2018屆高考生物一輪復習 實驗素養(yǎng)提升5 探究性實驗與驗證性實驗學案

實驗素養(yǎng)提升5 探究性實驗與驗證性實驗技能必備1.兩種實驗的比較比較項目探究性實驗驗證性實驗概念指實驗者在不知實驗結(jié)果的前提下，通過自己進行實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學概念的一種認知活動指實驗者針對已知的實驗結(jié)果而進行的以驗證實驗結(jié)果、鞏固和加強有關(guān)知識內(nèi)容、培養(yǎng)實驗操作能力為目的的重復性實驗實驗?zāi)康奶剿餮芯繉ο蟮奈粗獙傩浴⑻卣饕约芭c其他因素的關(guān)系驗證已知對象的已知屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系實驗假設(shè)假設(shè)一般采用“如果A，則B”的形式表達，是根據(jù)現(xiàn)有的科學理論、事實，對所要研究的對象設(shè)想出一種或幾種可能的答案、解釋因結(jié)論是已知的，故不存在假設(shè)問題2.實驗探究題的答題“五步曲”技能展示1.為研究過期的生長激素的生物活性及能否使用，某生物興趣小組利用相關(guān)實驗材料和用具(一群生長狀況完全相同的幼齡小白鼠和飼養(yǎng)它們的必需物品，正常的生長激素、過期的生長激素、生理鹽水、注射器、酒精棉等物品)開展了探究實驗。請回答下列問題： (1)在設(shè)計實驗步驟時，應(yīng)向?qū)嶒灲M小白鼠注射適量的_；向?qū)φ战MA、B兩組小白鼠分別注射等量的_和生理鹽水。 (2)預測可能的實驗結(jié)果并得出相應(yīng)的結(jié)論：若實驗組個體和A組個體的大小相同，則說明_；若實驗組個體比A組個體_(填“大”或“小”)，但比B組個體_(填“大”或“小”)，則說明_；_；若實驗組個體在實驗過程中出現(xiàn)死亡或不良反應(yīng)，則說明過期的生長激素不能使用。解析(1)本題的實驗?zāi)康氖茄芯窟^期的生長激素的生物活性及能否使用，由題意可知，生長激素是否過期是實驗的自變量，正常的生長激素具有生物活性，需設(shè)置一組注射等量的正常的生長激素溶液的小白鼠，即A組，其可作為注射適量的過期的生長激素的小白鼠即實驗組的對照組，另外，還要考慮到注射過程本身對實驗結(jié)果的影響，故需要增加一組注射等量的生理鹽水的小白鼠，即B組，作為對照組。 (2)探究性實驗結(jié)果與結(jié)論不唯一，要逐一分析，不得遺漏。根據(jù)本題的實驗?zāi)康目傻贸龅膶嶒灲Y(jié)論有：過期的生長激素具有完全正常的生物活性，可以使用；過期的生長激素具有部分生物活性，可以使用；過期的生長激素喪失了生物活性，不能使用。結(jié)論與結(jié)果必然是一一對應(yīng)的，則上述結(jié)論對應(yīng)的結(jié)果為；實驗組個體和A組個體的大小相同；實驗組個體比A組個體小，但比B組個體大；實驗組個體和B組個體的大小相同。當然，若實驗組個體在實驗過程中出現(xiàn)死亡或不良反應(yīng)，則不能判斷過期的生長激素是否具有生物活性，但能說明過期的生長激素不能使用。答案(1)過期的生長激素溶液正常的生長激素溶液(2)過期的生長激素具有完全正常的生物活性，可以使用小大過期的生長激素具有部分生物活性，可以使用若實驗組個體和B組個體的大小相同，則說明過期的生長激素喪失了生物活性，不能使用2.某物質(zhì)(X)本身不能降低血糖濃度，但其可增強胰島素生理作用的發(fā)揮使血糖濃度下降。