例2:為證實“甲狀腺激素及甲狀腺抑制劑對蝌蚪生長發(fā)育的影響”,某同學制定了下列實驗方案:
①取兩個玻璃缸分別編號:1號、2號;
②在兩個玻璃缸中分別加入等量且適量的水和新鮮水草,然后在每個玻璃缸中分別放入10條發(fā)育狀態(tài)不同的蝌蚪;
③向1號缸內投放含甲狀腺制劑的飼料,2號缸內投放含甲狀腺抑制劑的飼料;
④每天分別向各缸投放一些這樣的飼料;
⑤每隔一定時間觀察一次,觀察時用小網將蝌蚪撈出放在培養(yǎng)皿中,再將培養(yǎng)皿放在坐標紙上(1mm x1mm),觀察并測量蝌蚪的體長變化(前肢和后肢的生長情況、尾的變化等)。
上述實驗設計方案中,有一些明顯的設計缺陷或不妥,請你修改完善該設計方案:
①取3個玻璃缸分別編號:1號、2號、3號 ;
②在3個玻璃缸中分別加入等量且適量的水和新鮮水草,然后每個玻璃缸中分別放入10條發(fā)育狀態(tài)相同的蝌蚪 ;
③向三號缸內投放含甲狀腺制劑的飼料,2號缸內投放含甲狀腺抑制劑的飼料;3號缸中內投放不含任何激素的常規(guī)飼料 ;
④和⑤原方案不變。來源:www.examda.com
實驗現象預測;l號缸內蝌蚪將在短期內發(fā)育成微型青蛙;2號缸內蝌蚪將停止發(fā)育;3號缸內蝌蚪將正常發(fā)育 。
例3(廣東、河南高考題)為證實“二氧化碳是光合作用合成有機物必需的原料”,某同學制訂了下列實驗方案:
(1)實驗目的(略)
(2)實驗材料和用具(略)
(3)實驗方法和步驟
①用一適當大小的玻璃罩罩住一株生長正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液,密封不漏氣。
②將上述植物及裝置放在暗室中饑餓,消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有紅色安全燈。
③饑餓一定時間后,自暗室中取出,照光若干小時,使其充分進行光合作用。
④取一葉片,放人盛有酒精的燒杯中,水浴加熱,使葉綠素溶于酒精中。
⑤將已脫綠的葉片取出,平鋪在一個培養(yǎng)皿中,用碘液,檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現。
該實驗方案有幾項明顯錯誤,請指出錯誤并改正。
誤解對該實驗方案的分析片面或缺乏必要的實驗分析能力而誤答。
診斷錯因:忽視了平時的生物實驗操作和訓練。正確思路:①實驗中無對照實驗;②實驗中不能用紅色安全燈,因為色素能夠吸收紅光,進行光合作用,影響實驗結果;③淀粉遇碘變藍是淀粉等特有的顏色反應,而不是葡萄糖的顏色反應。鑒定還原糖(葡萄糖)的存在應用的試劑是斐林試劑。
正確答案是:(1)實驗步驟②中暗室內用“紅色安全燈”是錯誤的,應改為綠色安全燈(此項不改,僅在對照中提到也給分);(2)實驗步驟⑤中的“葡萄糖”是錯誤的,改為淀粉;(3)未設對照。對照的作法是:a.裝置同題干中的步驟①,但玻璃罩內用同一種生長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物;用一杯清水代替NaOH溶液。b.將上述植物及裝置放在暗室中饑餓,消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有綠色安全燈。c.重復題干中的步驟③、④。d.重復改正后的題干中的步驟⑤。
需要注意的是:對于實驗分析要求從以下幾個方面進行:①科學性和嚴謹性。主要指實驗設計必須有充分的科學依據,在某些實驗中要有對照實驗。②實驗條件的一致性和可重復性。在實驗中除要設計的變量外,其他條件都要一致,并且一個實驗不能只看一次的結果,必須有足夠的實驗次數,才能判斷出實驗結果的可靠性。③實驗器材的選擇。實驗中材料用具的選擇是非常重要的,要根據實驗所提出的問題和要求,聯系命題者所提供的器材,準確判斷和篩選實驗所需的用具及材料。④準確表達實驗結果和進行數據處理。
五、實驗訓練題
