2021届高三生物二轮复习 专题突破七 第2讲 实验设计与分析强化训

2021届高三生物二轮复习专题突破七第2讲实验设计与分析
强化训
2021届高三生物二轮复习专题突破七第2讲实验设计与分析强化训
第2课实验设计与分析
2021高考导航――适用于全国卷ⅱ高考印证考纲要求2021202120211．具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查，假说―演绎法、建立模型与系统分析等科学研究方法2．能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订备考策略
t51.命题趋势：(1)结合新的背景材料，考查实验原理和操作技能。

(2)结合代谢、t29(2)调节、遗传相关实验，考查实验原理、变量的确认、实验程序的设置、实验结果的处理及结果预测和分析等。

2．备考指南：(1)将物质鉴定、显微观察、模拟调查类的相似实验进行比较分析。

(2)通过变量分析法理解实验设计的原理、步骤和实验评价的方法。

[高考回放]
（2022年全国高考第二卷，t5，6分）在生命科学的发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是（）
①孟德尔的豌豆杂交实验②摩尔根的果蝇杂交实验
③ 肺炎双球菌转化实验④ T2噬菌体感染实验⑤ DNA X射线衍射实验a。

① ② B② ③ C③ ④ D④ ⑤
解析：选c。

根据证明dna是遗传物质的两个经典实验――肺炎双球菌的转化实验和t2
噬菌体感染大肠杆菌的实验可以直接选择答案。

①发现了基因的分离定律和自由组合定律，②证明了基因位于染色体上，③④都证明了dna是遗传物质，⑤为dna双螺旋结构模型的构建提供了有力的证据。

[注]
高考印证2021，t29(2)高考回放详见p137
命题1测试实验目的
[学生用书p83]
与植物种子萌发有关的现有四组实验处理如下表所示。

在实验组ⅰ, ⅱ 和ⅲ, 种皮被机械损伤且完整，在25℃和25℃的蒸馏水中浸泡24小时
ⅳ种皮完整，25℃机械破损种皮，质量分数为25℃质量分数为处理0.05%的赤霉素水0.05%的赤霉素水溶液浸泡24h溶液浸泡24h尝试通过表格信息书写不同组别对照实验的
实验目的：(1)仅做ⅰ组与ⅱ组实验，其实验目的是
________________________________________________________________________
1
________________________________________________________________________（2）仅进行第一组和第三组实验。

实验的目的是
______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________。

(3)仅做ⅱ
组与ⅳ组实验，其实验目的是
______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________（4）只做第
二组和第三组实验，我们能达到实验的确切目的吗？为什么？
________________________________________________________________________。

[解析]解答本题的关键在于通过对照实验，确定自变量(实验中必须保持单一性)，在此基
础上分析说明因变量的变化缘由。

由表格及题干可知本题是探究自变量对种子萌发的影响，即实验中的因变量为种子的萌发情况。

通过ⅰ组与ⅱ组对照可知，自变量为种皮的完整性，故实验目的可描述为：探究机械破损种皮对该种子萌发的影响；通过ⅰ组与ⅲ组对照可知，自变量为种皮完整条件下有无赤霉素，故实验目的可描述为：探究种皮完整条件下，赤霉
素对该种子萌发的影响；通过ⅱ组与ⅳ组对照可知，自变量为机械破损条件下有无赤霉素，故实验目的可描述为：探究机械破损条件下，赤霉素对该种子萌发的影响；通过ⅱ组与ⅲ
组分析发现自变量不具有单一性，故无法形成对照。

[答]（1）探讨机械损伤种皮对种子萌发的影响；（2）探讨赤霉素在完整种皮条件
下对种子萌发的影响；（3）探讨机械损伤种皮条件下赤霉素对种子萌发的影响
(4)不能，ⅱ组与ⅲ组对照，自变量不单一
探索性或验证性实验“实验主题或目的”的描述
1．句式一
“探索（或验证）自变量对因变量的影响”。

2.句型2
“探究(或验证)因变量与自变量之间的关系”或“因变量与自变量之间关系的研究”。

应用提示：①书写实验题目需从试题提供的文字、表格或曲线信息中找出自变量和因变量
后，依据“句式”作答。

②有时实验中的自变量可能是一个，即单自变量，有时为多个，
即多自变量。

③对验证性实验来说，实验目的与实验结论是相对应的，即在书写实验结论
时重复实验目的的相关语句即可。

1.甲型流感病毒正在世界各地传播，严重危害人类健康。

某学校生物兴趣小组的学生
通过查阅资料发现，常见的流感病毒是RNA病毒，并问道：a型流感病毒的遗传物质是
DNA还是RNA？该兴趣小组设计了实验步骤，以探索A型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。

