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加试特训11探究性、验证性实验设计方法(A)1现欲用手术切除法研究甲状腺的功能，请根据以下提供的实验材料，以小鼠的体长和耗氧量作为测量指标，提出实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。实验材料：若干只小幼鼠。(要求与说明：具体手术过程不作要求，实验条件适宜)请回答：(1)实验思路：_。(2)预测实验结果(设计一个坐标系，用曲线表示预测的实验结果)。(3)分析与讨论用耗氧量作为检测指标的依据是_。切除甲状腺后，小鼠体长变化的原因是_。2(2015绍兴高三教学质量检测)药物A具有降低轴突末梢释放乙酰胆碱的作用，药物B具有降低与受体相结合的乙酰胆碱分解的作用。为验证药物A和药物B的生理功能，请你根据以下提供的实验材料补全实验思路、预测实验结果，并完成分析与讨论。实验材料：符合实验要求的坐骨神经腓肠肌标本(如图1)、药物A、药物B、生理盐水、电位测量仪、电刺激仪。(1)实验思路取两个装有等量生理盐水的培养皿，分别放入坐骨神经腓肠肌标本，将电位测量仪的两个电极分别置于_(填“甲”或“乙”)膜内外两侧。用相同且合适强度的电刺激分别刺激两个坐骨神经腓肠肌标本的相应位置，并记录电位变化，均为图2所示。分别向两培养皿加入等量且适量的药物A和药物B。用_的电刺激分别刺激两个坐骨神经腓肠肌标本的相应位置，并记录电位变化。(2)预期结果(在图2中用曲线形式补充第2次刺激后的膜电位变化)。(3)分析与讨论a实验思路中的目的是_。b本实验通过测量_获得实验结论，除此之外(在现有实验材料和用具的基础上)还可通过观察_得出相应结论。3相关研究表明，铅离子会导致细胞内SOD酶活性下降，从而导致细胞凋亡。为验证铅离子对动物胸腺细胞凋亡的诱导作用，请根据以下提供的实验材料，写出实验思路，并预测实验结果。实验材料：2个细胞培养瓶、细胞培养液、小鼠胸腺细胞悬液、生理盐水、250 mg/L醋酸铅溶液、血细胞计数板、显微镜等。(说明：具体结果的检测方法不作要求)请回答问题：(1)实验思路_。(2)预测实验结果(设计一个坐标系，并绘制预测的SOD酶活性和细胞凋亡率随培养时间变化的示意曲线)。(3)为提高实验结果的准确性，在不增加装置的基础上，可进行_，然后求平均值。4我国江南地区天气较潮湿，若粮食作物贮藏不当，会因感染黄曲霉而发霉变质，黄曲霉能分泌黄曲霉素。人们发现，长期食用霉变的玉米等食物的动物肝癌发生率会大大提高。某同学欲研究黄曲霉素与动物肝癌发生率的关系，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验目的，完善实验思路，并预测实验结果和结论。(1)实验材料用具：雌雄兔子各40只，普通饲料，三种不同浓度的黄曲霉素溶液A、B、C(浓度分别为高、中、低)，其他所需条件均满足。(2)实验目的：_。(3)实验思路：将雌雄各40只兔子随机均分为甲、乙、丙、丁四组，分别饲养。_。在相同的饲养条件下饲养较长时间。_。(4)请设计一张表格，并把预测的实验结果与相应的结论填入表中。52,4D是水稻田间的良好除草剂，为探究2,4D对水稻田间鸭跖草防治的合适浓度，现进行了如下实验。请完善实验并回答有关问题。(1)实验原理：低浓度2,4D促进植物生长，高浓度2,4D抑制植物生长；_；植株高度是植物生长情况的重要指标。(2)实验材料：水稻试验田(长有鸭跖草)，56%的2,4D可溶性粉剂(已将2,4D粉剂配制成下列5个浓度：0.01、0.02、0.04、0.08、0.12 mg/mL)，蒸馏水等。