高考生物一轮复习讲练 第8单元 实验技能三 实验方案的补充与完善 (含解析)

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(2018·全国Ⅱ，29)为研究垂体对机体生长发育的作用①，某同学用垂体切除法②进行实验。在实验过程中，用幼龄大鼠为材料③，以体重变化作为生长发育的检测指标④。回答下列问题：
(1)请完善下面的实验步骤
①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理，A组(对照组)⑤的处理是_______________；B组的处理是______________________________________。
②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③________________________________________________________________________。
④对所得数据⑥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B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体⑦的________激素和______________激素。
审题关键
信息①：明确了实验目的，据此可以确定自变量是垂体的有无。
信息②：根据实验方法判断，实验组要切除垂体。
信息③：确定实验材料是幼龄大鼠。
信息④：确定因变量，也就是观察对象是大鼠的体重变化。
信息⑤：A组为对照组，B组就应该是实验组，实验组要切除垂体，A组作为对照组应该只手术但不切除垂体。
信息⑥：可以推知数据来自第③步：每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重。
信息⑦：两种激素都应该来源于垂体。
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
幼龄大鼠
切除垂体
幼龄大鼠生长发育情况
对照组
幼龄大鼠
不切除垂体，只手术

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。
参考答案
(1)①手术但不切除垂体　切除垂体
③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
错解例析
错例1：(1)①A组不做处理，B组切除垂体。
错因分析：没有排除手术伤口引起的体重误差，无关变量控制不严格。
错例2：(1)③一段时间后测量两组大鼠的体长。
错因分析：没有判断好因变量，观测对象错误。

实验方案的完善题型属于半开放试题，在解决这类试题时要充分获取题目中所给的信息，包括实验要求和实验用具，并注意模仿或借鉴题干中已给出的实验方法和步骤，在全面掌握实验整体思路和方法的基础上再去补充和完善实验。具体操作如下：
(1)联系实验原理、读懂实验目的，构思实验的整体思路。
(2)结合对照实验的一般步骤(下图)，简化已给出的实验步骤、对比寻找缺陷。

(3)模仿补充实验步骤
①当已给实验步骤有多个变量时，通过拆分法，减少实验变量，遵循单一变量原则，构建多组实验，模式如图：

例如：要验证光合作用需要叶绿体和光照两个条件，已给出的实验步骤为：“1号试管加入叶绿体的蔗糖悬浮液5 mL，并给予光照处理”。那么，补充的实验步骤应为：“2号试管加入叶绿体的蔗糖悬浮液5 mL，并遮光处理；3号试管加入蔗糖溶液5 mL，并给予光照处理”。
②当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时，再加入某些因素处理进行设计，予以进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致，模式如图：

例如：要验证胰岛素具有降低血糖的作用，给出的实验是：A组小鼠注射适量的胰岛素溶液，B组小鼠注射等量的生理盐水；一段时间后，A组小鼠出现活动减少、甚至昏迷等症状，B组小鼠活动状况无变化。以上实验还难以说明胰岛素具有降低血糖的作用，还应补充实验步骤：给出现症状的A组小鼠补充一定量的葡萄糖后，症状消失。这样才能进一步说明胰岛素是通过降低血糖导致该症状的出现，实验才更有说服力。

1．为研究雄性家兔体内睾酮(ST，一种雄性激素)与生长激素(GH)含量的关系，某研究小组进行了以下实验(手术过程不影响结果)，请补充完成方案并回答问题。
研究课题：雄性家兔ST含量对GH含量的影响。
(1)实验假设：___________________________________________________________________。
(2)实验步骤：
①将1月龄体重相同的健康雄性家兔分为甲、乙两组，每组6只。测定和记录每只家兔血液中_____________________________________________________________________________。
②甲组兔切除性腺，乙组兔________________________________________________________。
③在相同且适宜的条件下饲养1个月，测定和记录_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)结果预测：
测定时间
ST浓度(μg/mL)
GH浓度(μg/mL)
甲组
乙组
甲组
乙组
前测
m1
m1
n1
n1
后测
＜m2
m2
＞n2
n2

