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高考生物二輪復習專題突破
考點三 實驗步驟或思路的分析、設計與結果和結論預測
一、實驗設計遵循的原則
1．科學性原則
(1)選材科學性：如鑒定還原糖的實驗中不能以西瓜汁為實驗材料，因為西瓜汁的紅色會干擾顏色反應。
(2)實驗方法科學性：如使用雙縮脲試劑時應先加入A液，再加入B液。
2．單一變量原則和等量原則
二者是完全統一的，只不過強調的側重點不同，前者強調的是自變量的單一性即實驗組和對照組相比只能有一個變量，而后者強調的是除了自變量之外的一切對實驗結果有影響的無關變量，必須嚴格控制在適宜且等量條件下，以平衡和消除無關變量對實驗結果的影響。
3．平行重復原則
為減小實驗誤差應進行多次實驗，如探究培養液中酵母菌種群數量的變化的實驗中，每次計數都要重復至少3次。
4．對照原則(為使實驗結果更有可信度，需設置對照組)
(1)空白對照：即對照組不做任何變量處理。如探究胰島素的生理作用實驗中，對小鼠進行饑餓處理后，注射胰島素的為實驗組，注射等量生理鹽水的為對照組。
(2)自身對照：即對照組和實驗組在同一實驗對象上進行，不再設置新的對照組。如觀察植物細胞質壁分離和復原的實驗中，質壁分離狀態與自然狀態形成對照。
(3)條件對照：即給對照組施加變量處理，但這種處理不是實驗假設所定的。如探究甲狀腺激素的生理作用實驗中，實驗組為飼喂甲狀腺激素，空白對照組為飼喂等量生理鹽水，可以再增加一組對照組，飼喂甲狀腺激素抑制劑，即條件對照，這樣可以增加實驗的說服力。
(4)相互對照：即不單獨設對照組，而是幾個實驗組之間相互進行對照。如探究溫度、pH對酶活性影響的實驗中，各組既是實驗組，又是其他組的對照組。
二、實驗設計的基本方法
實驗設計程序：明確實驗目的→選擇實驗原理→確定實驗思路→設計實驗步驟→預期實驗結果→得出實驗結論。
1．實驗目的
(1)驗證性實驗：尋找題干信息，一般寫有“驗證……”，即為該實驗的實驗目的。
(2)探究性實驗：首先分析實驗的自變量和因變量。此類實驗的實驗目的一般書寫為“探究自變量對因變量的影響”“探究自變量與因變量的關系”“探究自變量的作用”等等。
2．實驗假設
假設是指用來說明某種現象，但未經證實的論題，是對課題涉及的主要變量之間相互關系的設想，是研究者對研究結果預先賦予的答案，是一種可能的解釋和說明。提出的假設可能正確，也可能錯誤，但必須能解釋題目現象或與題干相符，一般情況下，若是實驗中要求寫出你的假設，我們應根據自己平常積累的知識，寫出認為最可能的一種假設即可。
3．實驗原理
實驗原理的確認與書寫：實驗原理就是進行實驗的理論依據，書寫基本思路概括為“已知條件找變量→根據目的提結論→依據材料判結果→結論結果找聯系→組織語言寫原理”。
4．實驗思路
思路是“想法”，是較為粗線條的思考過程，其要求“言簡意賅”。比如：用某種方法處理某種材料，觀察其對某方面的影響效果。一般需體現“對照思想”，顯示自變量和因變量，對無關變量表述時，應注意體現“相同且適宜”。
典題1　冠心病是指給心臟供血的冠狀動脈發生粥樣硬化，使血管腔狹窄或閉塞，導致心肌缺血缺氧或壞死而引起的心臟病，心肌缺血缺氧引發心前區疼痛，導致心率加快，可通過受體阻斷藥來治療。預防冠心病，要注意低脂飲食。請回答下列問題：
受體阻斷藥可選擇性結合受體，阻止相應信號的作用。現以狗為實驗對象，據圖選擇作用于心肌細胞的受體阻斷藥(假定給藥過程不影響心率)，通過檢測心率證明：交感神經和副交感神經對心率的調節作用相抗衡。
實驗思路：____________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
預期結果：____________________________________________________________________。
5．實驗步驟
步驟是“做法”，是更為“細節化”的操作流程，其要求“精確細致”。必須體現“自變量”如何設置，“因變量”如何獲得，“無關變量”如何保證相同且適宜。
實驗步驟設計的一般程序
注意　自變量的處理方法
(1)“加”或“減”：例如驗證甲狀腺激素的生理作用——“加”即口服或注射該激素；“減”即手術切除甲狀腺法。
(2)“換”：如探究溫度對酶活性的影響實驗，對自變量溫度無法“加”或“減”，就用“換”的方法。
典題2　生長激素是動物生理學實驗中一種常用的激素。它是腺垂體細胞分泌的一種肽類激素，主要生理功能是促進神經組織以外的所有其他組織生長，促進機體代謝和蛋白質合成，從而使動物代謝加快，體重增加?，F有一批生長激素過了保質期，某研究小組想設計一個實驗來檢驗它是否還有使用價值。
實驗器具與試劑：若干幼齡小白鼠，飼料，正常生長激素，過期生長激素，生理鹽水，注射器，酒精棉等。
(1)實驗步驟：
①將________________________________________________________________________
