高考生物答题技巧题型12 实验分析与探究（解析版）Word（28页）

模型解题 题型12 实验分析与探究 科学实验探究类题目是生物学考试中的必考题,《中国高考评价体系》中提到：(1)能独立完成 “生物知识内容表”所列的生物实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的 操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用；(2)具备验证简单生物学事实的能 力,能对实验现象和结果进行分析、解释,并能对收集到的数据进行处理；(3)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、建立模型与系统分析 等科学研究方法；(4)能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。 考向1 实验目的与原理 考向2 阐述实验思路与实验步骤类 考向3 归纳实验结论与呈现实验结果类 （说明：模型解题+做题技巧+真题演练+迁移运用，全方位解透题型） 考向1 实验目的与原理 1.实验目的： （1）内容：要探究或者验证的某一事实，或者做了该实验后要解决的问题。 （2）实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象（因变量）和作用于 对象的因素（自变量），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.实验原理 （1）概念：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）书写与表达模式：实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系+因变量的观察指 标+实验过程描述。一般用陈述句、肯定句。实验原理中“因变量的观察指标”可作为实验结 果的参考，有的题目要求对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析 时合理套用实验原理即可。 总结实验目的：要先对自变量和因变量进行分析，再根据相关信息进行总结归纳。 实验中涉及的实验设计依据必须是经前人证明的科学理论。如还原糖的鉴定原理是还原糖与 斐林试剂水浴加热产生砖红色沉淀，淀粉的鉴定原理是淀粉遇碘变蓝。注意实验材料的选择 对实验结果的影响，注意实验现象出现的原因，注意实验步骤中操作的依据等内容。 例1(2022·烟台二模，节选)喜温植物幼苗在低温锻炼（ 10 ℃、 6 天）后，接着进行冷胁迫 (2 ,12 ℃ h)，其细胞内超氧化物歧化酶（SOD ，该酶能减缓植株的衰老）活性的动态变化如下 图所示。本实验的目的是__________________________________________________ 【答案】探究低温锻炼是否能提高植物抗寒能力 【解析】据图可知，未锻炼的植物冷胁迫前后酶活性下降程度明显高于经过锻炼的植株，无 论胁迫前还是胁迫后，锻炼后的酶活性都明显上升，因此该实验的目的为探究低温锻炼是否 能提高植物抗寒能力。 例2.用甲、乙两组液体培养基培养小球藻，甲组加入KNO3, 乙组加入等量的NH4Cl，其他条 件适宜且相同，结果如图所示。 本实验的目的是_________________________________________________________ 【答案】探究 KNO3 和NH4Cl 对小球藻种群数量增长（种群密度增长）的影响 【详解】分析：实验题先找准自变量，从“甲组加入KNO3，乙组加入等量的NH4C1，其它 条件适宜且相同”可以看出本题自变量，同时分析图像左纵轴为种群密度的相对值，据此可 以得到本实验的探究目的。 (1)本实验的目的是探究KNO3 和NH4Cl 对小球藻种群数量增长（种群密度、生长）的影响。 例3.为研究降水量影响草原小型啮齿动物种群密度的机制，科研人员以田鼠幼鼠为材料进行 了一系列实验。其中，野外实验在内蒙古半干旱草原开展，将相同体重的幼鼠放入不同样地 中，5 个月后测定相关指标，部分结果如图所示。回答下列问题： 随后在室内模拟野外半干旱和增加降水组的食谱，分别对两组田鼠幼鼠进行饲喂，一段时间 后，比较两组田鼠体重增幅。该实验目的为 。 【答案】检验增加降水组田鼠体重增幅大是否由食谱变化引起 【详解】图2 为野外半干旱和增加降水组的食谱柱形图，室内模拟实验的自变量是食谱的组 成，因变量是田鼠的体重，该实验的目的是检验增加降水组田鼠体重增幅大是否由食谱变化 引起。 例4.为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。 某学生的实验方案如下： （1）将正常小鼠随机分成A、B 两组，观察并记录其活动状况。 （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 组小鼠会 出现四肢无力、活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B 组小鼠活动状况无变化。 （3）A 组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B 两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。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。 本实验的原理是______________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 【答案】体内胰岛素含量过高时，引起血糖大幅下降（二者联系），导致机体出现活动减少， 甚至昏迷等低血糖症状（结果），此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解 【详解】当血糖浓度上升时，胰岛B 细胞分泌的胰岛素增加，引起靶细胞膜上的葡萄糖转运 载体的数量增加，其意义是促进葡萄糖进入细胞氧化分解，从而降低血糖浓度 例5.新疆是国家优质棉的生产基地，新疆棉以绒长、品质好、产量高著称于世，但在培育过 程也遇到过很多问题，用机械方式对棉花进行采摘时，若采摘前棉花脱叶不彻底，采摘过程 中混入很多的叶片，这会降低棉花的品质，某生物兴趣小组想通过利用植物激素帮助棉农解 决一些实际问题，做了以下实验进行探究。 实验一：探究不同浓度的生长素溶液对插枝生根的影响，实验结果如表所示。 组别 蒸馏水 浓度a 浓度b 浓度c 平均生根数（条） 6 10 17 14 实验三：兴趣小组发现了赤霉素突变矮生棉花品种，推测其产生的原因有两种：一是植株不 能产生赤霉素（或赤霉素水平低），二是受体异常（不能与赤霉素结合发挥作用），他们设 计实验来探究该突变矮生棉花品种产生的原因属于上述哪一种，设计了以下实验方案：将若 干突变矮生棉花幼苗平均分为两组；一组用适量的一定浓度的赤霉素溶液处理，另一组用等 量的蒸馏水处理；培养一段时间后，测量并比较两组的植株平均高度（或生长情况或长势）。 设计该方案的实验原理是： 。 【答案】赤霉素可以促进细胞伸长，从而促进植株增高 【详解】设计此方案的实验原理是因为赤霉素可以促进细胞伸长，从而促进植株增高。 1.人胰岛素原是胰岛素的前体物质，由胰岛素（由A 链、B 链构成）和C 肽组成。某小组认 为胰岛素原的化学本质是蛋白质。 （1）实验目的： 。 （2）实验原理： 。 【答案】(1)验证胰岛素原的化学本质为蛋白质 蛋白质与双缩脲试剂发生作用 【分析】1、构成蛋白质的基本单位是氨基酸，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧 基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R 基，氨基酸的不同在于R 基的不同。 2、氨基酸在核糖体中通过脱水缩合形成多肽链，而脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另 一个氨基酸分子的氨基相连接，脱出一分子水后形成肽键将两个氨基酸连接起来的过程；氨 基酸形成多肽过程中的相关计算：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数一肽链数，蛋白质的相 对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量一脱去水分子数×18。 【详解】（1）结合题干“某小组认为胰岛素原的化学本质是蛋白质”可知，本实验的目的是 验证胰岛素原的化学本质为蛋白质。本实验的原理是蛋白质与双缩脲试剂发生作用。 2.如图是非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验示意图，据图回答问题： 人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子，现在请你设计一个实验验证细胞核核 膜中含有蛋白质成分。 ①实验目的： 。 ②实验原理： 。 【答案】①验证细胞核核膜中含有蛋白质成分 ②蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。 【分析】1、据图分析：放射性尾部能从细胞质进入细胞核中，但放射性头部却不能从细胞质 进入细胞核中，即亲核蛋白进入细胞核，由尾部决定；核孔是大分子物质进出的细胞。2、蛋 白质与双缩脲试剂反应生成紫色络合物。3、实验分析：甲为实验组，乙为对照组。 【解析】该实验的目的是验证细胞核核膜中含有蛋白质成分。蛋白质与双缩脲试剂可呈现紫 色反应，因此可用双缩脲试剂检测细胞核核膜中的蛋白质成分。实验结果及结论：双缩脲试 剂与蛋白质反应有紫色反应。