(4)分析讨论：
①要使实验更严谨，在上述步骤之后，还应给甲组家兔注射__________________，乙组家兔注射____________，然后测定和记录每只家兔血液中的GH浓度，并求各组的________。
②与后测数据相比，进一步实验处理后甲组GH浓度______，乙组GH浓度不变。
③根据预测结果，请举出能促进雄性幼年家兔体重增加的一种处理方法：________________。
答案　(1)ST含量的增加能使GH含量下降　(2)①ST和GH的浓度　②只手术不切除性腺　③每只家兔血液中ST和GH的浓度　(4)①适量ST溶液　等量生理盐水　平均值　②下降　③切除性腺(或阉割)(其他合理答案也可)
解析　(1)由实验数据可知该实验目的：探究ST与GH含量的关系。
(2)实验步骤：①分组，测定和记录每只家兔血液中原有ST和GH的浓度。
②对两组家兔的处理：甲组切除性腺，乙组为对照组即只手术不切除性腺。
③在相同且适宜的条件下饲养1个月后，依次测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度。
(4)分析讨论：
①要使实验更严谨，可再给甲组家兔注射适量ST溶液，乙组家兔注射等量生理盐水，然后测定和记录每只家兔血液中的GH浓度，求两组的平均值。
②由后测数据可得进一步实验处理后的结果：甲组GH浓度下降，乙组GH浓度不变。
③根据预测结果可知，促进雄性幼年家兔体重增加的一种处理方法：切除性腺(或阉割)。
2．必需氨基酸的种类和含量是评价奶粉营养价值高低的主要标准。赖氨酸是人体内的必需氨基酸，缺乏则会影响人体内蛋白质的合成，导致营养不良。赖氨酸是否也是小白鼠体内的必需氨基酸？请根据给出的实验原理利用以下材料用具进行探究。
材料用具：20只生长发育状况相同的正常幼年小白鼠，分装在不同试剂瓶中的20种氨基酸，不含蛋白质和氨基酸的食物，称量器(如天平)等。
(1)实验原理：必需氨基酸是动物体内不能合成的、只能从食物中获取的氨基酸。当动物体内缺乏必需氨基酸时，会出现营养不良，体重增加缓慢等现象。
(2)实验步骤：
①配食：配制食物A：取一定量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入含量和比例适宜的20种氨基酸；
配制食物B：____________________________________________________________________；
②分组：__________________________________，分别称其体重，记录并计算平均值；
③饲喂：在相同且适宜的环境中饲喂两组小鼠，甲组每天饲喂食物A，____________________；
④观察：________________________________________________________________________。
(3)结果预测及结论：
①_____________________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________________。
答案　(2)①另取等量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入除赖氨酸以外的19种氨基酸，其含量和比例与食物A中相同 　②将20只小白鼠随机均分成甲、乙两组　③乙组每天饲喂等量的食物B　④分别称量甲、乙两组小白鼠的体重，并计算体重增加量　(3)①若两组小白鼠营养状况和体重基本相同，说明赖氨酸不是小白鼠的必需氨基酸　②若乙组小白鼠出现营养不良、体重减轻等症状，甲组小白鼠正常，说明赖氨酸是小白鼠的必需氨基酸
解析　(2)实验步骤：①配食：配食时，是否含有赖氨酸是自变量，其他19种氨基酸和食物中其他成分的含量和比例是无关变量，无关变量应保持一致且适宜，所以取一定量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入含量和比例适宜的20种氨基酸配制成食物A，作为对照组；另取等量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入除赖氨酸以外的19种氨基酸，其含量和比例与食物A中相同，配制成食物B，作为实验组。
②分组：将20只小白鼠随机平均分成甲、乙两组，分别称量其体重，记录并计算平均值。
③饲喂：饲喂过程中是否含有赖氨酸的食物是自变量，其他培养条件是无关变量，无关变量应保持一致且适宜，因此甲组每天饲喂适量的食物A，乙组每天饲喂与食物A等量的食物B，两组小白鼠其他饲养条件相同且适宜。
④观察：分别称量甲、乙两组小白鼠的体重，并计算体重增加量。
(3)实验结果预测及结论：①若两组小白鼠营养状况和体重基本相同，说明赖氨酸不是小白鼠的必需氨基酸；②若乙组小白鼠出现营养不良、体重减轻等症状，甲组小白鼠正常，说明赖氨酸是小白鼠的必需氨基酸。