的幼齡小白鼠平均分為A、B、C三組。
②每天對A組小白鼠注射一定量的生理鹽水，B組小白鼠____________________________，
C組小白鼠____________________________________________________________________。
③在相同且適宜的環境下培養一段時間，觀察并記錄實驗結果。
(2)預測實驗結果，得出結論：
①若C組與A組小白鼠體重基本相同，且低于B組，說明過期生長激素已沒有使用價值。
②____________________________________________________________________________，
說明過期生長激素還有部分生物活性，但使用價值低。
③____________________________________________________________________________，
說明過期生長激素還具有完全正常的生物活性，具備使用價值。
(3)操作步驟中，要在“相同且適宜”的條件下培養的原因是___________________________
________________________________________________________________________。
6．實驗結果和結論
實驗結果是通過觀察或測量得到的實驗現象，是實驗實際出現的情況。實驗結論是根據實驗現象，對實驗因變量與自變量關系進行分析，得出的具有普遍意義的理論性結論。實驗結論的得出必須依據實驗結果。歸納實驗結論的一般方法：
(1)通過實驗目的、實驗的對照組設置或步驟，根據單一因素不同，找出實驗自變量。
(2)由果找因，分析實驗結果(因變量)與實驗控制的單一因素(自變量)之間的邏輯關系，得出正確結論。
(3)在有些實驗中，還要根據各對照組中得出的“分結論”，綜合為“全面結論(總)”。
(4)在驗證性實驗中，因為要驗證的事實是正確的，實驗結果只有一種，實驗結論即是實驗要驗證的事實。在探究實驗中，因為實驗結果是未知的，可能出現的實驗結果有多種，因此對應的實驗結論也有多種，不同的結果對應不同的結論。
三、實驗方案評價與修訂試題的解答思路
1．(2022·湖北)不同條件下植物的光合速率和光飽和點(在一定范圍內，隨光照強度的增加，光合速率增大，達到最大光合速率時的光照強度稱為光飽和點)不同，研究證實高濃度臭氧(O3)對植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續處理甲、乙兩種植物75天，在第55天、65天、75天分別測定植物凈光合速率，結果如圖1、圖2和圖3所示。
注：曲線1：甲對照組，曲線2：乙對照組，曲線3：甲實驗組，曲線4：乙實驗組。
請回答下列問題：
(1)圖1中，在高濃度O3處理期間，若適當增加環境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點會__________(填“減小”“不變”或“增大”)。
(2)與圖3相比，圖2中甲的實驗組與對照組的凈光合速率差異較小，表明_______________
______________________________________________________________________________。
(3)從圖3分析可得到兩個結論：①O3處理75天后，甲、乙兩種植物的__________________
____________________________，表明長時間高濃度的O3對植物光合作用產生明顯抑制；②長時間高濃度的O3對乙植物的影響大于甲植物，表明________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)實驗發現，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達量都下降，為確定基因A功能與植物對O3耐受力的關系，使乙植物中基因A過量表達，并用高濃度O3處理75天。若實驗現象為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，則說明
A基因的功能與乙植物對O3耐受力無關。
2．(2019·江蘇，30)為探究玉米籽粒發芽過程中一些有機物含量的變化，研究小組利用下列供選材料用具進行了實驗。材料用具：玉米籽粒；斐林試劑，雙縮脲試劑，碘液，緩沖液，淀粉，淀粉酶等；研缽，水浴鍋，天平，試管，滴管，量筒，容量瓶，顯微鏡，玻片，酒精燈等。請回答下列問題：
(1)為了檢測玉米籽粒發芽過程中蛋白質(肽類)含量變化，在不同發芽階段玉米提取液中，分別加入________試劑，比較顏色變化。該實驗需要選用的器具有________(填序號)。
