1、专题 02 实验设计类题型专项突破（一）考纲要求高考注重考查学生对实验与实验探究能力的理解和应用，而对实验与探究能力的具体要求可以分为 4个层次：一是掌握“生物知识内容表”中所列的生物实验相关操作步骤和技能；二是要求考生运用所学试验方法和技能，对实验现象和结果进行分析、解释；三是具有对一些生物学问题进行初步探究的能力；四是能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。（二）命题角度结合考纲，综观多年高考实验题目，命题角度主要有如下几方面特点：1、以教材所列实验为命题材料，考查学生对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序等内容的分析、归纳和总结。 （本部分在专题一已归纳提升总结）2、以给出的材料为基
2、础，根据现有条件，设计实验程序、预测实验结果，并对实验结果进行合理的分析和解释。该类试题能较好地反映考生综合素质（信息获取的能力、语言表达能力、实验创新能力、逻辑思维的严密性等） ，已成为当前命题热点。（三）题型分析高考题目中实验设计类题目选择题和非选择题均有涉及。其中选择题通常是以图表的形式给出相关实验数据，让学生对实验结果进行处理，包括分析、描述、表达等；非选择题多是开放性题目，主要是从实验题目、方法和步骤等方面进行考察，考察考生的逻辑思维能力和语言表述能力。本专题将以 2015-2018 五年间各地高考真题为突破口进行归纳，总结此类题型的解题思路和技法：【典例 1】 （2018 浙江新高
3、考）某同学进行了 2,4-D 对插枝生根作用的实验，结果如图所示，其中丙是蒸馏水处理组。下列叙述正确的是（ ）A 图中纵坐标的名称只能用根数量表示B 2，4-D 的浓度是该实验的可变因素C 由图中可知甲组的 2，4-D 浓度高于乙组D 达到 a 点的生根效果，甲组处理时间比乙组长【答案】B【考点分析】由题意准确把握实验目的（研究 2,4-D 对插枝生根的作用） ，据此找出自变量（2,4-D 浓度不【难点 1】 实验折线图类同） 、因变量（插枝生根的数量或长度） 、无关变量（溶液处理的时间等） ，进而结合题意，采取对比法认真分析曲线的变化趋势，对各选项进行分析判断。【典例 2】 （2018 全国
4、 I 卷）已知药物 X 对细胞增值有促进作用，药物 D 可抑制药物 X 的作用。某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培养液中培养，培养过程中进行不同的处理（其中甲组未加药物） ，每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示。据图分析，下列相关叙述不合理的是A 乙组加入了药物 X 后再进行培养B 丙组先加入药物 X，培养一段时间后加入药物 D，继续培养C 乙组先加入药物 D，培养一段时间后加入药物 X，继续培养D 若药物 X 为蛋白质，则药物 D 可能改变了药物 X 的空间结构【答案】C【考点分析】本题考查学生的实验探究能力，通过分析出该实验的自变量、因变量；确定实验的对照组（
5、甲组） ，实验组（乙组、丙组） ，进一步分析作答。【典例 3】 （2017 全国 I 卷） 通常，叶片中叶绿素含量下降可作为其衰老的检测指标。为研究激素对叶片衰老的影响，将某植物离体叶片分组，并分别置于蒸馏水、细胞分裂素（CTK） 、脱落酸（ABA） 、CTK+ABA溶液中，再将各组置于光下。一段时间内叶片中叶绿素含量变化趋势如图所示，据图判断，下列叙述错误的是（ ）A 细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老B 本实验中 CTK 对该植物离体叶片的作用可被 ABA 削弱C 可推测 ABA 组叶绿体中 NADPH 合成速率大于 CTK 组D 可推测施用 ABA 能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程【
6、答案】C【解析】从图示可知，用 CTK 处理比正常叶片中（用蒸馏水处理）叶绿素含量下降慢，说明细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老，A 正确；而用 CTKABA 处理组比 CTK 中的叶绿素含量下降快，说明 CTK 对该植物离体叶片的作用可被 ABA 削弱，B 正确；NADPH 是光反应产生，通过光合色素吸收光能使水光解产生，ABA 组叶绿体中 N 叶绿素含量下降快于 CTK 组，光反应慢，形成 NADPH 速率慢，C 错误符合题意；ABA 处理组叶绿素含量比对照组下降快，说明 ABA 能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程，D 正确。【考点分析】解答此题的关键是分析题图信息，得出蒸馏水是空白对照
7、组，通过其他实验组的曲线与其对比进行作答。【典例 4】 （2017 江苏）研究小组探究了萘乙酸（NAA）对某果树扦插枝条生根的 影响，结果如下图。下列相关叙述正确的是A 自变量是 NAA，因变量是平均生根数B 不同浓度的 NAA 均提高了插条生根率C 生产上应优选 320mg/LNAA 处理插条D 400mg/LNAA 对生根数的增加具有促进效果【答案】D【考点分析】本题主要以 NAA 为背景考查实验分析，要求学生理解实验分析的两个基本原则：对照原则和单一变量原则。【典例 5】 （2016 浙江）某研究小组进行了外施赤霉素和脱落酸对贮藏期马铃薯块茎发芽影响的实验，结果如下图所示。下列叙述正确的
