2020版高考生物新导学大一轮复习 第三单元 细胞的能量代谢 实验技能二 实验方案的补充和完善讲义(含解析)北师大版.docx

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资源描述
实验方案的补充和完善(经典高考题)为了验证叶片在光合作用和细胞呼吸过程中有气体的产生和消耗,请用所提供的实验材料与用具,在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上,继续完成实验步骤的设计和预测实验结果,并对你的预测结果进行分析。实验材料与用具:烟草幼苗、试管两支、NaHCO3稀溶液(为光合作用提供原料)、真空泵、暗培养箱、日光灯(实验过程中光照和温度等条件适宜,空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计)。实验步骤和预测实验结果:(1)剪取两小块相同的烟草叶片,分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时,叶片均浮在液面上。(2)用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后,敞开试管口,可观察到叶片均下沉到试管底部。(3)_。(4)_。分析预测的结果:_。审题关键信息:这里的气体是指O2或CO2,还是O2和CO2?如果把气体理解成O2和CO2,设置实验步骤就需要考虑光合作用能产生O2,光合作用能消耗CO2,有氧呼吸能产生CO2,有氧呼吸能消耗O2四种情况,相当复杂。信息:NaHCO3稀溶液是CO2的缓冲液,其作用是为光合作用提供原料,也能确保CO2保持相对稳定,据此,处气体指的是O2。信息:真空泵在步骤(2)中已经用到。信息:暗培养箱和日光灯两种装置,所给的实验步骤中没有用到,补充的实验步骤中必须用到。暗培养箱对应于有氧呼吸能消耗O2;日光灯下对应于光合作用能产生O2,但是,先暗培养箱处理还是先日光灯处理,还无法判定。信息:含有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管形成对照实验,蒸馏水组为对照组。信息:步骤(2)中叶片均下沉到试管底部,如果先暗培养箱处理就观察不到明显的现象,所以应该先光照处理,日光灯下产生O2能使叶片浮起来;然后再暗培养箱处理,消耗O2能使叶片沉到试管底部,从而确定后续实验步骤。答案实验步骤和预测实验结果:(3)将这两支试管放在日光灯下,光照一段时间。结果:NaHCO3稀溶液中叶片上浮,蒸馏水中叶片仍在试管底部。(4)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果:NaHCO3稀溶液中叶片下沉,蒸馏水中叶片仍在试管底部。分析预测的结果:(1)光照下,NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用,释放出的氧气多于细胞呼吸消耗的氧气,叶肉细胞中的氧气增加,叶片上浮;而蒸馏水中缺乏二氧化碳和氧气,叶片不能进行光合作用和有氧呼吸,叶肉细胞间隙缺乏气体,因此叶片仍位于试管底部。(2)黑暗中,NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用,消耗了叶肉细胞间隙中的氧气,放出的二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中,叶肉细胞间隙缺乏气体,叶片下沉;蒸馏水中缺乏氧气,叶片不能进行有氧呼吸,叶肉细胞间隙仍缺乏气体,因此叶片仍位于试管底部。解析根据给出的用品有蒸馏水和NaHCO3稀溶液(为光合作用提供原料),可以将其设计为一个实验变量:NaHCO3稀溶液可以为光合作用提供CO2,蒸馏水不能提供CO2,所以在有光的条件下,叶片在NaHCO3稀溶液中可以进行光合作用,在蒸馏水中则不能。再根据给出的实验用具有暗培养箱和日光灯,又可以设计出一个实验变量:在日光灯照射下叶片的光合作用和细胞呼吸同时都在进行,在暗培养箱中叶片只进行细胞呼吸。