请完善探究实验的相关问题:
  该实验的自变量是____________________________,因变量是____________________________,因变量的指标是____________________________。其中的两个无关变量是____________________________、____________________________。
  实验目的:________________________________________________________。
  材料用具:不同浓度的硫酸锌溶液(本实验SO42-对实验结果的影响可忽略),用相同的杉木糠和土壤浸出液栽培的240株长势相同的番茄幼苗。
  实验步骤:
  第一步:将240株番茄幼苗分成____________________________组并编号;
  第二步:在相同且适宜条件下将幼苗培养至花蕾期,________________________________________________________;
  第三步:继续培养至果实成熟,____________________________。
  第四步:绘制实验结果曲线图。
  验分析与讨论:
  ①结果表明,施用锌肥的最佳浓度范围是____________________________。
  ②根据该实验的结果分析科学施肥的理由:________________________________________________________。
  解析:此题和横坐标所示的文字为自变量,即“不同浓度的硫酸锌溶液”,纵坐标为因变量,即“番茄的果实产量”。实验题目可表述为:探究“自变量(不同浓度的硫酸锌溶液)”对因变量(番茄产量)的影响。根据题目给出的坐标,可知分为8组。实验步骤的第2步要注意控制无关变量的影响,即:实验组喷施适量且等体积的“自变量”(不同浓度的硫酸锌溶液),对照组常态处理(喷施等量的蒸馏水)。
  依据坐标图推断可知:硫酸锌溶液的浓度16mg/L时,番茄的果实产量大最高。
  参考答案:
  锌肥的施用量(不同浓度的硫酸锌溶液) 番茄的果实产量 番茄果实重量
  番茄的植株数、培养时间、培养条件等
  实验目的:探究锌肥施用量对番茄产量的影响(种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围)
  实验步骤:
  第一步:8
  第二步:实验组喷施适量且等体积的不同浓度的硫酸锌溶液,对照组喷施等量的蒸馏水
  第三步:称出每组番茄所结果实的重量
  实验分析与讨论:
  ①12mg/L至16mg/L
  ②锌肥施用量超过最佳范围(16mg/L)时会使果实产量下降,并造成浪费
  四、针对性练习
  1. 某科研单位研制出一种新型药物X,据说对肿瘤有较好的疗效,能起到抑制肿瘤细胞分裂的作用。请你设计一个方案加以验证。
  (1)在你的实验方案中,实验目的是________________________________________________________。
  自变量应该是____________________________,因变量应该是____________________________,无关变量除培养液的成分、用量和pH值、培养温度、培养时间等外,__________的浓度、__________的用量也是重要的无关变量。
  (2)写出你所设计的实验步骤:
  第一步:(分组)取__________支试管,并用字母将试管__________。然后分别加入______________________________的培养液、肿瘤细胞。
  第二步:(控制自变量)其中一支试管中加入适量的__________,其余的不加。然后在____________________的条件下培养一段时间。   第三步:(观测和记录)培养一段时间后,观察________________________________________。
  (3)预期结果及结论:
  ①如果__________________________________________________,则__________________________________________________。
  ②如果__________________________________________________,则__________________________________________________。
  2. 端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示细胞癌变可能与端粒酶的活性有关,请完成下面的探究实验。
  该实验的自变量是____________________,因变量是____________________,因变量的指标是____________________。其中的两个无关变量是__________、__________。
  实验目的:研究端粒酶与细胞癌变的关系。(或:__________对__________的影响)
  实验材料:癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。
  实验步骤:
  ①取2支试管并编号为A、B, 分别加入适量且等量的__________和__________。
  ②A组加入____________________,B组不加,在______________________________的条件下培养一段时间。
  ③记录并比较A、B两组癌细胞的____________________。
  结果预测及分析:
  如果 A组比B组增殖代数减少,则端粒酶与细胞癌变____________________
  如果 A组仍然__________,则端粒酶与细胞癌变(连续分裂)无关
  3. 为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响,某同学进行了实验,实验步骤和结果见表。请回答:
  (1)实验中加入缓冲液的作用是____________________。
  (2)分析实验结果可知:对酶活性有影响的离子是__________,其中对酶活性有抑制作用的离子是__________,对酶活性有促进作用的离子是____________________。
  (3)该实验中设置4号试管的目的是____________________;设置3号试管的目的是__________。
  (4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测,1~4号试管中的颜色依次是__________、__________、__________、__________。根据上述实验结果,在操作过程中,保温之前不能加入斐林试剂,其原因是______________________________。
  4. 回答下列Ⅰ、Ⅱ题:Ⅰ.为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关,请用所给的实验材料,完成下列实验步骤并回答下列问题:
  实验材料:具2片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干、完全培养液、蒸馏水、适宜浓度的赤霉素溶液,喷壶等。
  (1)实验步骤:
  ①将上述大豆幼苗平均分成A、B两组,A组为对照组,B组为实验组,分别置于等量的完全培养液中培养。
  ②用喷壶分别将__________和__________喷洒在A、B两组幼苗上。
  ③将两组苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养,一段时间后,测定两组植株的__________。
  (2)预测实验结果:________________________________________。
  (3)上述实验中,如果A、B两组各选用1株幼苗进行实验,是否影响实验结果的可靠性?为什么?