8、是（ ）A 为使马铃薯块茎提早发芽，可以外施脱落酸B 为延长马铃薯块茎的贮藏时间，可以外施赤霉素C 外施赤霉素后，马铃薯块茎从开始发芽到最大发芽率所需的时间更短D 对照组马铃薯块茎中赤霉素含量与脱落酸含量的比值，第 5 周时大于实验开始时【答案】D【考点分析】本题解题关键是找准突破口：实验组（赤霉素组与脱落酸组）与对照组的曲线变化对比。【典例 6】 （2015 江苏）瓶插鲜花鲜重的变化与衰败相关,鲜重累积增加率下降时插花衰败。 下图为细胞分裂素和蔗糖对插花鲜重的影响,下列叙述错误的是（ ）A 蔗糖和细胞分裂素都有延缓衰败的作用B 蔗糖可为花的呼吸作用提供更多的底物C 同时添加蔗糖和细胞分裂素更
9、利于插花保鲜D 第 5 天花中脱落酸的含量应该是清水组最低【答案】D【考点分析】本题以曲线图的形式考查对实验结果的分析和判断能力，做题关键是找准对照组，分析实验组与其曲线的趋势变化关系。生物实验中的对照性原则为消除或减少实验误差,在实验设计中通常要设置对照组,使实验具有说服力和严谨性。分析上述高考真题不难发现，折线图形式考查实验类题目，突破口即在于厘清对照关系，上述题目中均是有实验组与空白对照组，同时实验组之间也会形成相互对照。高中阶段常见的对照类型如下：（1）空白对照：不给对照组任何处理因素。如上述典例 1、典例 2 的甲组，典例 3、典例 4、典例 6 的清水组，均为空白对照。教材实例：
10、“探究影响淀粉酶活性的条件”实验中，1 号试管加 1ml 蒸馏水，2、3 好试管分别加等量的 NaOH、HCl 溶液，1 号试管即为空白对照。（2）条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。教材实例：“验证甲状腺激素的生理作用的实验设计”： 甲组：饲喂甲状腺激素（实验组） ；乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂 （条件对照组） ；丙组：对蝌蚪不作任何处理（空白对照）（3）自身对照：实验组和对照组都在同一研究对象上进行，不另外设对照组。教材实例： 德国科学家萨克斯证明光合作用需要光的实验中，对实验组给以光照、对照组进行遮光都是在同一叶片进行。 “观察植物细胞质壁分离和复原”实验：实验前的细胞状况
11、为对照组，处理后的细胞变化为实验组。（4）相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照。教材实例：“验证温度对唾液淀粉酶活性的影响”实验中，60、0、37之间的对照； 达尔文植物向光性的四组实验，也可认为是相互对照。【典例 7】 （2018 江苏）如图为一种植物扦插枝条经不同浓度 IAA 浸泡 30 min 后的生根结果(新生根粗细相近)，对照组为不加 IAA 的清水。下列叙述正确的是A 对照组生根数量少是因为枝条中没有 IAAB 四组实验中，300 mg/LIAA 诱导茎细胞分化出根原基最有效C 100 与 300 mg/LIAA 处理获得的根生物量相近D 本实验结果体现了 IAA 对
12、根生长作用的两重性【答案】B【考点分析】解答本题的关键是对于柱状图的分析，找出实验的自变量和因变量，并与对照组相比得出平均生根数和平均根长随 IAA 浓度的变化规律。据图分析，该实验的自变量是 IAA 的浓度，因变量是平均生根数和平均根长；与对照组相比，随着 IAA 浓度的增加，平均生根数先增加后减少，平均根长先增加后略有减少。【典例 8】 （2017 江苏）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。由图中实验结果能直接得出的结论是（ ）A 碱性纤维素酶对污布类型 2 的去污力最强B 不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力C 碱性纤维素酶对污布类型 2、
13、3 的去污力不同D 加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力【答案】C【考点分析】本题以碱性纤维素酶为背景考查实验分析，要求学生理解实验分析的两个基本原则：对照原则和单一变量原则。【典例 9】 （2016 江苏）过氧化物酶能分解 H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是【难点 2】 柱状图、表格类题型A1 号管为对照组，其余不都是实验组B2 号管为对照组，其余都为实验组C若 3 号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶D若 4 号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶【答案】A【解析】该实验的目的是探究白菜梗中是否存在
14、过氧化物酶，自变量是白菜梗中过氧化物酶的有无，则 1号和 2 号是对照组，3 号和 4 号是实验组，3 号与 1、2 号对照，3 号管显橙红色，1、2 号不变色，证明白菜梗中存在过氧化物酶，C 错误；若 4 号管不显橙红色，与 3 号对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D 错误。【考点分析】此题是通过酶考查相关实验分析，解答本题的关键在于根据实验目的分析自变量、因变量、无变变量，理解对照组和实验组的区别。【典例 10】 （2015 新课标 II）将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：培养瓶中气
