2020版《赢在微点》高考生物人教版一轮复习讲义：第八单元核心素养微专题8-2实验方案的设计与评价

实验方案的设计与评价

　典例示范

　研究表明：细胞外液中K＋浓度会影响神经纤维静息电位的大小，细胞外液中Na＋浓度会影响受刺激神经纤维膜电位的变化幅度和速率。某同学欲对此进行验证。

材料用具：刺激器、测量电位变化的电位计(含甲、乙两个电极)、生理状态一致且正常的枪乌贼离体神经纤维若干、不同K＋和Na＋浓度的海水。

实验步骤：

①将枪乌贼离体神经纤维分成4组，分别置于低K＋海水、高K＋海水、低Na＋海水、高Na＋海水中。

②一段时间后，按照如图所示的电位计及电极接法测量各组枪乌贼离体神经纤维的静息电位。

③分别给予各组枪乌贼离体神经纤维不同强度的适宜刺激，并用电位计测量各组枪乌贼离体神经纤维的电位变化(动作电位)。

请回答下列问题：

(1)请纠正上述实验方案及装置的3点主要错误。

________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)结果预测与分析：

①在低K＋海水中K＋________(填“外流”或“内流”)的量较________(填“多”或“少”)，故静息电位偏大。

②若实验测得高Na＋海水和低Na＋海水中枪乌贼离体神经纤维受到刺激后膜电位变化曲线如图所示，则代表高Na＋海水中电位变化的曲线是________。图中曲线间的差异表明在不同Na＋浓度的海水中________不同，从而造成电位变化的幅度和速率不同。

[解题思路]　(1)研究细胞外液中K＋浓度和Na＋浓度对神经纤维膜电位的影响时，应设计正常海水的对照组。由于静息电位(外正内负)和动作电位(外负内正)均指神经细胞膜内与膜外的电位状况，因此测量时电位计的两个电极应分别放置于神经细胞膜内与膜外。刺激的强度为该实验的无关变量，故各组应相同。(2)静息电位由K＋顺浓度梯度外流而形成，故当海水中K＋浓度较低时，K＋外流的量较多，形成的静息电位较大。动作电位是神经纤维受到适宜的刺激后，Na＋顺浓度梯度内流而形成，故当海水中Na＋浓度较高时，Na＋内流的量较多、速度较快，因而电位变化的幅度较大，速率较快，所以图中代表高Na＋海水中电位变化的曲线是a。

[答案]　(1)①应设计正常海水的对照组；②测量电位变化时，甲、乙两个电极应该一个置于膜内，一个置于膜外；③给予各组枪乌贼离体神经纤维的刺激强度应相同

(2)①外流　多　②a　Na＋内流的量和速度

“五看”法解决实验方案设计与评价题

　提能演练

朱同学验证“动作电位沿着神经纤维传导时，其电位变化总是一样的，不会随传导距离的增加而衰减”。请利用提供的实验材料与用具加以验证，要求完善实验思路并进行分析。

实验器材：生理状况正常的离体枪乌贼的巨大轴突作标本，电位测量装置若干个(示波器)、生理盐水、电刺激设备等。

(要求：答题时枪乌贼离体巨大轴突神经纤维标本制作、神经纤维生理盐水的具体浓度、电刺激的强度、调制和示波器测量电位的具体方法不作要求)

(1)实验思路：

①取一个大培养皿，加入足量特定浓度的生理盐水，将新鲜离体的枪乌贼巨大轴突的神经纤维标本浸泡在生理盐水中；

②在神经纤维某一端的适宜位置上正确连接电刺激设备，然后将多个相同的示波器________正确连接在神经纤维上；

③在电刺激设备上用适宜强度的电刺激离体神经纤维使之产生一个动作电位；

④同时观察并记录各电位测量装置的膜电位波形变化，统计分析实验数据并比较________。

(2)预测实验结果：

(3)分析与讨论：

①神经纤维受到适宜刺激后产生动作电位，其电位变化不随传导距离的增加而衰减，其峰电位值仍相同的原因是动作电位峰电位值大小决定于______________________ ____________________，与传播距离无关。②若本实验改用蛙的坐骨神经，实验发现：当一根神经纤维在传导神经冲动时不会影响其他神经纤维，原因最可能是________________________________________________________________________。

解析　(1)②测量动作电位随传导距离的增加的变化，应将多个相同的示波器等距离连接在神经纤维上。④各电位测量装置记录的膜电位峰值为动作电位的大小。(3)①动作电位的发生是由Na＋快速进入神经纤维导致的，峰电位值大小决定于膜内外溶液的Na＋的浓度差，与传播距离无关。②各神经纤维由髓鞘包围，相互之间具有绝缘性，所以当一根神经纤维在传导神经冲动时不会影响其他神经纤维。

答案　(1)②等距离　④最大幅度值(或峰电位值)

(3)①膜内外溶液的Na＋的浓度差　②各神经纤维之间具有绝缘性