2024届人教版高考生物一轮复习科学探究系列3实验设计的一般程序课件

这是一份2024届人教版高考生物一轮复习科学探究系列3实验设计的一般程序课件，共29页。PPT课件主要包含了理论方法，针对训练等内容，欢迎下载使用。
实验设计是高中生物学的一个重要内容，既能考查运用所学生物学知识解决实际问题的能力，又能考查创新思维能力。实验设计的一般程序为明确实验目的→分析实验原理→选择材料用具→设计实验步骤→预测实验结果→观察收集数据→分析推理得出结论。针对不同的实验题型，应从以下几个方面进行分析和把握。
1．面对实验设计题，首先要找到实验目的，实验目的在题干信息中有明显的关键词，比如，“验证……”“探究……”“假设……”“……是否……”“判断……”“如何……”等。一般根据实验目的可直接判断出是验证性实验还是探究性实验，这是做实验设计题的第一步。2．如何科学设计实验组和对照组，这是解实验设计题的关键。绝大多数实验题中都给出了材料、用具、试剂等信息，这是很好的提示。比如，在探究pH对酶活性影响的实验中，会给出“HCl溶液、NaOH溶液、蒸馏水”等信息，这就提示设计三组，酸性、碱性、中性三组对照。
3．实验步骤的划分是最易考查的环节，常见步骤为三步，第一步分组编号、第二步施加变量、第三步培养观察。遗传实验中，常见步骤：第一步亲本杂交，第二步F1自交(或测交)，第三步对F2的观察统计。步骤划分的技巧是装置构建的过程或杂交实验的流程。比如，在验证甲状腺激素促进幼小动物发育的实验中，第一步应该对三个水槽进行处理，分组、编号、放入等量相同的清水、等量相同的蝌蚪；第二步是施加变量影响，第一组饲喂含有甲状腺激素的饲
料、第二组饲喂含有甲状腺激素抑制剂的等量饲料、第三组饲喂等量的普通饲料；第三步是在相同且适宜的环境条件下培养观察。从装置的构建到实验结果不同的得出过程或从亲本杂交开始到最终预期个体的出现过程，其实就是实验思路，该思路如果清晰地构建出来，则步骤划分为三步或四步是一目了然的。
4．在分组时一定不要忘记对各组进行编号，如1、2、3或A、B、C等，编号的目的是使思路清晰，后续的步骤便于指代描述。在叙述实验步骤时，特别是施加变量的步骤，一定要对添加物的用量加以限定，第一组指明用量，后续组用“等量”一词。5．实验结果就是实验现象，在叙述时一定要写具体，不能笼统地综合描述。比如，在探究温度影响淀粉酶活性的实验中，用碘液检测淀粉的分解程度，结果应该是“A组(低温条件)变蓝；B组(适温条件)无蓝色出现；C组(高温条件)变蓝”，而不能综合叙述为“只有B组(适温条件)无蓝色出现”。
6．结论的叙述是有规律的，即都是实验目的或实验课题或实验假设语句的变形，将疑问句改为肯定句即可。比如，在验证性实验中，目的是“验证胰岛素有降低血糖的功能”，则结论就对应为“胰岛素有降低血糖的功能”；在探究性实验中，目的是“假设青霉素有抑制细菌繁殖的功能，……验证假说是否正确”，则结论就对应为“若……，则说明青霉素有抑制细菌繁殖的功能；若……，则说明青霉素没有抑制细菌繁殖的功能”。7．最后还要注意验证性实验的结果和结论是唯一的，不需要讨论。探究性实验需要讨论，一个结果对应一个结论，答题模型为“若……则……”。
1．(2022·山东烟台二中模拟)慢性压力应激会导致人体出现各类疾病(如焦虑、骨丢失)。为了深入剖析其生物学机制，研究者进行了相关实验。(1)长期慢性压力是由________参与的一种复杂情绪，涉及多个脑区的活动。
(2)通过选择性刺激小鼠的某些脑区，检测其他脑区的活动强度和小鼠症状，研究者发现了慢性压力应激诱发骨丢失的生物学机制。①刺激BNST脑区的SOM神经元，检测VMH脑区的SF1神经元的电流变化，结果如图1，推测SF1神经元电位出现图示变化的机理：_________________________________________________________。
注：1．pA是电流单位；2．横轴的长度代表30 s的时间长度；3．纵轴的长度代表500 pA的电流长度。
②进一步研究发现，SF1神经元可通过图示的路径发挥作用，并且该小鼠表现出明显的焦虑样行为和骨丢失症状。据图推测，慢性压力应激小鼠体内NE含量比正常小鼠________。
注：1．NE是去甲肾上腺素，具有诱发骨丢失的作用。2．“－”代表抑制，“＋”代表促进。
③当高等动物面对复杂环境刺激时，神经调节与体液调节会相互影响，共同协调生命活动。上述过程如何体现了神经调节与体液调节的相互影响：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)为证实慢性压力应激确实是通过引起体内NE上升，并最终导致焦虑样行为和骨丢失症状的，请完善如下实验方案和预期实验结果。