15、体 温度（）离子相对吸收量（%）空气 17 100氮气 17 10空气 3 28下列分析正确的是( )A有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗 ATPD与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收【答案】A【考点分析】解答此题关键是找准对照关系和把握单一变量的原则，故比较时可以同一温度下不同气体条件，或者同一气体条件下比较不同温度的影响。【典例 11】 （2015 浙江）不同处理对某植物性别分化的影响如表所示， 下列叙述正确的是（ ）A根产生的赤霉素能促进雌株形成 B叶产生了促进雌株形成的细胞分裂素 C若
16、对完整植株使用赤霉素合成抑制剂，则雌株数量增多 D赤霉素和细胞分裂素对性别分化的作用是不相互对抗的【答案】C【考点分析】本题主要是考查植物激素对植物体性别分化的影响，涉及实验分析能力的考查。做题关键确定实验的自变量及因变量，根据选项选取不同的实验组进行比较分析。 单一变量（单因子变量）控制原则无论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。单因子变量原则要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，便于分析实验结果是由什么因素造成。例如：我们在做
17、“植物的向性运动”有重力与单侧光两个实验变量，必须要有各自实验和变化结果，常见的错误就是在有光的条件下进行重力实验变量，影响了实验结果的准确性。（3）无关变量要一致（等量原则）指不同的实验组或实验组和对照组，除了实验变量可以不同外，其它实验条件都应完全一样或相等。如“唾液淀粉酶水解淀粉”实验中，试管的洁净程度、唾液新鲜程度、温度处理时间长短等，均为无关变量。在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中无关变量应完全相同，这样就避免实验结果的差异是由于无关变量引起的可能性，便于清晰地研究自变量与因变量的关系。【典例 12】 （2017 北京 选编） 疟原虫是一种单细胞动物。它能使人
18、患疟疾，引起周期性高热、寒战和出汗退热等临床症状，严重时致人死亡。临床应用青蒿素治疗疟疾取得了巨大成功，但其抗疟机制尚未完全明了。我国科学家进行了如下实验。组别 实验材料 实验处理实验结果（线粒体膜电位的相对值）1 不加入青蒿素 1002疟原虫的线粒体加入青蒿素 603 不加入青蒿素 1004仓鼠细胞的线粒体加入青蒿素 97（1） 1、2 组结果表明_；由 3、4 组结果可知青蒿素对仓鼠细胞线粒体膜电位无明显影响。据此可以得出的结论是_。（2）将实验中仓鼠细胞的线粒体替换为_，能为临床应用青蒿素治疗疟疾提供直接的细胞生物学实验证据。【答案】 （1）青蒿素能显著降低疟原虫线粒体膜电位 青蒿素对线
19、粒体膜电位的影响存在物种间的差异 （2）人体细胞的线粒体【考点分析】 解答实验分析试题的一般过程：（1）找到实验的自变量和因变量；（2）结合题目所给信息，结合所学知识，把自变量与处理或改变生理过程的某一因素联系，将因变量与具体生理过程相联系；（3）弄清处理或改变生理过程的某一因素联系对具体生理过程的影响。【典例 13】 （2016 全国卷 II）BTB 是一种酸碱指示剂。BTB 的弱碱性溶液颜色可随其中 CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的 NaHCO3和BTB 加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的 CO2使溶液变成浅绿色，
20、之后将等量的绿色溶液分别加入到 7 支试管中。其中 6 支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号 1 2 3 4 5 6 7水草 无 有 有 有 有 有 有距日光灯的距离（cm）20 遮光* 100 80 60 40 2050 min 后试管中溶液的颜色浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝色*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯 100 cm 的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：（1）本实验中，50 min 后 1 号试管的溶液是浅绿色，则说明 2 至 7 号试管的实验结果是由 引起的；若 1
