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1、
實驗技能提升四 書寫實驗步驟(思路)的一般程序
(經(jīng)典高考題)(加試)胰高血糖素對小白鼠和人具有相同的生理作用。為了驗證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用” ①,請以小白鼠為實驗對象設計實驗步驟,預測和解釋實驗應出現(xiàn)的結果,并寫出實驗結論。
(一)實驗材料和用具:正常實驗小白鼠2只,生理鹽水,用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液②,本尼迪特試劑③,注射器,試管,燒杯等。
(二)實驗步驟:
(實驗提示:采用腹腔注射給藥,給藥劑量不作實驗設計要求;給藥1小時后,用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液④)
(三)實驗結果的預測、解釋和結論。
審題關鍵
信息①:此實驗為驗證性實驗,預
2、期結果和結論是確定的。
信息②:提供了兩只小白鼠、兩種溶液,從而確定應分兩組進行,一組注射生理鹽水,一組注射用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液。
信息③:本尼迪特試劑用來檢驗還原糖,需要水浴加熱。
信息④:聯(lián)系血糖過高導致出現(xiàn)糖尿的知識,取尿液的目的是用本尼迪特試劑來驗證尿液中是否含有還原糖,從而判斷血糖是否升高。
答案 (二)實驗步驟:
(1)確定1只小白鼠為實驗鼠,腹腔注射生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液;另一只小白鼠為對照鼠,腹腔注射等量的生理鹽水。
(2)取兩支試管分別編號為1號和2號,各加入等量的本尼迪特試劑。
(3)給藥1小時后,對兩只小白鼠膀胱穿刺取尿液
3、,取實驗鼠尿液加入1號試管內,取等量的對照鼠尿液加入2號試管內。
(4)將兩支試管搖勻后,水浴加熱,待冷卻后,觀察兩支試管內溶液顏色的變化。
(三)實驗結果的預測、解釋和結論:
1號試管中出現(xiàn)紅黃色沉淀,表明實驗鼠尿液中有葡萄糖;2號試管中仍為藍色溶液,表明對照鼠尿液中無葡萄糖。
實驗結論:胰高血糖素具有升高血糖的生理作用,導致實驗鼠血糖升高,超過一定數(shù)值而出現(xiàn)糖尿。
解析 實驗設計包括明確目的原理、作出假設、設計實驗、分析現(xiàn)象原因、得出結論等一系列活動,目的在于考查運用邏輯思維和理論基礎、現(xiàn)象證據(jù)來做出答案或解釋的能力水平。結合該題給出的信息可以確定實驗分兩組進行,一組小鼠腹腔注射
4、胰高血糖素溶液作為實驗對象,另一組小鼠腹腔注射等量生理鹽水作為對照,一段時間后,從膀胱中分別取尿液,各加入等量的本尼迪特試劑檢驗是否有現(xiàn)象,實驗組由于胰高血糖素具有升高血糖的作用,尿中含有葡萄糖,本尼迪特試劑檢驗出現(xiàn)紅黃色,對照組不出現(xiàn)顏色變化。
錯解例析
(二)實驗步驟:
(1)確定1只小白鼠為實驗鼠,腹腔注射胰高血糖素溶液;另一只鼠為對照鼠,不進行注射①。
(2)將兩支試管分別編號為1號和2號,各加入本尼迪特試劑②。
(3)給藥1小時后,對兩只小白鼠膀胱穿刺取尿液,取實驗鼠尿液加入1號試管內,取等量的對照鼠尿液加入2號試管內。
(4)將兩支試管搖勻后③,觀察兩支試管溶液顏色的變
5、化。
(三)實驗結果的預測、解釋和結論:
若1號試管中出現(xiàn)紅黃色沉淀,2號試管中仍為藍色溶液,表明實驗鼠尿液中有葡萄糖;胰高血糖素具有升高血糖的生理作用④。
若1號試管和2號試管都為藍色溶液,表明實驗鼠尿液中沒有葡萄糖;胰高血糖素沒有升高血糖的生理作用④。
錯因分析:
①處:對照組沒有注射生理鹽水,不遵循單一變量原則。
②處:加入的本尼迪特試劑應該是等量的,排除無關變量的影響。
③處:本尼迪特試劑需要水浴加熱,不加熱現(xiàn)象不明顯。
④處:該實驗為驗證性實驗,結果、結論不需要討論。
實驗設計題解題口訣:
先看目的和原理,提示材料與試劑;
構建裝置分步驟,標號定量銘心記。
6、
現(xiàn)象結果寫具體,結論敘述扣目的;
探究實驗需討論,驗證實驗果唯一。
解釋如下:
1.面對實驗設計題,首先要找到實驗目的,實驗目的在題干信息中有明顯的關鍵詞,比如,“驗證……”“探究……”“假設……”“……是否……”“判斷……”“如何……”等。一般根據(jù)目的可直接判斷出是驗證性實驗還是探究性實驗,這是做實驗設計題的第一步。
2.如何科學設計實驗組和對照組,這是解實驗設計題的關鍵。絕大多數(shù)實驗題中都給出了材料、用具、試劑等信息,這是很好的提示。比如,在探究pH對酶活性影響的實驗中,會給出“HCl、NaOH、蒸餾水”信息,這就提示設計三組,酸性、堿性、中性三組對照。
3.實驗步驟的劃分是最
7、易考查的環(huán)節(jié),常見步驟為三步,如第一步分組、第二步施加變量、第三步培養(yǎng)觀察。遺傳實驗中,常見步驟:第一步親本雜交,第二步F1自交(或測交),第三步對F2的統(tǒng)計觀察。步驟劃分的技巧是裝置構建的過程或雜交實驗的流程。比如,在驗證甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育的實驗中,第一步應該對三個水槽進行處理,分組、編號、放入等量相同的清水、等量相同的蝌蚪;第二步是施加變量影響,第一組飼喂含有甲狀腺激素的飼料、第二組飼喂含有甲狀腺激素抑制劑的等量飼料、第三組飼喂等量的普通飼料;第三步是在相同且適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)觀察。從裝置的構建到得出不同實驗結果的過程或從親本雜交到預期個體出現(xiàn)的過程,其實就是實驗思路,該思路如果
8、能清晰地構建出來,則步驟劃分為三步或四步是一目了然的。
4.在分組時一定不要忘記對各組進行編號,如1、2、3或A、B、C等,編號的目的是使思路清晰,在后續(xù)的步驟中便于指代描述。在敘述實驗步驟時,特別是施加變量的步驟,一定要對添加物的用量加以限定,第一組指明用量,后續(xù)組用“等量”一詞。
5.實驗結果就是實驗現(xiàn)象,在敘述時一定要寫具體,不能籠統(tǒng)地綜合描述。比如,在探究溫度影響淀粉酶活性的實驗中,用碘—碘化鉀溶液檢測淀粉的分解程度,結果應該是“A組(低溫條件)變藍;B組(適溫條件)無藍色出現(xiàn);C組(高溫條件)變藍”。而不能綜合敘述為“只有B組(適溫條件)無藍色出現(xiàn)”。
6.結論的敘述是有規(guī)律的
9、,即都是實驗目的或實驗課題或實驗假設語句的變形,將疑問句改為肯定句即可。比如,在驗證性實驗中,目的是“驗證胰島素有降低血糖的功能”,則結論就對應為“胰島素有降低血糖的功能”;在探究性實驗中,目的是“假設青霉素有抑制細菌繁殖的功能,……驗證假說是否正確”,則結論就對應為“若……,則說明青霉素有抑制細菌繁殖的功能;若……,則說明青霉素沒有抑制細菌繁殖的功能”。
7.最后還要注意驗證性實驗的結果和結論是唯一的,不需要討論。探究性實驗的結果和結論需要討論,一個結果對應一個結論,答題模型為“若……,則……”。
1.(加試)河豚毒素是自然界中所發(fā)現(xiàn)的毒性最大的神經(jīng)毒素之一,它能選擇性地與肌肉、神經(jīng)
10、細胞的細胞膜表面的鈉離子通道受體結合,抑制神經(jīng)肌肉間興奮的傳遞,導致與之相關的生理機能的障礙,主要造成肌肉和神經(jīng)的麻痹。為了研究河豚毒素的作用時間對神經(jīng)元之間興奮的傳遞過程的影響,研究者選用槍烏賊的神經(jīng)組織設計實驗。