①試管　②滴管?、哿客病、芫凭珶?br/>⑤顯微鏡
(2)為了檢測玉米籽粒發芽過程中淀粉含量變化，將不同發芽階段的玉米籽?？v切，滴加________，進行觀察。結果顯示，胚乳呈藍色塊狀，且隨著發芽時間的延長，藍色塊狀物變小。由此可得出的結論是_________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)為了驗證上述藍色塊狀物變小是淀粉酶作用的結果，設計了如下實驗：在1～4號試管中分別加入相應的提取液和溶液(如圖所示)，40 ℃溫育30 min后，分別加入斐林試劑并60 ℃水浴加熱，觀察試管內顏色變化。
請繼續以下分析：
①設置試管1作為對照，其主要目的是__________________________________。
②試管2中應加入的X是________的提取液。
③預測試管3中的顏色變化是____________。若試管4未出現預期結果(其他試管中結果符合預期)，則最可能的原因是_______________________________________________________。
1．(2022·江蘇南通高三一模)下圖一是微生物細胞呼吸中的主要生化反應示意圖，①～⑤表示過程，A～D表示物質；圖二是檢測氣壓變化的密閉裝置，反應瓶和中心小杯中放置有關實驗材料和試劑，關閉活栓后，U形管右管液面高度變化反映瓶中氣體體積變化。請回答下列問題：
(1)圖一中產生ATP最多的過程是________(填中序號)，圖一中物質C是________。
(2)④和⑤過程產生的物質不同，直接原因是__________________。有人認為過程②和③并不都在線粒體中進行，理由是_______________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)某同學利用圖二所示裝置探究某種微生物的細胞呼吸方式，取甲、乙兩套該密閉裝置設計實驗。實驗開始時將右管液面高度調至參考點，實驗中定時記錄右管液面高度相對于參考點的變化(忽略其他原因引起的容積變化)。
①請補充下表有關內容：
裝置 反應瓶中加入的材料 中心小杯中加入的材料 液面高度變化的含義
甲 一定濃度的葡萄糖溶液、微生物懸浮液各1 mL 適量的NaOH溶液 a：__________
乙 b：__________ c：______ 細胞呼吸時CO2的釋放量與O2消耗量的差值
②將甲、乙裝置均置于28 ℃恒溫條件下進行實驗(實驗過程中微生物保持活性)，60 min后讀數。請補充下表有關內容：
預期實驗結果 微生物的細胞呼吸方式
甲 乙
上升 不變 d：________
e：________ 下降 只進行產生B和CO2的無氧呼吸
上升 下降 f：________
g：________ 不變 只進行產生A的無氧呼吸
2.(2022·四川成都七中高三二模)EV71是引發人手足口病的一種腸道病毒(圖2)。目前臨床上還沒有有效的治療藥物，疫苗的研發與接種是控制手足口病流行的重要手段?？蒲腥藛T用小鼠進行相關實驗，請據圖回答下列問題：
(1)該實驗的自變量是____________。多次免疫后，分別取上述3組小鼠的血清和未免疫小鼠血清，測定血清中抗體與相關抗原的結合強度，結果如圖1所示。實驗表明EV71免疫的小鼠血清抗體____________(填“是”或“不是”)單一抗體，判斷依據是_________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)科學家通過基因工程誘導大腸桿菌表達病毒的衣殼蛋白VP1經純化，加佐劑SA04吸附后，二者共同被免疫系統識別加工，發揮免疫作用，吸附后制成疫苗用于預防手足口病，與傳統滅活疫苗相比，這樣的重組疫苗更安全又有效，其主要原因是_________________________
______________________________________________________________________________。
(3)為評價SA04疫苗佐劑能否提高疫苗的免疫效果，科研人員將VP1、VP1經SA04佐劑吸附后分別注射于小鼠體內，然后在第7、14、21、28天測定相應抗體的相對含量。請指出本實驗方案存在的缺陷并改進實驗方案：______________________________________________
______________________________________________________________________________。
考點三
典題1　實驗思路：取甲、乙兩組狗，先測定正常安靜狀態下的心率，然后甲組用適量M3受體阻斷藥處理，乙組用等量α和β型受體阻斷藥處理，再分別檢測心率進行比較
預期結果：甲組心率升高，乙組心率降低