21、号试管的溶液是蓝色，则说明 2 至 7 号试管的实验结果是 （填“可靠的”或“不可靠的” ） 。（2）表中 X 代表的颜色应为 （填“浅绿色” 、 “黄色”或“蓝色” ） ，判断依据是 。（3）5 号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草 。 【答案】 （1）不同光强下水草的光合作用与呼吸作用 不可靠的 （2）黄色 水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中 CO2浓度高于 3 号管（3）光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的 CO2量相等 （2）2 号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗 CO2，但能通过呼吸作用释放 CO2，所以试管内 CO2浓度最高，X 代表的颜色
22、应为黄色。（3）5 号试管中的溶液颜色与对照组 1 号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。【考点分析】本题以表格为载体，考查考生对光合作用与呼吸作用相关知识的掌握情况，对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。解答此类试题的关键是阅读题表，找准实验中的变量关系，确定 1 号对照组与其他实验组间的条件差异，进而作答。【典例 14】 （2016 全国卷 III 选编）为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对 A 品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的 A 品种小麦植株分为 5 组，1 组在田间生长作为对照组，另 4 组在人工气候室中生长作为实验
23、组，并保持其光照和 CO2浓度等条件与对照组相同。于中午 1230 测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：回答下列问题：（1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是 ，其依据是 ；并可推测， （填“增加”或“降低” ）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。（2）在实验组中，若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是。【答案】 （1）湿度（或答相对湿度） 在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大 增加 （2）四 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度【考点分析】本题考查“探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对小麦光合
24、作用的影响”的实验分析，该实验涉及“温度”和“相对湿度”两个自变量，所以，对实验结果进行分析时一定要遵循单一变量原则。例如该实验的对照组和实验组一、二温度相同，可以用来研究相对湿度对光合作用的影响；而实验组二、三、四的相对湿度相同，可以用来研究温度对光合作用的影响。【典例 15】 （2015 天津 选编）白粉菌和条锈菌能分别导致小麦感白粉病和条锈病，引起减产，采用适宜播种方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的小麦 A、B 两品种在不同播种方式下的实验结果植株密度（x10 6株/公顷）实验编号接种方式A 品种 B 品种白粉病感染程度条锈病感染程度单位面积产量I 单播 4 0 + + + +I
25、I 单播 2 0 + + +III 混播 2 2 + + + + +IV 单播 0 4 + + + +V 单播 0 2 + + + +注：“+”的数目表示感染程度或产量高低；“”表示未感染。据表回答：(1) 抗白粉病的小麦品种是_,判断依据是_(2) 设计、两组实验，可探究_(3) 、三组相比，第组产量最高，原因是_【答案】 （1）A 、小麦都未感染白粉病 （2）植株密度对 B 品种小麦感病程度及产量的影响（3）混播后小麦感染程度下降【考点分析】本题以表格的形式考查实验结果的解读，解题关键是找准对照关系，根据设问作答。【典例 20】 （2015 四川 选编）进食可刺激胃腺细胞分泌胃液，胃液中含
26、有胃酸及胃蛋白酶，有利于消化。哺乳动物进食时，食物尚未进入胃内就可引起胃液分泌，称为头期胃液分泌。该过程受神经调节和神经体液调节的共同调控，如图所示。为探究两种调节机制对头期胃液分泌的影响，有人用同一只狗连续进行了以下实验：步骤 实验条件 4 小时胃液分泌量1 假饲 + + + + + + + + +2 切除胃窦，再假饲 +3假饲，并注射一定量的胃泌素（控制胃泌素的注射剂量，使胃液分泌量与步骤 1 相当） + + + + + + + + +4 只注射与步骤 3 相同剂量的胃泌素，但不假饲 + + + +（假饲是让狗吃肉，但吞下的肉从食道上的人工瘘口掉出，不进入胃；“+”数量表示胃液分泌量多少）
27、（1） 步骤 2 中胃液的分泌是调节的结果。（2）步骤 3 的目的是。（3）步骤 4 是为了确定在调节作用下的胃液分泌量。（4）重复上述实验均得到相同结果，表明在头期胃液分泌的两种调节机制中，的作用效应更大；二者共同作用效应（大于/小于/等于）各自单独作用效应之和。【答案】 （1）神经 （2）确定在假饲条件下胃泌素的分泌量 （3）神经体液 （4）神经体液调节 大于 （4）实验表明，在头期胃液分泌的两种调节机制中，神经-体液的作用效应更大，二者共同作用效应大于各自单独作用效应之和。【考点分析】本题以图表的形式考查考生的信息挖掘能力及实验结果的读取能力，解答关键在于理解图表信息的基础上，找准实验组