實驗材料:槍烏賊神經(jīng)組織一個(含突觸前神經(jīng)元、和突觸后神經(jīng)元)、微電極(用于提供適宜的刺激)、靈敏電位計(用于測量電位變化)、河豚毒素、玻璃容器、河豚毒素的解毒劑(一定時間內使用能解除河豚毒素的毒性)
(要求與說明:微電極和靈敏電位計的使用方法不作要求,假設槍烏賊神經(jīng)分泌興奮性遞質)
(1)請完善實驗思路:
①在沒有用河豚毒素處理時,用微電極刺激槍烏賊神經(jīng)組織的_____
11、_______________,測定突觸后膜神經(jīng)元的____________________并記錄;
②將①中的槍烏賊神經(jīng)組織用____________________處理,每隔一段相同的時間,用微電極刺激槍烏賊神經(jīng)組織的突觸前膜神經(jīng)元,測定突觸后膜神經(jīng)元的電位變化并記錄;
③_____________________________________________________________________,每隔一段相同的時間,用微電極刺激槍烏賊神經(jīng)組織的突觸前膜神經(jīng)元,測定突觸后膜神經(jīng)元的電位變化并記錄;
④統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。
(2)在醫(yī)學上,河豚毒素可以用作麻醉劑或鎮(zhèn)定劑,起效很
12、快,在有專門解毒劑的情況下能及時解毒,據(jù)此,用曲線圖預測實驗結果(不要求具體數(shù)據(jù))。
(3)突觸前膜以________形式分泌化學遞質,遞質以__________方式經(jīng)過突觸間隙作用于突觸后膜上的受體。
答案 (1)①突觸前膜神經(jīng)元 電位變化 ②河豚毒素 ③用河豚毒素的解毒劑處理②中的槍烏賊神經(jīng)組織
(2)如圖所示
(3)胞吐 擴散
解析 靜息時,神經(jīng)細胞膜對鉀離子的通透性大,鉀離子大量外流,形成內負外正的靜息電位;受到刺激后,神經(jīng)細胞膜的通透性發(fā)生改變,對鈉離子的通透性增大,鈉離子大量內流,形成內正外負的動作電位。
(1)本實驗的目的是“研究河豚毒素的作用時間對神經(jīng)元之間興
13、奮的傳遞過程的影響”,則實驗的自變量是河豚毒素的作用時間,因變量是對神經(jīng)元之間興奮的傳遞過程的影響,根據(jù)實驗提供的材料設計實驗:
①在沒有用河豚毒素處理前,用微電極刺激槍烏賊神經(jīng)組織的突觸前膜神經(jīng)元,測定突觸后膜神經(jīng)元的電位變化并記錄;
②將①中的槍烏賊神經(jīng)組織用河豚毒素處理,每隔一段相同的時間,用微電極刺激槍烏賊神經(jīng)組織的突觸前膜神經(jīng)元,測定突觸后膜神經(jīng)元的電位變化并記錄;
③用河豚毒素的解毒劑處理②中的槍烏賊神經(jīng)組織,每隔一段相同的時間,用微電極刺激槍烏賊神經(jīng)組織的突觸前膜神經(jīng)元,測定突觸后膜神經(jīng)元的電位變化并記錄。
④統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。
(2)河豚毒素可以用作麻醉劑或鎮(zhèn)定劑,起效很
14、快,在有專門解毒劑的情況下能及時解毒,如圖:
(3)突觸前膜以胞吐的方式分泌化學遞質到突觸間隙,然后擴散到突觸后膜,與特異性受體結合。
2.(加試)現(xiàn)代工業(yè)污染物十溴聯(lián)苯醚(BDE-209)對甲狀腺激素的分泌有明顯的抑制作用,某小組欲研究不同劑量的BDE-209對小鼠甲狀腺激素分泌的影響。