分析题目已给出的实验步骤(1),找出其中的变量是把相同的叶片放入蒸馏水和NaHCO3稀溶液的不同环境中进行了平行对照。因此接下来我们要继续做的是利用好“光照黑暗”这个变量。(3)把两支试管都放在日光灯下,光照一段时间。结果:NaHCO3稀溶液中的叶片上浮,蒸馏水中的叶片仍在试管底部。以验证叶片在光合作用和细胞呼吸过程中有气体的产生和消耗。以上是光合作用和细胞呼吸都进行时气体的产生和消耗情况,只有细胞呼吸时气体的产生和消耗如何验证呢?(4)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果:NaHCO3稀溶液中的叶片下沉,蒸馏水中的叶片仍在试管底部。实验设计中(3)把两支试管都放在日光灯下与(4)再将这两支试管放在暗培养箱中进行了前后对照。结果分析:在有光的条件下,NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用的同时也进行细胞呼吸,但光合作用放出的O2多于细胞呼吸消耗的O2,叶肉细胞间隙中的O2量增加,叶片比重减小,叶片上浮。再将其放在暗培养箱中后,叶片光合作用停止,不再释放O2,但细胞呼吸仍在进行,消耗了叶肉细胞间隙中的O2,放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中,叶肉细胞间隙缺乏气体,比重增加,叶片下沉。错解例析错例1:(3)将这两支试管放在日光灯下,光照一段时间。结果:NaHCO3稀溶液中叶片上浮,蒸馏水中叶片仍在试管底部,说明光合作用产生了气体。(4)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果:NaHCO3稀溶液中叶片下沉,蒸馏水中叶片仍在试管底部,说明细胞呼吸消耗了气体。错因分析:没有看清题目要求,要求写出预测的实验结果,并不是实验结论,因此应只描述出结果即可,不需要画蛇添足。错例2:(3)将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果:NaHCO3稀溶液中叶片下沉,蒸馏水中叶片仍在试管底部。(4)再将这两支试管放在日光灯下,光照一段时间。NaHCO3稀溶液中叶片上浮,蒸馏水中叶片仍在试管底部。错因分析:实验步骤颠倒,导致第(3)步没有明显的实验现象,实验失败。实验方案的完善题型属于半开放试题,在解决这类试题时要充分获取题目中所给的信息,包括实验要求和实验用具,并注意模仿或借鉴题干中已给出的实验方法和步骤,在全面掌握实验整体思路和方法的基础上再去补充和完善实验。具体操作如下:1联系实验原理、读懂实验目的,构思实验的整体思路。2结合对照实验的一般步骤(下图),简化已给出的实验步骤、对比寻找缺陷。3模仿补充实验步骤(1)当已给实验步骤有多个变量时,通过拆分法,减少实验变量,遵循单一变量原则,构建多组实验,模式如图:例如:要验证光合作用需要叶绿体和光照两个条件,已给出的实验步骤为:“1号试管加入叶绿体的蔗糖悬浮液5mL,并给予光照处理”。那么,补充的实验步骤应为:“2号试管加入叶绿体的蔗糖悬浮液5mL,并遮光处理;3号试管加入蔗糖溶液5mL,并给予光照处理”。(2)当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时,再加入某些因素处理进行设计,予以进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致,模式如图:例如:要验证胰岛素具有降低血糖的作用,给出的实验是:A组小鼠注射适量的胰岛素溶液,B组小鼠注射等量的生理盐水;一段时间后,A组小鼠出现四肢无力、活动减少、甚至昏迷等症状,B组小鼠活动状况无变化。以上实验还难以说明胰岛素具有降低血糖的作用,还应补充实验步骤:给出现症状的A组小鼠补充一定量的葡萄糖后,症状消失。这样才能进一步说明胰岛素是通过降低血糖导致了该症状的出现,实验才更有说服力。1为研究雄性家兔体内睾酮(ST,一种雄性激素)与生长激素(GH)含量的关系,某研究小组进行了以下实验(手术过程不影响结果),请补充完成方案并回答问题。研究课题:雄性家兔ST含量对GH含量的影响。