  (4)该实验原理是: __________________________________________________。
  5. 已知2H2O2=2H2O+O2↑,可以通过观察反应过程中的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验,使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论,并回答问题。
  实验材料与用具:适宜浓度的H2O2溶液,蒸馏水,3.5%FeCl3溶液,0.01%牛过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅,试管。
  (1)实验步骤:①
  (2)实验结果预测及结论:
  整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是:____________________。由此可得出的结论是__________________________________________________。
  (3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃,重做上述实验,O2释放的速度最快的是____________________,原因是 __________________________________________________。
  6. 某同学进行实验,图2(甲)图为实验开始状态,乙图为实验结束状态。请在图2(乙)图所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
  增添的实验材料:蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
  (1)设计出继续实验的简要步骤:
  ①____________________________________________________________;   ②____________________________________________________________。
  (2)预测实验现象并作出结论。
  参考答案:
  1.(1)新型药物X 肿瘤细胞的分裂情况 新型药物X 肿瘤细胞
  (2)第一步:2, 编号为A和B, 适量且等量;第二步:新型药物X,适宜且相同,
  第三步:肿瘤细胞的分裂情况;(3)预期结果及结论:
  ①A管中的肿瘤细胞停止分裂,而B中的肿瘤细胞继续分裂,则新型药物X对肿瘤细胞的分裂有抑制作用;②如果加A、B管中肿瘤细胞一样继续分裂,则新型药物X对肿瘤细胞的分裂没有抑制作用
  2. 端粒酶活性(端粒酶抑制剂) 细胞癌变情况 增殖代数 培养液用量、培养时间等 端粒酶活性 细胞癌变 ;①癌细胞、 细胞培养液 ②端粒酶抑制剂 适宜且相同, ③ 增殖代数(分裂次数);有关 无限增殖
  3.(1)维持反应液中pH的稳定(其他合理答案也给分);(2)Cl-和Cu2+ Cu2+ Cl- ;
  (3)对照 确定Na+ 和SO42-对唾液淀粉酶催化活性是否有影响;
  (4)深砖红色 无砖红色(或蓝色) 浅砖红色 浅砖红色(其他合理答案也给分)
  斐林试剂中有Cu2+,其可抑制唾液淀粉酶的活性。
  4. (1)②:蒸馏水(1分) 赤霉素溶液(1分) ③:高度
  (2)A组(对照组)植株的平均高度小于B组(实验组)植株平均高度
  (3)有影响(1分) 因为每组实验材料的数量过少(或样本数过少),代表性差。
  (4)赤霉素有促进细胞伸长使植株增高的作用。用赤霉素处理植株后,可以显著增加植株的高度,据此可以验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关。(3分)
  5. 答案:(1)①取3支试管,各加入等量且适量的H2O2溶液,放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间。 ②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。 ③观察各管中释放气泡产生的快慢。
  (2)加酶溶液的试管、加FeCl3的溶液的试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用和高效性
  (3)加FeCl3溶液的试管 在此温度下,FeCl3催化作用加快,而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性
  解析:该题要同时验证酶具有催化作用和高效性,因此应遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则。
  (1)实验步骤:①取3支试管,编号,各加入等量且适量的H2O2溶液,放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间。②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。③观察现象:3 支试管中气泡产生的快慢。
  (2)整个实验中,不同处理的试管中O2释放最快的是加酶溶液的试管,其次是加FeCl3溶液的试管,再次是加蒸馏水的试管,由此可得出的结论是酶具有催化作用和高效性。
  (3)将恒温水浴改为80℃,重做上述实验,由于过氧化氢酶因高温变性而失去了活性,因此释放O2最快的是加FeCl3溶液的试管。
  6.(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液,水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度,观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体,分别加入A、B两试管中,并加入斐林试剂,(60~65℃)水浴加热,观察A、B试管内有无砖红色沉淀 (2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物能通过半透膜;如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜
  (作者单位:东莞市厚街中学)
  责任编校 李平安

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