请为这个实验制定一个实验目的。

这项实验的目的是为了。

解析：题目中含有“探究”字眼，也有“提出疑问”，因此很容易据此找到实验目的，即探究甲型流感病毒的遗传物质是dna还是rna。

答：探索A型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA
2．在用生长素促进植物枝条生根的实践过程中，发现枝条生根情况不一，分析其原因，认为可能与生长素的浓度有关。

请据此拟定一个相关研究课题的实验目的：
______________________________________________。

分析：首先确定自变量和因变量。

根据本问题的信息，自变量为“生长素浓度”，因
变量为“分枝生根”，然后写出本课题的实验目的，可以表述为“探索生长素浓度对植物
分枝生根的影响”或“探索生长素浓度与植物分枝生根的关系”。

答案：探究生长素浓度对植物枝条生根的影响(或探究生长素浓度与植物枝条生根的
关系)
命题2检验了实验假设
[学生用书p83]
二
哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保
保持动态平衡的结果。

动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。

为了探索哺乳动物的
呼吸强度是否随着环境温度的升高而增加或降低，某学校的生物兴趣小组制定了以下实验
方案：
实验假设：
________________________________________________________________________.
材料和器具：省略。

实验步骤：
①将4个恒温培养箱分别调节成10℃、20℃、30℃、40℃恒温，并编号为甲、乙、丙、丁四组；
② 将4只400g健康成年白鼠置于4个不同温度的恒温培养箱中；
③一段时间后，用仪器测量小鼠耗氧量，做好记录并计算。

[解析]本实验要探究的问
题是哺乳动物随外界环境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低。

首先要获取解决该问
题的信息，信息一方面蕴含在题干中：“哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制
来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。

动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。

”；一方面来自于平常所学的知识。

接着，利用这些信息对呼吸强度的变化进行推测
和解释：哺乳动物是恒温动物，体温通过产热量与散热量的平衡达到恒定，当外界温度上
升时，产热速率会下降，散热速率也会下降，产热速率大于散热速率，动物体温会上升；
要使升高的体温下降，需减少产热增加散热；动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。

那么，哺乳动物是否通过减弱有氧呼吸的强度来达到体温的恒定？于是根据这一推测作出初
步假设：哺乳动物随外界环境温度的升高，呼吸强度降低。

[答：]哺乳动物的呼吸强度随着环境温度的升高而降低
探究性实验的“实验假设”的描述
1.句型1
“如果??现象，则??结论”。

2．句式二
“条件x存在时事件P（实验现象）发生”或“条件x存在时事件P（实验现象）不
发生”或“条件x存在时事件P（实验现象）无效”。

应用提示：①对探究性实验来说，假说对所要研究的对象设想一种或几种可能的答案
或解释，即提出可能的实验原理。

②假说的书写，往往针对实验目的以陈述句式进行表述。

1.一名学生意外发现磁场环境会影响豆芽的生长。

为了进一步研究不同磁场强度与豆
芽下胚轴生长的关系，他设计了一个实验方案，但并不完整。

请根据课题研究的相关知识
进行补充，并回答相关问题：
课题名称：不同磁场强度与黄豆芽下胚轴生长长度的关系。

假设：
______________________________________________________________________________
______________。

研究指标：黄豆芽下胚轴的长度。

实验用品：全大豆种子、磁铁（用于形成不同的磁场环境）、25℃暗温室环境、尺子、清水、烧杯、纱布等所需材料。

研究步骤：(略)。

分析：这个问题可以看作是一个探索性的实验，所以实验假设不是唯一的，只要它能
解释或澄清问题的枯燥知识。

因此，这个问题的假设可以是：在一定范围内，豆芽的下胚
轴随着磁场强度的增加而变长，或者在一定范围内，豆芽的下胚轴随着磁场强度的增加而
变短。

只需回答其中一个问题。

因为学生意外发现磁场环境会影响豆芽的生长，所以实验
结果是错误的
3
如果不能在一定范围内写入，则豆芽的下胚轴长度不会随磁场强度的增加而改变。

答案：在一定的范围内，随磁场强度的增加黄豆芽下胚轴会长得更长(或者：在一定
的范围内，随磁场强度的增加黄豆芽下胚轴会长得更短)
二
某研究所在蝴蝶兰培育的过程中使用了磷胺，发现磷胺污染可导致细胞出现分裂间期
的微核现象(如图所示)，微核与主核有相同染色效果，但体积较小。