一、实验假设:_。二、实验步骤:(1)将1月龄体重相同的健康雄性家兔分为甲、乙两组,每组6只。测定和记录每只家兔血液中_。(2)甲组兔切除性腺,乙组兔_。(3)在相同且适宜的条件下饲养1个月,测定和记录_。三、结果预测:测定时间ST浓度(g/mL)GH浓度(g/mL)甲组乙组甲组乙组前测m1m1n1n1后测m2m2n2n2四、分析讨论:(1)要使实验更严谨,在上述步骤之后,还应给甲组家兔注射_,乙组家兔注射_,然后测定和记录每只家兔血液中的GH浓度,并求各组的_。(2)与后测比,进一步实验处理后甲组GH浓度_,乙组GH浓度不变。(3)根据预测结果,请举出能促进雄性幼年家兔体重增加的一种处理方法:_。答案实验假设:ST含量的增加能使GH含量下降实验步骤:(1)ST和GH的浓度(2)不切除性腺(不做处理)(3)每只家兔血液中ST和GH的浓度分析讨论:(1)适量ST溶液等量生理盐水平均值(2)下降(3)切除性腺(或阉割)(其他合理答案也可)解析由实验数据可知该实验目的:探究ST与GH的含量的关系。实验步骤:(1)分组,测定和记录每只家兔血液中原有ST和GH的浓度。(2)对两组家兔的处理:甲组切除性腺,乙组为对照组即不切除性腺。(3)在相同的条件下饲养1个月后,依次测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度。分析讨论:(1)要使实验更严谨,可再给甲组家兔注射适量ST溶液,乙组家兔注射等量生理盐水,然后测定和记录每只家兔血液中的GH浓度,求两组的平均值。(2)由后测数据可得进一步实验处理后的结果:甲组GH浓度下降,乙组GH浓度不变。(3)由实验数据可得,促进雄性幼年家兔体重增加的一种处理方法:切除性腺(或阉割)。2必需氨基酸的种类和含量是评价奶粉营养价值高低的主要标准。赖氨酸是人体内的必需氨基酸,缺乏则会影响人体内蛋白质的合成,导致营养不良。赖氨酸是否也是小白鼠体内的必需氨基酸?请根据给出的实验原理利用以下材料用具进行探究。材料用具:20只生长发育状况相同的正常幼年小白鼠,分装在不同试剂瓶中的20种氨基酸,不含蛋白质和氨基酸的食物,称量器(如天平)等。 (1)实验原理:必需氨基酸是动物体内不能合成的、只能从食物中获取的氨基酸。当动物体内缺乏必需氨基酸时,会出现营养不良,体重增加缓慢等现象。 (2)实验步骤配食:配制食物A:取一定量的不含蛋白质和氨基酸的食物,加入含量和比例适宜的20种氨基酸;配制食物B:_;分组:_,分别称其体重;饲喂:在相同且适宜的环境中饲喂两组小鼠,甲组每天饲喂食物A,_;观察:_。(3)结果预测及结论:_;_。答案(2)另取等量的不含蛋白质和氨基酸的食物,加入除赖氨酸以外的19种氨基酸,其含量和比例与食物A中相同将20只小白鼠随机均分成甲、乙两组乙组每天饲喂等量的食物B分别测量甲、乙两组小白鼠的体重,并计算体重增加量(3)若两组小白鼠营养状况和体重基本相同,说明赖氨酸不是小白鼠的必需氨基酸若乙组小白鼠出现营养不良、体重减轻等症状,甲组正常,说明赖氨酸是小白鼠的必需氨基酸解析实验步骤:配食:配食时,是否含有赖氨酸是自变量,其他19种氨基酸和食物中其他成分的含量和比例是无关变量,无关变量应保持一致且适宜,所以取一定量的不含蛋白质和氨基酸的食物,加入含量和比例适宜的20种氨基酸配制成食物A,作为对照组;另取等量的不含蛋白质和氨基酸的食物,加入除赖氨酸以外的19种氨基酸,其含量和比例与食物A中相同,配制成食物B,作为实验组。分组:将20只小白鼠平均分成甲、乙两组,分别称量其体重,记录并计算平均值。饲喂:饲喂过程中是否含有赖氨酸的食物是自变量,其他的培养条件是无关变量,无关变量应保持一致且适宜,因此甲组每天饲喂适量的食物A,乙组每天饲喂与食物A等量的食物B,两组小白鼠其他饲养条件相同且适宜。观测:分别测量甲、乙两组小白鼠的体重,并计算体重增加量。实验结果预测及结论:若两组小白鼠营养状况和体重基本相同,说明赖氨酸不是小白鼠的必需氨基酸;若乙组小白鼠出现营养不良、体重减轻等症状,甲组正常,说明赖氨酸是小白鼠的必需氨基酸。
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