28、之间的相互对照关系，根据单一变量原则作答。【典例 16】 （2015 重庆）小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。（1）取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液（去淀粉） ，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：步骤中加入的 C 是_，步骤中加缓冲液的目的是_。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是_；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越_。若步骤中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应_。（2）小麦淀粉酶包括 淀粉酶和 淀粉酶，为进一步探究
29、其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：X 处理的作用是使_。若中两管显色结果无明显差异，且中的显色结果为红粒管颜色显著_白粒管（填“深于”或“浅于” ） ，则表明 淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。【答案】 （1）0.5mL 蒸馏水 控制 pH 红粒小麦 低 缩短（2）淀粉酶失活 深于【解析】 （1）淀粉遇碘会出现蓝色。每个实验都应有对照实验，此时的对照管中应该是不含酶的溶液，为了遵循单一变量，所以加入的应是等量的蒸馏水，即 0.5mL 蒸馏水。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是红粒小麦，其颜色较深，说明淀粉被水解的少。因为题干中说明红粒小麦的穗发芽率明显低于当地
30、白粒小麦，而红粒小麦淀粉酶活性低，据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越低。【考点分析】本题考查酶活性检测和实验设计相关知识，意在考察考生对知识点的理解和应用能力。实验中一定要遵循对照原则和单一变量原则，该题中应设置的是空白对照；遵循单一变量原则后出现结果的不同就是因变量导致的，所以可以得出自变量的不同导致因变量不同的结论。会观察、分析和解释实验产生的现象、数据，并得出合理的实验结论是独立完成实验的重要组成部分。实验结果推断处理型实验题是历年高考生物的常考题型。解答此类题时，应充分利用实验条件和现象，动用恰当的生物学原理进行推断、分析、阐述，得出科学结论，要注意遵照实验设计的各种原则，找准对照关
31、系，并运用专业术语作答，切记不能扩大实验结论。【典例 17】 （2018 全国卷 II）为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。在实抢分秘籍【难点 4】主观类探究型实验设计验过程中，用幼龄大鼠为材料，以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题：（1）请完善下面的实验步骤将若干只大鼠随机分为 A、B 两组后进行处理，A 组（对照组）的处理是_，B 组的处理是_。将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。_。对所得数据进行统计处理与分析（2）实验结果与分析B 组大鼠生长发育的状况不如 A 组，出现这种差异的原因是由于 B 组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的_激素和_激素。【答案
32、】（1） 手术但不切除垂体 切除垂体 每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重 （2）生长 促甲状腺【考点分析】解答实验题的切入点为找准实验目的，由此分析出实验的自变量和因变量，从而做到在实验设计或完善实验步骤中有的放矢。实验处理要遵循“单一变量和对照原则” ，设立实验组和对照组时，注意控制无关变量，在措辞中往往有“相同” 、 “一致”等字眼；在培养(或饲养)、观察记录实验现象或记录测定的实验数据时，依然在措辞中体现对无关变量的控制，经常有“相同条件下” 、 “每隔一定时间”等字眼。把握上述要点，本题便可形成如下清晰的实验思路：组别 实验动物 实验处理 观察指标实验组 幼小动物 切除垂体对照组
33、幼小动物 不做任何处理（不切除垂体） ，只切开皮肤幼小动物生长发育情况实验动物选取分组时，要选取生长发育状况相同的，且饲养时其他条件要一致。【典例 18】 （2017 全国 I）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为 RNA 病毒和 DNA 病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路， （2）预期实验结果及结论即可。 （要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）（1）实验思路_；（2）预期实验结