為了驗證該結(jié)論，研究者提出了以下實驗思路：將生理狀況相同的60只健康小白鼠均分為甲、乙、丙三組，用血糖測定儀測定各組小白鼠的血糖濃度，求每組平均值；_；將各組小白鼠在適宜且相同條件下飼養(yǎng)2小時，期間每隔30 min測定一次各組小白鼠的血糖濃度，求每組平均值并進行統(tǒng)計分析。(要求與說明：答題時用X表示相關(guān)名詞；胰島素、X的劑量適宜；不考慮小白鼠自身激素的影響)請回答：(1)實驗處理前需要測定各組小白鼠的血糖濃度，這在實驗中的作用是_。實驗思路步驟中應(yīng)進行的操作是_。(2)請設(shè)計一個用于記錄實驗結(jié)果的表格。(3)預測實驗結(jié)果：_。(4)胰高血糖素的主要作用與胰島素相反，可促進肝糖原的分解，使血糖升高，它還能促使_分解。解析(1)實驗設(shè)計遵循對照原則和單一變量原則。要驗證某物質(zhì)(X)本身不能降低血糖濃度，但其可增強胰島素生理作用的發(fā)揮使血糖濃度下降的作用。實驗處理前需要測定各組小白鼠的血糖濃度，作為實驗前后對照作用。實驗思路步驟，遵循單一變量原則，分三組，分別對正常小白鼠注射一定濃度的胰島素、X和胰島素X。分不同時間段觀察其血糖濃度血糖濃度。(3)如果X組不出現(xiàn)血糖降低，而胰島素X出現(xiàn)血糖降低，并降低幅度比胰島素組要大，說明X不能降低血糖濃度，可增強胰島素生理作用的發(fā)揮使血糖濃度下降的作用。預測實驗結(jié)果：同一時間小白鼠血糖濃度從高到低依次為乙、甲、丙。(4)胰高血糖素能促進肝糖原分解和非糖類物質(zhì)(如脂肪、氨基酸等)轉(zhuǎn)化，從而導致血糖濃度上升。答案(1)作為對照甲組小白鼠用一定濃度胰島素處理，乙組小白鼠用X處理，丙組小白鼠用胰島素和X處理(2)實驗結(jié)果記錄表組別實驗處理血糖濃度/(g·L1)處理前處理后30 min60 min90 min120 min甲胰島素乙X丙胰島素X(3)同一時間小白鼠血糖濃度從高到低依次為乙、甲、丙(4)脂肪專題專練1.(2018·江門市三校合作命題考試) 病人甲的甲狀腺全部切除，病人乙患甲減(甲狀腺激素的合成、分泌不足，促甲狀腺激素含量過高)，下列對他們所需補充激素的建議，正確的是()A. 甲病人需要補充甲狀腺激素，乙病人需要補充促甲狀腺激素釋放激素(TRH)B. 甲病人需要補充TRH，乙病人需要補充甲狀腺激素C. 甲、乙兩人均需要補充TRH和促甲狀腺激素(TSH)D. 甲、乙兩人均需要補充甲狀腺激素，不需要補充TRH和TSH解析病人甲的甲狀腺全部被切除，不能合成甲狀腺激素，必須補充甲狀腺激素；病人乙促甲狀腺激素含量已經(jīng)過高，但仍不能合成甲狀腺激素，故應(yīng)補充甲狀腺激素。甲、乙兩人補充TRH和TSH后，由于缺少甲狀腺或甲狀腺功能減退，不能產(chǎn)生足夠的甲狀腺激素，故甲、乙兩人均需要補充甲狀腺激素，不需要補充TRH和TSH，故選D。答案D2.(2017·河南省六市二聯(lián)，2)下圖是人體內(nèi)某些信息分子的合成部位及作用結(jié)果示意圖，下列說法正確的是()A.信息分子A只能由突觸前膜釋放，長時間與突觸后膜上的受體結(jié)合B.當細胞外液滲透壓升高時，下丘腦分泌的B將增加，信息分子A的作用范圍較信息分子B的作用范圍大C.信息分子D也可以作用于分泌信息分子C的內(nèi)分泌腺D.在信息分子E的刺激下，B淋巴細胞增殖分化形成的漿細胞和記憶細胞都可以分泌大量的抗體答案C3.(2018·河北邢臺一模)請分析回答有關(guān)血糖調(diào)節(jié)的問題。