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

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。