解析　驗證“交感神經和副交感神經對心率的調節具有拮抗作用”的實驗，自變量是分別刺激交感神經和副交感神經，因變量是心率的變化。由于題干要求使用受體阻斷藥來控制自變量，圖中M3受體為副交感神經反射弧中的激素受體，α和β型受體為交感神經反射弧中的激素受體，所以用適量M3受體阻斷藥處理代表阻斷副交感神經，用等量α和β型受體阻斷藥處理代表阻斷交感神經，檢測心率變化即可。根據圖中信息副交感神經導致心率減慢、心肌收縮減弱，交感神經導致心率加快、心肌收縮加強，可以預測甲組因副交感神經被阻斷，導致心率升高，乙組因交感神經被阻斷，導致心率降低。
典題2　(1)①若干體重相同(或若干體重相近或若干發育狀況相近且體重相同)?、谧⑸涞攘康恼ＩL激素　注射等量的過期生長激素　(2)②若C組小白鼠體重高于A組，但低于B組?、廴鬋組小白鼠與B組小白鼠體重基本相同，且高于A組　(3)避免無關變量的干擾
解析　(1)實驗步驟：設計實驗時遵循對照原則和單一變量原則，所以需要將若干體重相同或若干體重相近或若干發育狀況相近且體重相同的幼齡小白鼠平均分為A、B、C三組。(3)為保證唯一變量，避免無關變量的干擾，操作步驟中，要在“相同且適宜”的條件下培養。
真題研究
1．(1)增大　(2)高濃度O3處理甲的時間越短，對甲植物光合作用的影響越小　(3)①實驗組的凈光合速率均明顯小于對照組?、陂L時間高濃度O3對不同種類植物光合作用產生的抑制效果有差異　(4)基因A過量表達與表達量下降時，乙植物的凈光合速率相同
2．(1)雙縮脲?、佗冖邸?2)碘液　玉米發芽過程中胚乳的淀粉逐漸減少　(3)①排除用于實驗的淀粉溶液中含有還原糖
②發芽前玉米　③藍色→磚紅色　淀粉酶已失活
解析　(1)檢測蛋白質或多肽應該用雙縮脲試劑；該實驗需要用量筒量一定量的蛋白質溶液、雙縮脲試劑A液，需要用滴管滴加雙縮脲試劑B液，但是該實驗不需要加熱，也不需要顯微鏡觀察，故選①②③。(2)檢測淀粉應該用碘液；胚乳呈現藍色塊狀，說明胚乳含有大量的淀粉，而隨著時間的延長，藍色塊狀變小了，說明玉米發芽的過程中胚乳的淀粉逐漸減少了。(3)①該實驗的目的是驗證上述藍色塊狀物變小是淀粉酶的作用，在淀粉酶的作用下淀粉水解產生了還原糖，還原糖用斐林試劑檢測會出現磚紅色沉淀。試管1加的是緩沖液和淀粉，作為對照實驗，其可以排除用于實驗的淀粉溶液中含有還原糖。②根據單一變量原則，試管1加的是緩沖液作為對照，3號、4號實驗組分別加了發芽玉米提取液、淀粉酶溶液，則試管2加的X溶液應該是發芽前玉米提取液。③試管3發芽玉米提取液中含有淀粉酶，催化淀粉水解產生了還原糖，因此其顏色由藍色變成了磚紅色；如試管4的顏色沒有從藍色變成磚紅色，可能是因為淀粉酶已失活，不能催化淀粉水解。
題組集訓
1．(1)③　水　(2)參與反應的酶不同　有的原核生物含②③相關的酶，也能進行上述過程　(3)①a.細胞呼吸O2的消耗量　b．一定濃度的葡萄糖溶液、微生物懸浮液各1 mL
c．等量蒸餾水　②d.只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸　e．不變　f．同時進行有氧呼吸和產生酒精、CO2的無氧呼吸　g．不變
解析　(1)有氧呼吸過程中產生ATP最多的是有氧呼吸的第三階段，對應圖中過程③；圖一中物質C可與丙酮酸參與有氧呼吸第二階段，表示水。(2)④和⑤過程都是無氧呼吸第二階段，兩個過程產生的物質不同，直接原因是參與反應的酶不同；有人認為過程②和③并不都在線粒體中進行，理由是有的原核生物無線粒體，但含有與有氧呼吸有關的酶，也能進行上述過程。(3)①根據甲中所放的材料和試劑和液面高度變化的含義可以判斷，反應瓶中細胞呼吸釋放的CO2被NaOH溶液吸收，同時可能消耗O2，所以液面高度變化的含義是細胞呼吸時O2的消耗量；根據乙中液面高度變化的含義，可以判斷反應瓶中所加材料應與甲相同為一定濃度的葡萄糖溶液、微生物懸浮液各1 mL，而中心小杯內加入的材料應該是等量蒸餾水。②甲右管液面上升，說明消耗了O2，乙右管液面不變，說明消耗的O2量等于產生的CO2量或既沒有消耗O2也沒有產生CO2，因此微生物只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸；若微生物只進行產生酒精和CO2的無氧呼吸，說明不消耗O2，但產生了CO2，則表現為乙右管液面下降，甲右管液面不變；甲右管液面上升，說明消耗了O2，乙右管液面下降，說明產生的CO2量多于消耗的O2量，因此微生物同時進行有氧呼吸和產生酒精、CO2的無氧呼吸；若微生物只進行產生乳酸的無氧呼吸，則既不消耗O2，也不產生CO2，故甲右管液面不變，乙右管液面也不變。
2．(1)抗原種類　不是　EV71免疫的小鼠血清可以結合EV71、VP1和VP2多種抗原　(2)衣殼蛋白VP1無侵染能力，但可刺激機體產生抗體和記憶B細胞　(3)缺少對照組：增加注射SA04佐劑處理和注射生理鹽水的對照組

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