(1)圖1表示正常人飯后血糖、胰島素、胰高血糖素三者的變化關(guān)系，若a代表血糖濃度，則b代表_，c代表_。由圖可知血糖平衡調(diào)節(jié)機制為_調(diào)節(jié)。圖1(2)選取健康大鼠，持續(xù)電刺激支配其胰島的有關(guān)神經(jīng)并測定其血液中胰島素和胰高血糖素的濃度，結(jié)果如圖2。圖2開始刺激后，短期內(nèi)血糖濃度_。圖2中胰高血糖素濃度下降的原因之一是胰島素抑制胰島A細胞的分泌活動。若要證明該推斷正確，可設(shè)計實驗驗證，大致思路是：選取同品種、同日齡的健康大鼠先做實驗前測試，然后注射適量的_，通過比較_的濃度變化來確認。解析(1)正常人進食后，葡萄糖被吸收入血，血糖濃度先升高，隨后胰島素濃度升高，胰高血糖素濃度降低，結(jié)合圖1推知，若a代表血糖濃度，則b代表胰島素濃度，c代表胰高血糖素濃度。由圖可知胰島素和胰高血糖素的作用效果相反，都會作為信息反過來影響胰島細胞的分泌活動，故血糖平衡的調(diào)節(jié)機制為反饋調(diào)節(jié)。(2)由圖2可知，電刺激支配胰島的有關(guān)神經(jīng)后，胰島素濃度上升，而胰高血糖素濃度下降，則血糖濃度會降低；驗證胰島素抑制胰島A細胞的分泌活動時，自變量為胰島素的有無，因變量為胰島A細胞分泌的胰高血糖素量，故應(yīng)給大鼠注射適量的胰島素并測量其胰高血糖素濃度，然后與注射前大鼠胰高血糖素的濃度進行比較分析。答案(1)胰島素胰高血糖素反饋(2)降低胰島素注射前后其血液中胰高血糖素4.(2017·豫南九校第三次質(zhì)量考評，28)圖甲為影響血糖調(diào)節(jié)的因素及激素發(fā)揮作用的過程，圖乙為人體內(nèi)某些信息分子作用的示意圖，a、b、c、d表示信息分子。請據(jù)圖回答下列問題：(1)甲圖中“刺激X下丘腦胰島A細胞分泌激素”屬于_(填“神經(jīng)調(diào)節(jié)”“體液調(diào)節(jié)”或“神經(jīng)體液調(diào)節(jié)”)。圖中的靶細胞主要是_，如果靶細胞膜上的相關(guān)受體被自身免疫系統(tǒng)破壞，則血糖濃度會_(填“高于”或“低于”)正常數(shù)值，從免疫學的角度看該疾病屬于_。(2)如果小鼠的下丘腦被破壞，據(jù)甲圖可知，小鼠的血糖調(diào)節(jié)能力會不會完全喪失？_，理由是_。(3)乙圖中信息分子a、b、c、d分別是_?！癰下丘腦骨骼肌戰(zhàn)栗”屬于_(“神經(jīng)調(diào)節(jié)”“體液調(diào)節(jié)”或“神經(jīng)體液調(diào)節(jié)”)。解析(1)下丘腦受到刺激后，產(chǎn)生的興奮經(jīng)傳出神經(jīng)傳至胰島A細胞，使胰島A細胞分泌胰高血糖素，該過程類似于非條件反射過程，其中胰島A細胞相當于效應(yīng)器。胰島A細胞分泌的胰高血糖素主要作用于肝細胞，促進肝細胞中肝糖原的分解。胰高血糖素作用于靶細胞首先要與細胞膜上的受體結(jié)合，否則不能發(fā)揮作用，因此如果受體被自身免疫系統(tǒng)破壞，則血糖濃度會低于正常值。免疫系統(tǒng)破壞自身的結(jié)構(gòu)屬于自身免疫病。(2)從甲圖中可以看出，血糖變化除了刺激下丘腦外，還可以直接刺激胰島A細胞，所以下丘腦被破壞后血糖調(diào)節(jié)能力降低但不會完全喪失。