甲试管中有紫色，乙试管没有出现紫色，则表明核膜中含有蛋 白质。 3.番茄在我国被广泛种植。现有3 个不同株系的番茄，其中甲系和乙系是植物激素X 过量表 达的两个转基因株系。现研究人员人工模拟涝渍胁迫，处理7 天后，不同株系的“叶绿素含 量”、“净光合速率”等指标变化后数据与变化前数据的比值如下表所示。回答下列问题： 株系 叶绿素含量 净光合速率 （Pn） 胞间CO2浓度 （Ci） 气孔导度 （Gs） 甲系 80.3% 36.2% 99.1% 50.4% 乙系 61.0% 58.8% 135.6% 10.1% 野生 型 60.7% 17.0% 152.6% 5.8% 本实验的实验目的为 ； 【答案】 探究激素X 在涝渍胁迫下对番茄生长状况（或光合速率）的影响 【解析】本实验的实验目的为：探究激素X 对番茄抗涝渍胁迫能力的影响， 4.从2009 年3 月底开始，墨西哥、美国等国接连爆发大规模甲型H1N1 流感疫情，并迅速蔓 延至北美地区以外的国家，全球拉响防疫警报。某学校生物兴趣小组的同学提出疑问：甲型 H1N1 流感病毒的遗传物质是DNA 还是RNA？针对以上疑问，该兴趣小组设计了实验进行探 究，请将其补充完整。 材料用具：显微注射器，甲型H1N1 流感病毒的核酸提取液，胚胎干细胞，DNA 水解酶和 RNA 水解酶等。 (1)实验目的： 。 【答案】(1)探究甲型H1N1 流感病毒的遗传物质是DNA 还是RNA 【分析】分析题文描述可知：该实验的目的是探究甲型H1N1 流感病毒的遗传物质是DNA 还 是RNA，可以利用控制自变量的“减法原理”，将制成的甲型H1N1 流感病毒核酸提取液与 分别用DNA 水解酶和RNA 水解酶处理后的甲型H1N1 流感病毒核酸提取液分别注射到三组 猪胚胎干细胞中培养一定的时间，通过检测是否有甲型H1N1 流感病毒产生来推知甲型H1N1 流感病毒的遗传物质。 【详解】（1）由题意“甲型H1N1 流感病毒的遗传物质是DNA 还是RNA？”可知该实验的 目的是：探究甲型H1N1 流感病毒的遗传物质是DNA 还是RNA。 5.回答下列小题： （一）为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关，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：距2 片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干、完全培养液、蒸馏水、适宜浓度 的赤霉素溶液、喷壶等。 (1)该实验原理是： 。 【答案】(1)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的矮化特征与赤霉素的含量有关 【分析】1、自变量：是研究者主动操纵的条件和因子，坐标中的横轴一般为自变量。 2、因变量：是随着自变量变化而产生反应或发生变化的变量，坐标中的纵轴一般为因变量。 3、无关变量：实验过程中要控制相同且适宜。 【详解】（1）实验原理是实验设计的依据和思路。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的矮化特性 与赤霉素的含量有关。 已知糖尿病病人尿液含有葡萄糖；肾炎病人则肾小球部位通透性大为增加，尿液中会有蛋白 质。检测病人的尿液可帮助医生确定病情。小李觉得自己身体不适怀疑自己患了糖尿病或是 肾炎。如何通过一定的检测确定是否患相应的疾病。请写出设计原理和具体操作步骤及结论。 (1)实验原理： 【答案】(1)葡萄糖与斐林试剂生成砖红色沉淀，蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色 【详解】（1）本实验是小李检测确定是否患了糖尿病或是肾炎，糖尿病病人尿液含有葡萄糖； 肾炎病人则肾小球部位通透性大为增加，尿液中会有蛋白质，因此就是检测还原糖和蛋白质， 检测原理是还原糖能与斐林试剂反应，在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀；蛋白质能与双 缩脲试剂反应产生紫色反应。 考向2 阐述实验思路与实验步骤类 实验思路与实验步骤是进行实验前必须确定的内容。实验思路是“粗线条”的思考过程，实 验步骤是“细节化”的操作流程。实验思路与实验步骤有何异同？ 主要特 点 考题特点 得分要点 区分要点 实验思路 言简意 赅 多数试题要求写出 实验思路，很少要 求补充实验思路 必须体现自变量和因变量，对 无关变量表述时注意体现相同 且适宜 思路是“想”法 实验步骤 精准细 微 常常要求补充部分 实验步骤，很少要 求写出全部步骤 必须体现自变量如何设置、因 变量如何检测、无关变量如何 保证相同且适宜 步骤是“做”法 实验思路设计的书写模式一般为“分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量”,可概括为: 找出实验目的 找出自变量、因变量 分组+施加自变量+控制无关变量+检测因变量 例1.