[解析]　(1)慢性压力会影响大脑皮层，这个区域控制着人的决策、计划、调节情绪、分析和抽象思维的能力。(2)①当SOM神经元受刺激时，其产生兴奋传导到SOM轴突末梢，轴突末梢通过释放神经递质，特异性与突触后膜SF1表面受体结合，使SF1膜上离子通道发生变化。②由题意，NE具有诱发骨丢失的作用可知，慢性压力应激小鼠体内NE含量比正常小鼠偏高。③神经系统受到压力刺激后最终引发NE的分泌，该过程为神经—体液调节，体现神经调节影响体液调节；NE分泌增加反作用于神经系统，最终引起了焦虑样行为，体现体液调节影响神经调节。
(3)本实验的自变量为是否施加慢性压力，是否具有NE受体，根据单一变量的原则可知，①为注射一定量的NE，②为野生型小鼠，①②两组形成对照；③为NE受体突变体小鼠，④为不施加慢性压力，③④两组形成对照。
[答案]　(1)大脑皮层　(2)①SOM神经元受刺激产生兴奋→兴奋传导到SOM轴突末梢→SOM轴突末梢神经递质→作用于突触后膜SF1表面受体→SF1膜上离子通道发生变化→图示电位变化　②更高　③神经系统受到压力刺激后最终引发NE的分泌，体现神经调节影响体液调节； NE分泌增加最终引起了焦虑样行为，体现体液调节影响神经调节 (3)①注射一定量的NE　②野生型小鼠　③NE受体突变体小鼠　④不施加慢性压力
2．(2022·浙江金华模拟)长期高血糖会引起脑部神经系统受损，导致认知功能出现障碍，引发糖尿病脑病。姜黄素在一定程度上具有降低糖尿病鼠血糖浓度的作用，为了探究姜黄素对糖尿病脑病的影响，科研人员对四组大鼠进行持续12周灌胃处理，24周后测定实验结果如下：
请回答下列问题：(1)①请补充C组和D组的实验处理：___________________________________________________________________________________。②比较A、C、D三组实验结果，可知________________________，_________________________________________________________。
(2)进一步研究糖尿病脑病大鼠时发现，IGF­1(胰岛素样生长因子)具有抑制神经细胞凋亡的作用。检测上述实验大鼠脑部神经细胞凋亡率和IGF­1(胰岛素样生长因子)的含量，相关结果数据如下图所示，请在图中补充C组和D组柱形图。
(3)实验分析：①胰岛素作为信号分子调节血糖。胰岛素与靶细胞膜上的__________________结合后，激活细胞内的信号通路，抑制________转化为葡萄糖，促进____________________________，从而使血糖浓度降低。②综合上述研究，简述姜黄素治疗糖尿病脑病的机理：__________________________________________________________________。
③研究还发现，长期高血糖会促进β­-淀粉样蛋白(Aβ)合成，Aβ积累可以减少突触数量和削弱突触功能，使学习、记忆能力下降。请综合上述实验结果，提出治疗糖尿病脑病的措施：________________________________________________________________________。
[解析]　(1)①结合分析可知，本实验的自变量为姜黄素的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，根据实验结果可推测，C组和D组应分别为生理盐水和姜黄素。②根据表格分析可知，比较A组(正常大鼠＋生理盐水)、C组(糖尿病脑病大鼠＋生理盐水)、D组(糖尿病脑病大鼠＋姜黄素)三组的体重平均值、血糖浓度平均值和水迷宫逃避潜伏期可知，C组＞D组＞A组，说明姜黄素对糖尿病脑病引起的体重减轻和血糖浓度升高具有缓解作用，能改善脑部的认知障碍。
(2)结合题意可知，IGF­1(胰岛素样生长因子)具有抑制神经细胞凋亡的作用，结合实验中A组、B组的细胞凋亡率和IGF-­1(胰岛素样生长因子)的含量，C组、D组的细胞凋亡率和IGF-­1的含量绘制图形略，见答案所示。(3)①胰岛素属于激素，需要与细胞膜上的受体结合后起作用；其作用机理是抑制非糖物质转化为葡萄糖，促进组织细胞对葡萄糖的摄取、储存和利用。②姜黄素治疗糖尿病脑病的机理：姜黄素通过增加脑部神经细胞中胰岛素样生长因子(IGF-­1)的含量，从而抑制神经细胞的凋亡，改善神经系统的功能，提高学习、记忆能力。③治疗糖尿病脑病的措施：开发抑制Aβ积累或抑制Aβ作用的药物，促进胰岛素样生长因子(IGF-­1)表达的药物，开发降血糖的药物，吃姜黄素，注射胰岛素等。
[答案]　(1)①生理盐水、姜黄素　②姜黄素对糖尿病脑病引起的体重减轻和血糖浓度升高具有缓解作用，能改善脑部的认知障碍(2)