(3)信息分子a可促進甲狀腺激素的分泌，所以是促甲狀腺激素；信息分子b可以引起下丘腦進一步調(diào)節(jié)使骨骼肌戰(zhàn)栗，該過程屬于神經(jīng)調(diào)節(jié)，所以信息分子b屬于神經(jīng)遞質(zhì)；信息分子c作用于腎小管和集合管，從而使細胞外液滲透壓降低，所以該信息分子為抗利尿激素；信息分子d作用于組織細胞，使血糖濃度降低，該信息分子為胰島素。答案(1)神經(jīng)調(diào)節(jié)肝細胞低于自身免疫病(2)不會血糖濃度變化可直接刺激胰島細胞分泌相關(guān)激素(3)促甲狀腺激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗利尿激素、胰島素(順序不能顛倒)神經(jīng)調(diào)節(jié)5.(2018·豫北豫南精英聯(lián)賽，27)體細胞進行正常生命活動需要機體的調(diào)節(jié)機制來維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。如圖1為糖皮質(zhì)激素作用機理，圖2表示神經(jīng)體液免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，其中淋巴因子是細胞對刺激應(yīng)答時分泌的物質(zhì)，據(jù)圖回答：(1)由圖1可知，糖皮質(zhì)激素進入細胞后需要與_結(jié)合，才能進一步啟動基因表達過程，從而抑制免疫的功能。(2)圖2中的信號分子共有_類。糖皮質(zhì)激素的分泌受下丘腦、垂體控制，此調(diào)節(jié)機制為_。圖2中某人長期精神憂郁，容易引起感染和腫瘤，分析其原因是：_。(3)病毒感染引起機體生成抗體的能力降低的主要原因是：_。(4)為驗證糖皮質(zhì)激素的分泌為反饋調(diào)節(jié)，應(yīng)注射糖皮質(zhì)激素，然后測定_激素的含量。解析(1)糖皮質(zhì)激素進入細胞后需要與受體結(jié)合，才能進一步啟動基因表達過程。特異基因表達后，抗體減少，免疫功能降低。(2)圖2中的信號分子包括激素、淋巴因子和神經(jīng)遞質(zhì)共3類。通過圖示可知，糖皮質(zhì)激素的分泌過程受到下丘腦、垂體控制，下丘腦控制垂體，垂體控制腎上腺，應(yīng)屬于分級調(diào)節(jié)機制。由圖2可知當人長期精神憂郁，會引起下丘腦分泌CRH，垂體分泌ACTH，從而引起糖皮質(zhì)激素分泌過多，抑制免疫系統(tǒng)，造成免疫系統(tǒng)的監(jiān)控清除功能降低，因而容易引起感染和腫瘤。(3)當病毒感染時引起機體產(chǎn)生的淋巴因子減少，因為淋巴因子促進B細胞的增殖分化，從而使分泌抗體的漿細胞的生成受到抑制，抗體生成量減少。(4)注射糖皮質(zhì)激素，其含量過多，反過來抑制下丘腦和垂體分泌，從而使CRH、ACTH的含量減少。答案(1)受體(2)3分級調(diào)節(jié)精神憂郁條件下，糖皮質(zhì)激素分泌增多，抑制了免疫系統(tǒng)的功能(3)淋巴因子的分泌量減少，最終抑制了B細胞增殖分化成漿細胞的過程，使抗體生成量減少(4)CRH、ACTH6.(2017·寧波十校聯(lián)考)美國神經(jīng)生物學家Kandel發(fā)現(xiàn)，當水流噴射到海兔(螺類的一種)的噴水管皮膚時會引起鰓肌收縮，導致噴水管和鰓收縮，稱為縮鰓反射。當噴水管重復受到溫和的噴水刺激時，縮鰓反射的幅度越來越小，即產(chǎn)生習慣化。當科研人員先用短暫電流刺激海兔頭部的皮膚(這對海兔是一個傷害性刺激)，再用水流刺激噴水管，結(jié)果產(chǎn)生的縮鰓反射比只用水流刺激噴水管強烈，即產(chǎn)生敏感化。