(要求与说明：水稻为单子叶植物，鸭跖草为双子叶植物；2,4D作为除草剂的药害主要是使水稻平均株高下降)(3)实验思路：将水稻试验田_。_，各田块的其他栽培条件相同且适宜。一段时间后，抽样统计各试验田块中鸭跖草和水稻的平均株高。(4)实验结果： 2,4D浓度(mg/mL)_0.010.020.040.080.12鸭跖草植株高度(cm)3636.537384144水稻植株高度(cm)161616.516.61717.8(5)结果分析(仅绘制2,4D对鸭跖草株高影响的曲线)：(6)问题讨论：根据实验结果可知原方案中存在不足之处，请提出改进建议。_。6为了探究苦马豆素(SW)对肝癌细胞体外生长的作用，研究员做了以下实验：材料与用具：小鼠肝癌组织、SW、rpmi1640培养液(用于培养癌细胞)、生理盐水、活细胞检测仪、培养皿等(说明：对动物细胞的培养过程和检测方法不做具体要求)。(1)完善实验步骤：配制细胞悬液：用胰蛋白酶将小鼠肝癌组织消化成单个细胞，加入_配制成单细胞悬液，随机均分为七组，并测定各组初始细胞数；实验分组：_；培养：以上各组置于37 、5%的二氧化碳培养箱中分别培养；检测与处理：分别在24 h、48 h、72 h时取样检测各组存活的细胞数，求细胞存活率(细胞存活率实验组/对照组l00%)。(2)请你设计一张表格，用以记录和处理实验数据。(3)上图表示本实验的实验结果，据图能得出的结论是_。7已知动物激素间存在协同作用。协同作用是指不同激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效应(叠加)的效果。为验证生长激素和甲状腺激素在促进动物生长发育中起协同作用，设计了以下实验。请完善实验并回答问题。实验材料：生长一致的幼年小鼠若干，体重计，生理盐水，甲状腺激素溶液，生长激素溶液，注射器等。(1)实验思路：_，并编号。各组小鼠每只每天分别_。每隔一段时间对小鼠进行_，记录并统计结果。(2)实验结果：其中甲、乙、丙组统计结果如图。(3)实验分析：实验中起对照作用的组别是_。(4)请用柱形图表示实验中所有组小鼠的体重增长速率相对值。答案解析1(1)实验开始时，测定每只小鼠的耗氧量和体长，并记录。将若干只小鼠等分为2组，A组：手术切除甲状腺；B组：手术但不切除甲状腺(假手术)。实验中每隔一段时间，分别测定每组每只小鼠的耗氧量和体长，并记录。对测得的数据进行统计分析。(2)如图所示(3)甲状腺分泌的甲状腺激素促进新陈代谢，而新陈代谢过程需消耗氧甲状腺激素能促进生长发育，切除甲状腺后，甲状腺激素缺乏，小鼠生长发育停滞解析实验设计的一般步骤为：分组编号；施加自变量，控制无关变量；在相同且适宜的环境下培养一段时间；观察因变量，记录实验数据；统计分析实验数据，得出实验结论。题目中要研究的是甲状腺的功能，故自变量应该为甲状腺的有无，因变量为小鼠的耗氧量和体长。(1)设计实验步骤时需要注意以下原则：单一变量原则、无关变量保持一致原则等。(2)根据所得数据绘制坐标图，需注意描点的准确。(3)甲状腺分泌甲状腺激素，甲状腺激素可促进新陈代谢，而新陈促进生长发育，因此切除甲状腺后小鼠的生长发育变缓。新陈代谢需消耗氧气，切除甲状腺后，小鼠的新陈代谢减弱，耗氧量改变，所以可用耗氧量作为检测指标。2(1)甲与第一次刺激相同强度(2)如下图所示(3)a.作为对照b突触后膜电位变化腓肠肌的收缩情况解析由题意可知，药物A作用于突触前膜，药物B作用于突触后膜。(1)图1的突触结构中 ，甲为突触后膜，乙为突触前膜，若将电极置于乙处，无法获得突触后膜电位变化，即无法验证药物A、B的生理功能，因此，应将两个电极分别置于甲膜内外两侧。