2024届高考生物考前冲刺素能提升7实验与探究微专题2实验设计、分析与评价课件

这是一份2024届高考生物考前冲刺素能提升7实验与探究微专题2实验设计、分析与评价课件，共38页。PPT课件主要包含了重点突破，葡萄糖溶液+酵母汁，酵母汁和B溶液，双缩脲，细胞伸长，金黄色葡萄球菌和枯草，芽孢杆菌，73～345，②③④⑥，信息或信号等内容，欢迎下载使用。

深化学科思维·体现知识运用
1.厘清实验设计的程序
重点　实验的总体程序及各环节要点
2.实验设计的各个环节突破方法(1)探究环节1——确定实验目的。①由实验的自变量和因变量决定。②书写格式为“探究(验证)×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究(验证)×××(自变量)与×××(因变量)的关系”等。
(2)探究环节2——作出假设。①假设是指用来说明某种现象,但未经证实的论题,是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想。②假设是研究者对研究结果预先赋予的答案,是一种可能的解释和说明。③提出的假设可能正确,也可能错误。但必须能解释题目现象或与题干相符。
(3)探究环节3——实验原理的确认与书写。①实验原理的确认。实验原理就是进行实验的理论依据,包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定观测指标的依据。②实验原理的书写。书写基本思路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果找联系→组织语言写原理”。
(4)探究环节4——实验思路确定的三个关键。
(5)探究环节5——实验步骤“三部曲”。
注:实验思路不同于实验步骤,实验步骤是实验思路的具体实施,更加具体、重视操作。
a.利用表格呈现实验结果。表格的设计应当从自变量和因变量上展开。b.利用统计图(曲线图、柱状图等)呈现实验结果。以统计图的形式呈现时,通常横坐标表示自变量,纵坐标表示因变量,并在坐标轴上标注单位或符号,如果是两个或多个自变量,要在图例中注明。②实验结果的分析方式。a.对于验证性实验:结果和结论是唯一的,依据自变量与因变量的关系,可用逆推法,由结论推出相应的结果。b.对于探究性实验:结果和结论是不确定的,应先把自变量与因变量所对应的各种关系都考虑到,然后用逆推法描述出各种可能出现的结果。
(6)探究环节6——实验结果与结论。①实验结果的呈现方式。
3.“五看法”把握评价、修订或完善实验设计
考向1　围绕变量的控制、结果的检测等考查实验探究能力1.(2021·浙江1月选考)1897年德国科学家毕希纳发现,利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵;还有研究发现,乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论,利用下列材料和试剂进行了实验。材料和试剂:酵母菌、酵母汁、A溶液(含有酵母汁中的各类生物大分子)、B溶液(含有酵母汁中的各类小分子和离子)、葡萄糖溶液、无菌水。
实验共分6组,其中4组的实验处理和结果如下表。
注:“+”表示有乙醇生成,“-”表示无乙醇生成
回答下列问题。(1)除表中4组外,其他2组的实验处理分别是　　　　　　　　　;　　　　　　　　　　　 。本实验中,这些起辅助作用的小分子和离子存在于酵母菌、　　　　　　　。 
葡萄糖溶液+A溶液+B溶液
解析:(1)本实验的目的是验证无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵,并且乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。为证明上述结论,需要分组验证酵母汁,A、B溶液及葡萄糖溶液的相互作用关系,因此,除表中所示分组外,还应设计葡萄糖溶液+酵母汁及葡萄糖溶液+A溶液+B溶液两组。由题意可知,乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助,上述物质主要存在于酵母菌、酵母汁及B溶液中。
(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽,可用　　　　试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是否是必需的,可增加一组实验,该组的处理是　  　。 
葡萄糖溶液+A溶液+去除了离子M的B溶液
解析:(2)双缩脲试剂可用来验证含有肽键的物质,因此,确定B溶液中是否含有多肽,可用双缩脲试剂来检测。若为了研究B溶液中离子M对乙醇发酵是否是必需的,可将该物质去除,与含有该物质的组别进行对照,具体设计为葡萄糖溶液+A溶液+去除了离子M的B溶液。
解析:(3)制备无细胞的酵母汁,酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液,缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH,以确保酶的活性。
(3)制备无细胞的酵母汁,酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液,缓冲液的作用是  　 ,以确保酶的活性。 
保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH
(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞?(写出2项原理不同的方法及相应原理)    　。 
染色后镜检,原理是细胞膜具有选择透性;酵母汁接种培养观察,原理是酵母菌可以繁殖
解析:(4)若检测某液体中含有活细胞,可依据活细胞膜具有选择透性、活细胞能够增殖等方法进行,具体操作及原理如下:①染色后镜检,原理是细胞膜具有选择透性;②酵母汁接种培养观察,原理是酵母菌可以繁殖;③酵母汁接种培养,利用比浊计检测浑浊度是否发生变化,原理是酵母菌可以繁殖。
2.植物的生长发育受到多种植物激素的共同调节,如一定浓度的生长素和赤霉素均可促进茎秆伸长。回答下列问题。(1)赤霉素促进茎秆伸长是通过促进  实现的。
解析:(1)赤霉素的主要作用是促进细胞伸长,从而引起植株增高,因此赤霉素促进茎秆伸长是通过促进细胞伸长实现的。
(2)科学家研究了生长素的含量对赤霉素合成的影响,实验结果如图。根据下图,甲同学得出了“植物顶端产生的生长素可促进赤霉素合成”的结论,乙同学则得出“植物顶端可合成赤霉素,与生长素无关”的结论,你认为哪名同学的推断合理并说明理由:    　 。
甲同学的推断合理,由图可知,去顶后在顶端施加生长素可恢复甚至提高植株的赤霉素含量
解析:(2)据图比较去顶组、去顶后在顶端施加生长素组与不作处理(保留顶端)组的赤霉素含量,去顶组的赤霉素含量较少,而去顶后在顶端施加生长素组的赤霉素含量较高,由此说明施加生长素可恢复甚至提高植株的赤霉素含量,进一步说明顶端产生的生长素可促进赤霉素的合成,甲同学的推断合理。
(3)科学家获得了株高低于野生型的水稻矮化突变体品系(品系是指同一祖先、性状相同的一群个体)。请设计实验探究该矮化突变体是赤霉素合成缺陷型还是赤霉素不敏感型。简要写出实验思路和对应的预期结果。
答案:(3)实验思路:将生长状态相似的突变体随机均分为两组,一组用赤霉素溶液处理,另一组用等量清水处理,将两组植株放置在相同且适宜的环境中生长一段时间,然后分别测定两组植株的株高,统计并计算平均值。预期结果:如果赤霉素组平均株高明显高于清水组,则为赤霉素合成缺陷型;如果两组株高平均值无明显差异,则为赤霉素不敏感型。
解析:(3)本实验的目的是探究该矮化突变体是赤霉素合成缺陷型还是赤霉素不敏感型,实验自变量为是否用赤霉素溶液处理该矮化突变体,检测指标是植株的高度,实验设计思路:将生长状态相似的突变体随机均分为两组,一组用赤霉素溶液处理,另一组用等量清水处理作为对照,将两组植株放置在相同且适宜的环境中生长一段时间,然后分别测定两组植株的株高,统计并计算平均值,若赤霉素组平均株高明显高于清水组,则该矮化突变体为赤霉素合成缺陷型,若两组株高平均值无明显差异,则该矮化突变体为赤霉素不敏感型。
常见对照原则类型(1)空白对照:指不作任何实验处理的对照组,其能清晰地对比和衬托出实验组的变化和结果,增强说服力。(2)自身对照:指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照组,自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象的状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。(3)条件对照:指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量。(4)相互对照:指不另设对照组,而是几个实验组相互对照,较好地平衡和抵消无关变量的影响,使实验结果更具有说服力。
考向2　围绕实验设计与评价,考查科学探究能力3.(2023·湖南卷)某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题:(1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌,培养基的主要营养物质包括水和　　　　　　　。 
解析:(1)由题意可知,根际促生菌具有固氮作用,可利用空气中的氮气作为氮源,因此用于筛选根际促生菌的培养基的主要营养物质包括水、无机盐和碳源。
(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H,其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推测该抗菌肽对　　　　　　 　　　　.　　　 　的抑制效果较好,若要确定其有抑菌效果的最低浓度,需在　　　 　　μg·mL-1浓度区间进一步实验。 
注:“+”表示长菌,“-”表示未长菌。
解析:(2)由题表可知,在抗菌肽浓度为3.45～55.20 μg·mL-1范围内,金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均不能生长,表明该抗菌肽对它们的抑菌效果较好;因为抗菌肽的浓度为1.73 μg·mL-1时,它们均能生长,抗菌肽的浓度为3.45 μg·mL-1时,它们均不能生长,所以要确定抗菌肽抑菌效果的最低浓度,应在1.73～3.45 μg·mL-1的浓度区间进一步实验。
(3)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体,转入大肠杆菌成功构建基因工程菌A。在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中,传代多次后,生产条件未变,但某子代菌株不再产生淀粉酶M。分析可能的原因是  　 (答出两点即可)。 
淀粉酶编码基因M发生突变;淀粉酶编码基因M丢失