（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植 物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开 花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影 响，结果如图。 回答下列问题。 现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后 提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。 【答案】三组长势相同，成花诱导完成的火龙果植株，经不同光照强度的白光处理相同时间 到果实成熟时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光线对 应最适光线强度 【详解】本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量 的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，成花诱导完成后，经不同光照强度 的白光处理相同时间到果实成熟时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产 量最高的组的光线对应最适光线强度。 例2.（2023·浙江·统考高考真题）甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具 有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获 取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐 碱再生植株。回答下列问题： 用PCR 技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA 序列a，乙植物细胞质具有特 异性DNA 序列b；M1、M2 为序列a 的特异性引物，N1、N2 为序列b 的特异性引物。完善 实验思路： Ⅰ．提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR 扩增的 。 Ⅱ．将DNA 提取物加入PCR 反应体系， 为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法 扩增序列b。 Ⅲ．得到的2 个PCR 扩增产物经 后，若每个PCR 扩增产物在凝胶中均出现 了预期的 个条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。 【答案】 模板 M1、M2 凝胶电泳 1 【详解】 Ⅰ．提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR 扩增的模板。 Ⅱ．将DNA 提取物加入PCR 反应体系，M1、M2 为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法 扩增序列b。 Ⅲ．得到的2 个PCR 扩增产物经凝胶电泳后，若每个PCR 扩增产物在凝胶中均出现了预期的 1 个条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。 例3.（2023·浙江·统考高考真题）运动员在马拉松长跑过程中，机体往往出现心跳加快，呼 吸加深，大量出汗，口渴等生理反应。马拉松长跑需要机体各器官系统共同协调完成。 回答下列问题：长跑过程中，运动员会出现血压升高等机体反应，运动结束后，血压能快速 恢复正常，这一过程受神经-体液共同调节，其中减压反射是调节血压相对稳定的重要神经调 节方式。为验证减压反射弧的传入神经是减压神经，传出神经是迷走神经，根据提供的实验 材料，完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。 材料与用具：成年实验兔、血压测定仪、生理盐水、刺激电极、麻醉剂等。 （要求与说明：答题时对实验兔的手术过程不作具体要求） ①完善实验思路： I．麻醉和固定实验兔，分离其颈部一侧的颈总动脉、减压神经和迷走神经。颈总动脉经动脉 插管与血压测定仪连接，测定血压，血压正常。在实验过程中，随时用 湿润神经。 Ⅱ．用适宜强度电刺激减压神经，测定血压，血压下降。再用 ，测定血压，血压 下降。 Ⅲ．对减压神经进行双结扎固定，并从结扎中间剪断神经（如图乙所示）。分别用适宜强度 电刺激 ，分别测定血压，并记录。 【答案】 生理盐水 适宜强度电刺激迷走神经 减压神经中枢端和外周端 【详解】分析题意，本实验目的是验证减压反射弧的传入神经是减压神经，传出神经是迷走 神经，则实验可通过刺激剪