以第一次刺激(不添加任何药物时)产生的膜电位为对照，故加入药物后，应采用与第一次刺激相同强度的电刺激分别刺激与第一次刺激相同的两个坐骨神经腓肠肌标本的相应位置。(2)药物A的作用是降低轴突末梢释放乙酰胆碱，导致突触前膜释放的乙酰胆碱数量减少，不足以在突触后膜形成动作电位(无法达到阈值)，只会形成一个小电位；药物B的作用是降低乙酰胆碱的分解，造成乙酰胆碱持续与突触后膜相应受体结合，动作电位持续时间延长，具体图示见答案。(3)实验思路中的目的是形成用药前后的自身对照。本实验将电极置于两个坐骨神经腓肠肌标本的突触后膜上检测膜电位的变化，因此，以突触后膜膜电位变化获得实验结论，除此之外也可直接观察腓肠肌收缩情况以得出相应结论。3(1)向2个细胞培养瓶中分别加入等量的细胞培养液及小鼠胸腺细胞悬液，分别编号为甲、乙。向甲瓶中加入适量的生理盐水，乙瓶中加入等量的250 mg/L醋酸铅溶液，然后置于相同且适宜的条件下培养。实验开始时和实验中每隔一定时间，分别检测、记录甲、乙两瓶的SOD酶活性和活细胞数量，并计算出两瓶的细胞凋亡率。(2)如图所示(3)平行重复实验解析(1)实验思路见答案。设计实验时注意遵循重复原则、对照原则、无关变量一致原则。(2)该实验为验证性实验，根据题目，铅离子会使酶活性降低，细胞凋亡率增加。对照组生理盐水处理的酶活性比铅离子处理的酶活性高，细胞凋亡率低。(3)为提高实验结果的准确性，在不增加装置的基础上，可进行平行重复实验，然后求平均值。4(2)探究黄曲霉素与动物肝癌发生率的关系(3)甲组兔子用适量的普通饲料喂养，乙、丙、丁组的兔子分别用等量的添加适量浓度为A、B、C的黄曲霉素溶液的普通饲料喂养检查四组兔子的健康状况，统计各组肝癌的发生率(4)黄曲霉素与动物肝癌发生率关系的实验结果记录表实验结果实验结论乙、丙、丁三组兔子的肝癌发病率相近但明显高于甲组黄曲霉素能诱发动物肝癌，但与黄曲霉素的浓度大小无关乙、丙、丁三组兔子的肝癌发病率明显高于甲组，且乙组肝癌发病率最高，丙组次之，丁组最低黄曲霉素能诱发动物肝癌，且与黄曲霉素的浓度呈正相关，浓度越高，患肝癌的概率越大甲、乙、丙、丁四组兔子的肝癌发病率没有显著的差别黄曲霉素对动物肝癌发生率没有影响解析(2)根据题干“某同学欲研究黄曲霉素与动物肝癌发生率的关系”，可知实验目的为：探究黄曲霉素与动物肝癌发生率的关系。(3)将雌雄各40只兔子随机均分为甲、乙、丙、丁四组，分别饲养。甲组兔子用适量的普通饲料喂养，乙、丙、丁组的兔子分别用等量的添加适量浓度为A、B、C的黄曲霉素溶液的普通饲料喂养。在相同的饲养条件下饲养较长时间。检查四组兔子的健康状况，统计各组肝癌的发生率。(4)“探究黄曲霉素与动物肝癌发生率的关系”的实验结果及相应结论进行记录，具体见答案。5(1)鸭跖草对2,4D浓度变化的敏感度比水稻高(或鸭跖草和水稻对2,4D浓度变化的反应不同)(3)均分为6块，分别编号A、B、C、D、E、FA试验田中喷洒一定量的蒸馏水，B、C、D、E、F试验田中分别喷洒等量的浓度为0.01、0.02、0.04、0.08、0.12 mg/mL的2,4D溶液(4)0 (5)如图所示(6)提高2,4D溶液浓度再进行试验解析结合本实验的目的和对题干信息的分析，将本实验完善如下：(1)本实验的实验原理除了低浓度2,4D促进植物生长，高浓度2,4D抑制植物生长，植株高度是植物生长情况的重要指标外，还利用不同植物对2,4D的敏感性不同，即鸭跖草对2,4D浓度变化的敏感度比水稻高(或鸭跖草和水稻对2,4D浓度变化的反应不同)。