34、果_。【答案】甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。（2）结果及结论若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为 RNA 病毒；反之为 DNA 病毒。【考点分析】本题为开放性实验设计题目，需要在熟练掌握教材基础实验的基础上，运用实验设计的相关原则进行描述，同时考察学生的语言表达能力。【典例 19】 （2015 浙江）现有一种细菌 M ， 能够合成某种酶， 并能分泌到细胞外。 为了研究其培养时间与细胞数、 细胞外酶浓度和总酶
35、浓度的变化关系， 请根据以下提供的实验材料写出实验思路，并预测实验结果。 实验材料： 若干个培养瓶、 培养液、 细菌 M （要求与说明： 实验仅设一组； 实验仪器、 试剂、 用具及操作不做要求； 实验条件适宜） ， 请回答：（ 1 ） 实验思路： _；_；_。（ 2 ） 预测实验结果（设计一个坐标系， 并绘制预测的细胞数、 细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线）；（ 3 ） 测定总酶浓度时， 应对细胞做 _ 处理。【答案】 （1）取细菌 M 稀释后，分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中。取其中的培养瓶，分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度，并记录。在培养过程中，每隔一段时间重复。对所得实验
36、数据进行分析与处理。（2）见下图：（3）破碎【考点分析】在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同，目的就是排除除自变量外其他因素对实验结果的影响。探究型实验设计的规律技巧探究型实验设计过程包括提出问题、作出假设，制定实验方案，检验假设。高中种常见的两类形式一是全程探究型实验，二是补充实验过程。（一）全程探究型实验实验设计一般按照如下步骤进行:（1）明确实验目的（同实验假设）;（2）联系教材相关知识；（3）确定实验思路；（4）设计实验步骤；（5）对实验结果预期进行分析讨论；（6）得出正确结论。实验步骤的叙述技巧是：（一般是三段式）第一步：实验材料的选择、分组与搭配，体现无关变
37、量相同。第二步：实验组、对照组的不同处理，体现实验变量的处理差异。第三步：“培养、经过一段时间后”观察、测定或观察、测定实验结果，体现获得的反应变量是什么。2、叙述要求（1）分步叙述，要有标号如 1，2，3等或 ABCD等(也可采用表格方式)；（2）研究对象或器皿要有标记(编号) 如 ABCD；（3）说明对材料的选择和处理；（4）对部分实验条件要有量、时间等描述：如 37水浴中保温 5min，加入等量。3、准确地表达实验结果(预测实验结果)和结论无论是实验的步骤还是实验的结果与结论，叙述务必条理化、层次化、简明扼要。曲线、图解务必规范。 （二）补充过程类实验高考题目多以此类题目为主，考查的内容
38、主要有：作出假设、制定计划、预测结果和进行评价等。解答此类题目之前必须认真审题，了解实验设计的目的是什么。分析题干中提供的信息有两个目的：一是透过背景材料找出该实验涉及的知识点；二是确定解决问题的方法。【典例 19】 （2015 安徽 选编）科研人员探究了不同温度（25和 0.5）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图 l 和图 2。（1）由图可知，与 25相比，0.5条件下果实的 CO2生成速率较低，主要原因是 ；随着果实储存时间的增加，密闭容器内 浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测 浓度变化来计算呼吸速率。（2）某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案
39、：称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。将甲、乙瓶分别置于 25和 0.5条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的 CO2浓度。记录实验数据并计算 CO2生成速率。为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素） 。a ；b 。【答案】 （1）低温降低了细胞呼吸相关酶活性 CO 2 O2（2）选取果实应成熟度应一致 每个温度条件下至少有 3 个平行重复实验【考点分析】本题考查实验设计的平行原则和变量原则。【典例 22】 （2015 海南）生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：（1）某同学用三种不同的果胶酶进行三