相關(guān)結(jié)構(gòu)及發(fā)生機制如下圖，請分析回答：(1)參與縮鰓反射的神經(jīng)元至少有_個。(2)為研究海兔重復受到溫和噴水刺激產(chǎn)生習慣化的原因，科研人員進行了如下實驗： 測量指標噴水管皮膚感覺神經(jīng)元運動神經(jīng)元感覺神經(jīng)元動作電位持續(xù)產(chǎn)生持續(xù)產(chǎn)生？運動神經(jīng)元動作電位逐漸減弱逐漸減弱持續(xù)產(chǎn)生肌肉收縮程度收縮逐漸減弱收縮逐漸減弱一直正常收縮神經(jīng)元受到適宜刺激后，受刺激部位膜內(nèi)電位變化是_。表中“？”代表的現(xiàn)象是_。根據(jù)實驗結(jié)果，海兔重復受到溫和噴水刺激產(chǎn)生習慣化是由于興奮在_部位傳遞減弱或受阻。(3)科學家通過實驗證明敏感化形成的原因是：當傷害刺激作用于頭部皮膚時，神經(jīng)元L29興奮，釋放神經(jīng)遞質(zhì)5HT，再受到噴水刺激后，引起感覺神經(jīng)元在興奮時其軸突末梢釋放更多的神經(jīng)遞質(zhì)。據(jù)此判斷，僅用短暫電流刺激海兔頭部的皮膚能否產(chǎn)生縮鰓反射？_，請簡要說明理由：_。(4)根據(jù)敏感化形成機制，請推測習慣化產(chǎn)生的原因是連續(xù)溫和噴水刺激導致_。解析(1)分析題圖可知，參與縮鰓反射的神經(jīng)元至少有感覺神經(jīng)元和運動神經(jīng)元2個神經(jīng)元參與。(2)神經(jīng)元受到適宜刺激后，受刺激部位細胞膜對鈉離子的通透性增加，鈉離子內(nèi)流，導致興奮部位膜內(nèi)的陽離子濃度高于膜外，表現(xiàn)為內(nèi)正外負，即受刺激部位膜內(nèi)電位變化是負電位正電位(負電位)。連續(xù)刺激運動神經(jīng)元，感覺神經(jīng)元沒有動作電位產(chǎn)生，因為興奮不能由突觸后膜傳到突觸前膜。分析表格，連續(xù)電刺激噴水管皮膚、感覺神經(jīng)元等部位，感覺神經(jīng)元動作電位持續(xù)產(chǎn)生，運動神經(jīng)元動作電位逐漸減弱，肌肉收縮程度逐漸減弱，而連續(xù)電刺激運動神經(jīng)元，運動神經(jīng)元動作電位持續(xù)產(chǎn)生，肌肉一直正常收縮，故海兔重復受到溫和噴水刺激產(chǎn)生習慣化是由于興奮在感覺神經(jīng)元和運動神經(jīng)元之間的突觸部位傳遞減弱或受阻。(3)看圖可知：感覺神經(jīng)元的末梢分布于噴水管部位的皮膚中，只有刺激噴水管部位的皮膚才能引起感覺神經(jīng)元的興奮，若僅用短暫電流刺激海兔頭部的皮膚不能產(chǎn)生縮鰓反射，因為此刺激不能引起感覺神經(jīng)元興奮，感覺神經(jīng)元不能釋放神經(jīng)遞質(zhì)，故興奮不能傳至運動神經(jīng)元，不能引起縮鰓反射。(4)根據(jù)敏感化形成機制，可推測習慣化產(chǎn)生的原因是連續(xù)溫和噴水刺激導致感覺神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)減少，運動神經(jīng)元動作電位逐漸減弱，肌肉收縮程度逐漸減弱。答案(1)2(2)負電位正電位(負電位)不產(chǎn)生感覺神經(jīng)元與運動神經(jīng)元之間的突觸(3)不能因為此刺激不能引起縮鰓反射的感覺神經(jīng)元興奮(或答沒有刺激到噴水管也可) (4)感覺神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)減少10