可通过观测统计微核
率和微核细胞率的大小，认识和评估污染物对生物的影响。

请就磷胺浓度和溶液ph(6～8)对微核数和微核细胞数的影响设计实验进行探究。

材料和用具：皮氏培养皿、质量分数为10%和20%的磷酸胺溶液等。

实验假设：
______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________。

答案：磷胺
污染程度与植物细胞的微核率和微核细胞率呈正相关，且受ph的影响
命题3检验了实验原理
[学生用书p84]
（2022甘肃兰州联合检验）为了验证大豆品种的矮化特性与赤霉素含量有关，
请用所给的实验材料，完成下列实验步骤并回答问题：
实验材料：该品种的几株两片真叶、生长势相同的大豆幼苗、完整的培养基、蒸馏水、适当浓度的赤霉素溶液、浇水罐等。

(1)实验步骤：
① 将上述大豆幼苗平均分为A组和B组，A组为对照组，B组为实验组，在相同量的
完整培养基中培养。

②用喷壶分别将________和
________________________________________________________________________在
A组和B组的幼苗上喷洒。

③将两组幼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
株的高度。

（2）实验原理是：
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
____________________________________________________________。

[解析]此题是一个
验证性实验，结论是已知的，要求给出实验原理。

因此可以根据赤霉素对植株的作用特点，通过仔细阅读题中的实验步骤写出实验原理。

由于赤霉素有促进细胞伸长的作用，根据题
中步骤③中“一段时间后，测定两组植株的高度”，可以写出实验原理：赤霉素处理植株
→植株的高度增加→验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关。

[答]（1）② 蒸馏水中适当浓度的赤霉素溶液
(2)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
探索性或验证性实验的“实验原理”描述
1．理论依据句式
自变量和因变量之间的内在联系。

2.操作基础句型
4
自变量的运算和因变量的观察指标。

申请须知：① 实验原理可以明确实验操作步骤，区分是生化实验还是生理实验。

② 实验原理中的“因变量观察指数”可作为实验结果的
参考。

③ 如果你需要分析实验结果，你可以应用实验原理。

1．根据提供的实验材料及用具，食品卫生质量检验人员设计了一个检测稻米新鲜程
度的简易实验：
目的：根据过氧化氢酶活性判断大米是新大米还是老大米。

材料、用具：新稻米、待测稻米、1%愈创木酚(氧气存在时被氧化成红褐色物质，与
氧浓度呈正相关)等。

实验步骤：
第一步：取两支具塞试管，分别编号为a和b；a管内放入适量的新稻米，b管内放入等量的待测稻米。

第二步：用移液管分别向两个试管中加入等量和适量质量分数为1%的愈创木酚溶液，浸泡大米，盖住试管塞，摇匀，静置一段时间后丢弃多余的液体。

第三步：将两支试管中浸有1%愈创木酚的稻米分别倒入两个对应编号的培养皿中，用镊子摊开，然后，用移液管吸取体积分数为1%的过氧化氢分别滴入培养皿内的稻米中，使所有稻米都浸有过氧化氢。

四.一段时间后，用放大镜观察两个皮氏培养皿中大米的颜色变化。

预期结果及结论：a培养皿中的新稻米呈红褐色。

b培养皿中的待测稻米若颜色很浅或几乎无色，则是陈稻米；若待测稻米颜色也呈红褐色，则是新稻米。

请根据实验目的和步骤，正确分析预期结果和结论，并准确写出相应的实验原理：
________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________ __________________________________________________________________。

解析：实验原理可以依据已知的实验目的和材料书写，也可以在实验完成后，根据实验的过程和步骤等来书写。

其内容一方面侧重于写出为什么这样操作，另一方面则是侧重于写出为什么出现这样的现象。

这里面涵盖了：自变量作用的科学依据，操作自变量的原理和因变量获得的原理等。

依据实验目的可知，本实验的自变量为“过氧化氢酶活性的强弱”，再结合实验材料用具可知，因变量为“质量分数为1%的愈创木酚氧化后的颜色变化”。

因此，实验原理可概括为：①植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢存在时，能使愈创木酚氧化成红褐色物质；②愈创木酚氧化后颜色的深浅与酶活性呈正相关。

答：在过氧化氢存在的情况下，植物中的过氧化氢酶可以将一些酚类物质（如愈创木酚）氧化成红棕色物质，其颜色与酶活性呈正相关
2．为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验。

某同学的实验方案如下：
① 将正常小鼠随机分为A组和B组，观察并记录其活动情况。

② A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组小鼠注射等量生理盐水。

一段时间后，a组小鼠出现肢体无力、活动减少甚至昏迷等低血糖症状，而B组小鼠的活动没有变化。

③ A组小鼠出现低血糖症状后，分别注射A组和B组小鼠
射等量葡萄糖溶液。

一段时间后，a组小鼠低血糖症状缓解，b组小鼠活动状况无变化。

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。

请回答：
实验的原理是：
______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ________________________________________________。

答案：胰岛素具有降低血糖的作用。

体内胰岛素含量过高引起血糖下降，机体出现活动
五。