40、组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是_。（2）现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管 16 支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为 4 组，分别置于 0 、5 、10 、40 下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量的平均值。该实验温度设置的不足之处有_和_。（3）某同学取 5 组试管（AE）分别加入等量的同种果泥，在 A、B、C、D、4 个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使 4 组试管内液体体积
41、相同；E 组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将 5 组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过AD 组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于 0 而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E 组设计_（填“能”或“不能” ）达到目的，其原因是_。【答案】 （1）探究不同来源果胶酶的活性 （2） 温度范围设置不合适 温度梯度设置不合理（或各组的酶促反应受两个不同温度影响） （3）不能 E 组加入蒸馏水而不是缓冲液违背了单一变量原则（3）根据题意，若要检测加入酶的量等于 O 而其他条件均与实验组相同时的出汁量，则实验的自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量
42、。对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，E 组应加入缓冲液而不是蒸馏水，才符合实验设计应遵循单一变量原则。【考点分析】本题以酶活性及其影响因素为背景，考查相关实验设计与分析，要求考生对实验设计的原则理解透彻并能灵活运用。实验评价题（改错题）应对策略：高考题目中，也经常出现实验纠错题。此类题目在制定实验方案时违背了实验设计原则，在实验设计时，除了要对所设计的实验有一个整体设想，有一条清晰的思路，注意操作的可行性之外，还要注意遵循以下基本事项：（1） 看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理。 （2） 看实验是否遵循实验设计中的相关原则：科学性原则；单因子变量原则；平行重复原则
43、（3） 看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。 （4） 看实验仪器、药剂的使用的是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。 （5） 实验结果的验证是否合理。1、 （2014 天津）MRSA 菌是一种引起皮肤感染的“超级细菌” ，对青霉素等多种抗生素有抗性。为研究人母乳中新发现的蛋白质 H 与青霉素组合使用对 MRSA 菌生长的影响，某兴趣小组的实验设计及结果如下表。下列说法正确的是（ ）抢分秘籍组别 培养基中的添加物 MRSA 菌1 100 g/mL 蛋白质 H 生长正常2 20 g/mL 青霉素 生长正常3 2 g/mL 青霉素100 g/mL 蛋白质 H 死亡A 细菌死亡与否是通过光学显微
44、镜观察其细胞核的有无来确定的B 第 2 组和第 3 组对比表明，使用低浓度的青霉素即可杀死 MRSA 菌C 实验还需设计用 2 g/mL 青霉素做处理的对照组D 蛋白质 H 有很强的杀菌作用，是一种新型抗生素【答案】C2、 （2017 海南 选编）为探究植物生长素对枝条生根的影响，研究人员在母体植株上选择适宜的枝条，在一定部位进行环剥去除树皮（含韧皮部） ，将一定浓度的生长素涂抹于环剥口上端，并用湿土包裹环剥部位，观察枝条的生根情况，实验的部分结果如表所示。生长素用量（mg/枝）处理枝条数第 90 天存活枝条数第 90 天存活时的生根枝条数首次出根所需天数0 50 50 12 7505 50
45、50 40 3010 50 50 43 2515 50 50 41 3020 50 43 38 3030 50 37 33 33回答下列问题：（1）据表可知，生长素用量为 0 时，有些枝条也生根。其首次出根需要天数较多的原因是_。（2）表中只提供了部分实验结果，若要从表中所列各生长素用量中确定促进该植物枝条生根效果最佳的用量，你认为需要提供的根的观测指标还有_（答出两点即可） 。【答案】 （1）枝条自身产生的生长素较少，积累到生根所需浓度时间长 （2） 每个枝条的生根数量 根的长度3、 （2015新课标全国卷）某基因的反义基因可抑制该基因的表达，为研究番茄中的 X 基因和 Y 基因对其果实成熟的影响，某研究小组以番茄的非转基因植株（A 组，即对照组） 、反义 X 基因的转基因植株（B组）和反义 Y 基因的转基因植株（C 组）为材料进行实验，在番茄植株长出果实后的不同天数（d） ，分别检测各组果实的乙烯释放量（果实中乙烯含量越高，乙烯的释放量就越大） ，结果如下表：乙烯释放量（Lkg1h1）组别20 d 35 d 40 d 45 dA 0 27 17 15B 0 9 5 2C 0 0 0 0回答下列问题：（1）若
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