(3)实验思路即本实验的实验步骤是：将实验对象分组，即把水稻试验田均分为6块，分别编号A、B、C、D、E、F。对各实验组的实验对象进行单一变量处理，其中一组不加2,4D溶液(用等量的蒸馏水代替，作为空白对照组)，即应将以上各组处理如下：A试验田中喷洒一定量的蒸馏水，B、C、D、E、F试验田中分别喷洒等量的浓度为0.01、0.02、0.04、0.08、0.12 mg/mL的2,4D溶液，各实验田的其他栽培条件相同且适宜。一段时间后，抽样统计各试验田中鸭跖草和水稻的平均株高。(4)实验结果：不加2,4D溶液(用等量的蒸馏水代替，作为空白对照组)的A组试验田2,4D溶液浓度为0。(5)根据(4)中实验结果的表格数据绘制2,4D对鸭跖草株高影响的曲线图(见答案)。(6)问题讨论：根据实验结果可知原方案中的2,4D溶液的浓度均促进生长，要探究2,4D对水稻田间鸭跖草防治(抑制生长)的合适浓度，应提高2,4D溶液浓度再进行试验。6(1)rpmi1640培养液在16组中依次加入等量且适量不同浓度的SW溶液，浓度分别为0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 g/mL，第7组加入等量的生理盐水作为对照(2)探究苦马豆素(SW)对肝癌细胞体外生长的作用记录和处理实验数据表组别(SW浓度/gmL1)初始细胞数培养后存活细胞数细胞存活率%24 h48 h72 h24 h48 h72 h2(1.0)3(2.0)4(4.0)5(8.0)6(16.0)7(0)(3)不同浓度的SW溶液都能抑制肝癌细胞的增殖，培养时间越长、SW溶液浓度越大，抑制作用越强解析(1)培养癌细胞要加入细胞培养液，根据实验所给的材料和用具，故加入rpmi1640培养液配制成单细胞悬液，随机均分为七组，并测定各组初始细胞数；根据曲线图的横坐标，该实验需配制SW溶液浓度分别为0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 g/mL，另外第7组加入等量的生理盐水作为对照。(2)设计实验记录表格，要体现自变量(SW溶液浓度、培养时间)和因变量(细胞存活率培养后存活细胞数初始细胞数100%)，表格见答案。(3)根据本实验结果的坐标曲线图，看出不同浓度的SW溶液都能抑制癌细胞的增殖，培养时间越长，SW溶液浓度越大，抑制作用越强。7(1)取生长一致的幼年小鼠均分为4组注射等量适量的生理盐水、甲状腺激素溶液、生长激素溶液、甲状腺和生长激素混合液称重(3)甲、乙、丙(4)如图所示解析(1)实验材料属于本实验的无关变量，各组要遵循等量原则，再有本实验是验证生长激素和甲状腺激素在促进动物生长发育中起协同作用，除了曲线图中三组之外，还应该有一组：生长激素和甲状腺激素共同处理组，故取生长一致的幼年小鼠均分为4组，并编号。根据曲线图和实验目的分组，各组小鼠每只每天分别注射等量且适量的生理盐水、甲状腺激素溶液、生长激素溶液、甲状腺和生长激素混合液。看曲线的纵坐标，本实验的观测指标是各组小鼠的体重，故每隔一段时间对小鼠进行称重，记录下体重，并计算各组平均值，记录并统计。(3)实验分析：该实验是验证生长激素和甲状腺激素在促进动物生长发育中起协同作用，只有注射甲状腺激素和生长激素混合液的一组为实验组，实验中起对照作用的组别是甲、乙、丙。验证性实验结果是唯一的，即证明生长激素和甲状腺激素在促进动物生长发育中起协同作用，那么，注射甲状腺激素和生长激素混合液的一组增重最多。根据曲线图，绘制柱形图(见答案)。
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