1:(2003年高考10分)將青蛙腦破壞,保留脊髓,在脊柱下部打開脊椎骨,剝離出脊髓一側鄰近的兩對脊神經根(一對脊神經根包含一個背根和一個腹根,見圖)。分別電刺激每對脊神經根的背根與腹根均可引起蛙同側后肢發(fā)生運動反應。然后進行下列實驗:
①在第一對脊神經的背根中央處剪斷,電刺激背根向中段,蛙后肢發(fā)生運動反應;電刺激背根外周段,蛙后肢不發(fā)生反應。
②在第二對脊神經根的腹根中央處剪斷,電刺激腹根向中段,蛙后肢不發(fā)生反應;電刺激腹根外周段,蛙后肢發(fā)生運動反應。
脊髓橫切面及其一側的一對脊神經根示意圖
試分析回答:
(1)根據實驗①判斷背根的功能是傳入功能。因為電刺激背根向中段可以產生后肢運動反應,表明神經興奮經脊髓中樞并通過傳出神經引發(fā)肌肉收縮,因此是傳入功能。電刺激背根外周段不發(fā)生反應,表明背根無傳出功能。
(2)根據實驗②判斷腹根的功能是傳出功能。因為電刺激腹根向中段不發(fā)生反應,而電刺激腹根外周段可以產生后肢運動反應,表明神經興奮沿傳出神經引發(fā)肌肉收縮,因此是傳出功能。
2.(2005年高考21分)為了驗證胰島素具有降低血糖的作用,以小鼠活動狀況為觀察指標設計實驗。某同學的實驗方案如下:
將正常小鼠隨機分成A、B兩組,觀察并記錄其活動狀況。
A組小鼠注射適量胰島素溶液,B 組注射等量生理鹽水。一段時間后,A 組小鼠會出現四肢無力,活動減少,甚至昏迷等低血糖癥狀,B 組活動狀況無變化。
③A 組小鼠出低血糖癥狀后,分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后,A 組小鼠低血糖癥狀緩解,B 組活動狀況無變化
該實驗方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用。
請回答:
(1)該實驗原理是:胰島素具有降低血糖的作用。體內胰島素含量過高時,引起血糖下降,機體出現活動減少,甚至昏迷等低血糖癥狀,此癥狀可以通過補充葡萄糖溶液得到緩解。
(2)分析小鼠注射胰島素溶液后出現低血糖癥狀的原因: 注射胰島素溶液后,血糖含量下降,小鼠組織細胞特別是腦組織細胞因血糖供應減少,導致能量供應不足而發(fā)生功能障礙,從而引起低血糖癥狀。
(3)胰島素在血糖平衡調節(jié)中的作用是。 胰島素可使組織細胞對血糖的利用增加,同時使血糖來源減少,從而使血糖含量減少。
3.紅細胞懸液為不透明的紅色液體,而紅細胞發(fā)生溶血(紅細胞破裂)后,光線比較容易通過溶液,溶液會逐漸澄清,所以可通過紅細胞懸液澄清的速度判斷紅細胞溶血速度,進而根據紅細胞溶血速度來判斷物質進入紅細胞的速度。據此回答以下問題:
請你利用以下實驗材料,設計實驗判斷葡萄糖和甘油進入紅細胞的速度。
材料用具:稀釋的羊紅細胞懸液、0.3mol/L的葡萄糖溶液、0.3mol/L的甘油溶液、試管、量筒、記時器、試管架、筆。
實驗步驟:
①。
②。
③
。
結果及結論:
。
實驗思考:
根據研究得知,0.3mol/L的葡萄糖溶液和0.3mol/L的甘油溶液都是紅細胞的等滲溶液,為什么還會使紅細胞發(fā)生溶血?
。
3.實驗步驟:
①取2支試管,分別標記為A、B、。
②分別量取0.3mol/L的葡萄糖溶液、0.3mol/L的甘油溶液各10mL,注入A、B、二支試管。
③分別量取1 mL稀釋的羊紅細胞懸液注入A、B、二支試管中,同時開始記時,記錄溶液由不透明到澄清的時間。
結果及結論:
如果加入葡萄糖液的試管內溶液澄清所用的時間短,說明葡萄糖比甘油進入細胞的速度快;
如果加入甘油的試管內溶液澄清所用的時間短,說明甘油比葡萄糖進入細胞的速度快;
如果兩支試管內溶液澄清所用的時間相同,說明葡萄糖和甘油進入細胞的速度相同。
實驗思考:
根據研究得知,0.3mol/L的葡萄糖溶液和0.3mol/L的甘油溶液都是紅細胞的等滲溶液,為什么還會使紅細胞發(fā)生溶血?