解析:(3)在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中,传代多次后,生产条件未变,但某子代菌株不再产生淀粉酶M,可能的原因是淀粉酶编码基因M发生突变;或者是淀粉酶编码基因M丢失。
(4)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官,可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体,如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及  　 (答出两点)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术　　(填“是”或“否”)。 
无菌、无毒环境,含95%空气和5%CO2的气体环境
解析:(4)肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及无菌、无毒环境,含95%空气和5%CO2的气体环境等基本条件;由图示可知,肺类装配体形成的过程中没有运用动物细胞融合技术,只涉及了细胞的分裂和分化等内容。
(5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌,严重危害人类健康。科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型,来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。以下实验材料中必备的是  　。①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体②MRSA感染的肺类装配体③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽④生理盐水⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物)⑥万古霉素(抗MRSA的药物)
解析:(5)科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型,来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力,必备实验材料为:②MRSA感染的肺类装配体、③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽、④生理盐水(设置对照实验使用)、⑥万古霉素(抗MRSA的药物),故选②③④⑥。
4.(2023·北京卷)为了研究城市人工光照对节肢动物群落的影响,研究者在城市森林边缘进行了延长光照时间的实验(此实验中人工光源对植物的影响可以忽略;实验期间,天气等环境因素基本稳定)。实验持续15天:1～5天,无人工光照;6～10天,每日黄昏后和次日太阳升起前人为增加光照时间;11～15天,无人工光照。在此期间,每日黄昏前特定时间段,通过多个调查点的装置捕获节肢动物,按食性将其归入三种生态功能团,即植食动物(如蛾类幼虫)、肉食动物(如蜘蛛)和腐食动物(如蚂蚁),结果如图。
(1)动物捕获量直接反映动物的活跃程度。本研究说明人为增加光照时间会影响节肢动物的活跃程度,依据是:与1～5、11～15天相比,  　 。 
6～10天肉食动物和腐食动物的平均捕获量显著增加,植食动物平均捕获量明显减少
解析:(1)分析题意可知,本实验中动物的活跃程度是通过动物捕获量进行测定的,结合图示可知,与1～5、11～15天相比,6～10天肉食动物和腐食动物的平均捕获量显著增加,植食动物平均捕获量明显减少,据此推测人为增加光照时间会影响节肢动物的活跃程度。
(2)光是生态系统中的非生物成分。在本研究中,人工光照最可能作为　　　 　　　对节肢动物产生影响,从而在生态系统中发挥作用。 
解析:(2)该研究中人工光照最可能作为信息(物理信息)对节肢动物产生影响,从而在生态系统中发挥作用。
解析:(3)不同生物生活在一定的空间中,由于环境资源有限会形成种间竞争,故肉食动物在黄昏前活动加强,有限的食物资源导致种间竞争加剧;群落的空间结构包括垂直结构和水平结构,光照的改变可能通过影响生物的分布而影响两个维度。
(3)增加人工光照会对生物群落结构产生多方面的影响,如:肉食动物在黄昏前活动加强,有限的食物资源导致　　　 　加剧;群落空间结构在　　　 　　两个维度发生改变。 
(4)有人认为本实验只需进行10天研究即可,没有必要收集11～15天的数据。相比于10天方案,15天方案除了增加对照组数量以降低随机因素影响外,另一个主要优点是    　。 
排除人工光照以外的无关变量的影响(或用于分析人工光照是否会对节肢动物群落产生不可逆影响)
解析:(4)分析题意可知,1～5天无人工光照,6～10天每日黄昏后和次日太阳升起前人为增加光照时间,11～15天无人工光照,该实验中的光照条件改变可形成前后对照,故相比于10天方案,15天方案除了增加对照组数量以降低随机因素影响外,另一个主要优点是排除人工光照以外的无关变量的影响,用于分析人工光照是否会对节肢动物群落产生不可逆影响:通过观察去除光照因素后的分布情况进行比较。
(5)城市是人类构筑的大型聚集地,在进行城市小型绿地生态景观设计时应　　　　。 A.不仅满足市民的审美需求,还需考虑对其他生物的影响B.设置严密围栏,防止动物进入和植物扩散C.以整体和平衡的观点进行设计,追求生态系统的可持续发展D.选择长时间景观照明光源时,以有利于植物生长作为唯一标准