實驗材料:生理狀況相近的健康小鼠若干、低劑量(120 mg/kg)BDE-209溶液、高劑量(1 000 mg/kg)BDE-209溶液、花生油、灌胃裝置、水和普通飼料等。
(說明:用BDE-209處理小鼠的時間為每天上午;對照組用花生油處理;所有小鼠都在相同且適宜環(huán)境下飼養(yǎng);實驗開始21天后,
15、測量小鼠體內甲狀腺激素濃度,具體方法不做要求)。
(1)實驗思路:
(2)預期實驗結果:請以柱狀圖形式呈現(xiàn)可能的實驗結果(可建立多個坐標系)
(3)分析與討論:
研究發(fā)現(xiàn),BDE-209在小鼠體內經(jīng)化學轉化可形成類似甲狀腺激素的物質,試分析BDE-209抑制甲狀腺激素分泌的原因:______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①將生理狀況相近的健康小鼠隨機均分為三組,編號為甲組、
16、乙組、丙組;測量并記錄三組小鼠體內甲狀腺激素濃度;
②每天上午,給甲組小鼠灌胃適量花生油,給乙組和丙組小鼠分別灌胃等量低劑量(120 mg/kg)和高劑量(1 000 mg/kg)的BDE-209溶液,持續(xù)21天;
③將三組小鼠置于相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng),每天給予等量的普通飼料和水;
④實驗開始21天后,測量并記錄三組小鼠體內甲狀腺激素濃度,對實驗結果進行統(tǒng)計分析。
(2)如圖所示
(3)BDE-209在小鼠體內轉化形成甲狀腺激素類似物,作用于下丘腦和(腺)垂體,抑制促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素的分泌,從而使甲狀腺激素的分泌量下降
解析 本實驗是探究不同劑量的BDE-
17、209對小鼠甲狀腺激素分泌的影響。根據(jù)設計實驗需要遵循的對照實驗原則、單一變量原則(等量性原則)和可重復性原則等。圍繞實驗目的分析,本實驗的自變量是不同劑量的BDE-209,因變量是小鼠體內甲狀腺激素濃度變化;再結合實驗說明“用BDE-209處理小鼠的時間為每天上午;對照組用花生油處理;所有小鼠都在相同且適宜環(huán)境下飼養(yǎng);實驗開始21天后,測量小鼠體內甲狀腺激素濃度”,可擬定實驗設計思路。
(1)根據(jù)前面的分析思路,擬定如下設計思路:①將生理狀況相近的健康小鼠隨機均分為三組,編號為甲組、乙組、丙組;測量并記錄三組小鼠體內甲狀腺激素濃度;②每天上午,給甲組小鼠灌胃適量花生油,給乙組和丙組小鼠分別
18、灌胃等量低劑量(120 mg/kg)和高劑量(1 000 mg/kg)的BDE-209溶液,持續(xù)21天;③將三組小鼠置于相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng),每天給予等量的普通飼料和水;④實驗開始21天后,測量并記錄三組小鼠體內甲狀腺激素濃度,對實驗結果進行統(tǒng)計分析。
(2)由于是探究性實驗,預期實驗結果要充分考慮到各種情況:不同劑量BDE-209溶液對小鼠甲狀腺激素分泌有不同程度的抑制作用,或是有相同程度的抑制作用;由于題干要求用柱狀圖形式呈現(xiàn)可能的實驗結果,所以需要先建立坐標系,橫坐標標注組別(分實驗前實驗后),縱坐標標注甲狀腺激素濃度。
(3)根據(jù)題干信息“BDE-209在小鼠體內經(jīng)化學轉化可形成類似甲狀腺激素的物質”,可合理推測該物質作用于下丘腦和(腺)垂體,抑制了促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素的分泌,從而使甲狀腺激素的分泌量下降。
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