由于葡萄糖和甘油都是細胞選擇吸收的物質,所以會逐漸進入細胞,使細胞內的溶液濃度增大,滲透壓上升,細胞大量吸水,最終導致細胞脹破。
①取兩個玻璃缸分別編號:1號、2號;
②在兩個玻璃缸中分別加入等量且適量的水和新鮮水草,然后在每個玻璃缸中分別放入10條發(fā)育狀態(tài)不同的蝌蚪;
③向1號缸內投放含甲狀腺制劑的飼料,2號缸內投放含甲狀腺抑制劑的飼料;
④每天分別向各缸投放一些這樣的飼料;
⑤每隔一定時間觀察一次,觀察時用小網將蝌蚪撈出放在培養(yǎng)皿中,再將培養(yǎng)皿放在坐標紙上(1mm x1mm),觀察并測量蝌蚪的體長變化(前肢和后肢的生長情況、尾的變化等)。
上述實驗設計方案中,有一些明顯的設計缺陷或不妥,請你修改完善該設計方案:
①取3個玻璃缸分別編號:1號、2號、3號 ;
②在3個玻璃缸中分別加入等量且適量的水和新鮮水草,然后每個玻璃缸中分別放入10條發(fā)育狀態(tài)相同的蝌蚪 ;
③向三號缸內投放含甲狀腺制劑的飼料,2號缸內投放含甲狀腺抑制劑的飼料;3號缸中內投放不含任何激素的常規(guī)飼料 ;
④和⑤原方案不變。來源:www.examda.com
實驗現象預測;l號缸內蝌蚪將在短期內發(fā)育成微型青蛙;2號缸內蝌蚪將停止發(fā)育;3號缸內蝌蚪將正常發(fā)育 。
例3(廣東、河南高考題)為證實“二氧化碳是光合作用合成有機物必需的原料”,某同學制訂了下列實驗方案:
(1)實驗目的(略)
(2)實驗材料和用具(略)
(3)實驗方法和步驟
①用一適當大小的玻璃罩罩住一株生長正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液,密封不漏氣。
②將上述植物及裝置放在暗室中饑餓,消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有紅色安全燈。
③饑餓一定時間后,自暗室中取出,照光若干小時,使其充分進行光合作用。
④取一葉片,放人盛有酒精的燒杯中,水浴加熱,使葉綠素溶于酒精中。
⑤將已脫綠的葉片取出,平鋪在一個培養(yǎng)皿中,用碘液,檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現。
該實驗方案有幾項明顯錯誤,請指出錯誤并改正。
誤解對該實驗方案的分析片面或缺乏必要的實驗分析能力而誤答。
診斷錯因:忽視了平時的生物實驗操作和訓練。正確思路:①實驗中無對照實驗;②實驗中不能用紅色安全燈,因為色素能夠吸收紅光,進行光合作用,影響實驗結果;③淀粉遇碘變藍是淀粉等特有的顏色反應,而不是葡萄糖的顏色反應。鑒定還原糖(葡萄糖)的存在應用的試劑是斐林試劑。
正確答案是:(1)實驗步驟②中暗室內用“紅色安全燈”是錯誤的,應改為綠色安全燈(此項不改,僅在對照中提到也給分);(2)實驗步驟⑤中的“葡萄糖”是錯誤的,改為淀粉;(3)未設對照。對照的作法是:a.裝置同題干中的步驟①,但玻璃罩內用同一種生長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物;用一杯清水代替NaOH溶液。b.將上述植物及裝置放在暗室中饑餓,消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有綠色安全燈。c.重復題干中的步驟③、④。d.重復改正后的題干中的步驟⑤。
需要注意的是:對于實驗分析要求從以下幾個方面進行:①科學性和嚴謹性。主要指實驗設計必須有充分的科學依據,在某些實驗中要有對照實驗。②實驗條件的一致性和可重復性。在實驗中除要設計的變量外,其他條件都要一致,并且一個實驗不能只看一次的結果,必須有足夠的實驗次數,才能判斷出實驗結果的可靠性。③實驗器材的選擇。實驗中材料用具的選擇是非常重要的,要根據實驗所提出的問題和要求,聯系命題者所提供的器材,準確判斷和篩選實驗所需的用具及材料。④準確表達實驗結果和進行數據處理。
五、實驗訓練題
1:(2003年高考10分)將青蛙腦破壞,保留脊髓,在脊柱下部打開脊椎骨,剝離出脊髓一側鄰近的兩對脊神經根(一對脊神經根包含一個背根和一個腹根,見圖)。分別電刺激每對脊神經根的背根與腹根均可引起蛙同側后肢發(fā)生運動反應。然后進行下列實驗:
①在第一對脊神經的背根中央處剪斷,電刺激背根向中段,蛙后肢發(fā)生運動反應;電刺激背根外周段,蛙后肢不發(fā)生反應。
②在第二對脊神經根的腹根中央處剪斷,電刺激腹根向中段,蛙后肢不發(fā)生反應;電刺激腹根外周段,蛙后肢發(fā)生運動反應。
脊髓橫切面及其一側的一對脊神經根示意圖
試分析回答:
(1)根據實驗①判斷背根的功能是傳入功能。因為電刺激背根向中段可以產生后肢運動反應,表明神經興奮經脊髓中樞并通過傳出神經引發(fā)肌肉收縮,因此是傳入功能。電刺激背根外周段不發(fā)生反應,表明背根無傳出功能。
(2)根據實驗②判斷腹根的功能是傳出功能。因為電刺激腹根向中段不發(fā)生反應,而電刺激腹根外周段可以產生后肢運動反應,表明神經興奮沿傳出神經引發(fā)肌肉收縮,因此是傳出功能。
2.(2005年高考21分)為了驗證胰島素具有降低血糖的作用,以小鼠活動狀況為觀察指標設計實驗。某同學的實驗方案如下:
將正常小鼠隨機分成A、B兩組,觀察并記錄其活動狀況。
A組小鼠注射適量胰島素溶液,B 組注射等量生理鹽水。一段時間后,A 組小鼠會出現四肢無力,活動減少,甚至昏迷等低血糖癥狀,B 組活動狀況無變化。
③A 組小鼠出低血糖癥狀后,分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后,A 組小鼠低血糖癥狀緩解,B 組活動狀況無變化
該實驗方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用。
請回答:
(1)該實驗原理是:胰島素具有降低血糖的作用。體內胰島素含量過高時,引起血糖下降,機體出現活動減少,甚至昏迷等低血糖癥狀,此癥狀可以通過補充葡萄糖溶液得到緩解。
(2)分析小鼠注射胰島素溶液后出現低血糖癥狀的原因: 注射胰島素溶液后,血糖含量下降,小鼠組織細胞特別是腦組織細胞因血糖供應減少,導致能量供應不足而發(fā)生功能障礙,從而引起低血糖癥狀。
(3)胰島素在血糖平衡調節(jié)中的作用是。 胰島素可使組織細胞對血糖的利用增加,同時使血糖來源減少,從而使血糖含量減少。
3.紅細胞懸液為不透明的紅色液體,而紅細胞發(fā)生溶血(紅細胞破裂)后,光線比較容易通過溶液,溶液會逐漸澄清,所以可通過紅細胞懸液澄清的速度判斷紅細胞溶血速度,進而根據紅細胞溶血速度來判斷物質進入紅細胞的速度。據此回答以下問題:
請你利用以下實驗材料,設計實驗判斷葡萄糖和甘油進入紅細胞的速度。
材料用具:稀釋的羊紅細胞懸液、0.3mol/L的葡萄糖溶液、0.3mol/L的甘油溶液、試管、量筒、記時器、試管架、筆。
實驗步驟:
①。
②。
③
。
結果及結論:
。
實驗思考:
根據研究得知,0.3mol/L的葡萄糖溶液和0.3mol/L的甘油溶液都是紅細胞的等滲溶液,為什么還會使紅細胞發(fā)生溶血?
。
3.實驗步驟:
①取2支試管,分別標記為A、B、。
②分別量取0.3mol/L的葡萄糖溶液、0.3mol/L的甘油溶液各10mL,注入A、B、二支試管。
③分別量取1 mL稀釋的羊紅細胞懸液注入A、B、二支試管中,同時開始記時,記錄溶液由不透明到澄清的時間。
結果及結論:
如果加入葡萄糖液的試管內溶液澄清所用的時間短,說明葡萄糖比甘油進入細胞的速度快;
如果加入甘油的試管內溶液澄清所用的時間短,說明甘油比葡萄糖進入細胞的速度快;
如果兩支試管內溶液澄清所用的時間相同,說明葡萄糖和甘油進入細胞的速度相同。
實驗思考:
根據研究得知,0.3mol/L的葡萄糖溶液和0.3mol/L的甘油溶液都是紅細胞的等滲溶液,為什么還會使紅細胞發(fā)生溶血?
由于葡萄糖和甘油都是細胞選擇吸收的物質,所以會逐漸進入細胞,使細胞內的溶液濃度增大,滲透壓上升,細胞大量吸水,最終導致細胞脹破。