1、1专题 14 探究实验的设计与评价1两类探究实验的操作流程模板（1）性质探究类实验的操作流程模板（2）功能探究类实验一般操作流程模板2 “五看法”评价实验设计1某同学在培养皿底部铺上棉花并加入适量的清水，然后把胚具活性且大小相同的豌豆种子各 15 粒放在棉花上。实验过程与结果如下表，下列叙述正确的是装置 场所 温度 棉花状态 数日后的现象2甲 日光 23 潮湿 全部发芽乙 日光 23 干燥 没有发芽丙 黑暗 23 潮湿 全部发芽丁 黑暗 23 干燥 没有发芽A该实验研究的目的是：探究光照、温度和水分对种子萌发的影响B该实验的自变量为光照、温度和水分，因变量为种子是否萌发C该实验选用胚具活性且大
2、小相同的豌豆种子作为实验材料属于对无关变量的控制D该实验的结论是：种子萌发只与光照和水分有关【答案】C2如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是A提取色素时，要加入 SiO2和 CaCO3进行充分研磨B色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同C实验结果可说明叶绿素合成需要光照D实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多【答案】B【解析】SiO 2使研磨充分，CaCO 3能防止研磨过程中色素被破坏，所以提取色素时，要加入 SiO2和CaCO3进行充分研磨，A 正确；色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同。溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散
3、速度慢，B 错误；实验结果中共有的色素带的颜色是黄色和橙黄色，分别是叶黄素和胡萝卜素，说明叶绿素的合成需要光照，C 正确；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多，D 正确。33某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。现在需要在乙图所示实验结果的基础上继续实验，用以探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。有关实验步骤表述中错误的是A第一步，在 b 管中加入适量的蔗糖酶B第二步，水浴加热 U 形管至适宜温度，保温一段时间后观察 a、b 两管内液面变化C第三步，分别从 a、b 两管中吸取适量液体D第四步，检验吸取的液体中是否有
4、还原糖【答案】A4切除老鼠体内的甲状腺 10 d 后代谢能力明显下降；若切除 5 d 后，将溶解于某溶剂的一定量的甲状腺激素给老鼠连续注射 5 d 后进行观察，其物质代谢能力没有下降。为了验证甲状腺激素能增强物质的代谢能力，下列最为适宜的对比实验组是A既没有切除甲状腺，又未注射甲状腺激素的实验组B从进行切除后的第 1 d 开始，只注射用于该实验溶剂的实验组C从进行切除后的第 5 d 开始，只注射等量用于该实验溶剂的实验组D将溶解于另一种溶剂的甲状腺激素注射到刚刚做完切除手术的实验组【答案】C【解析】科学探究实验需要遵循对照原则和单一变量原则，实验探究的是甲状腺激素的作用，自变量应该是甲状腺激素
5、的有无，为了确定实验结果的准确性，排除其他因素的干扰，需要另外只注射用于该实验的溶剂作为实验组。根据题目中的叙述，不能确定是某溶剂还是甲状腺激素在发挥作用，还要增加一组从进行切除后的第 5 天起，只注射用于该实验的溶剂的实验组，才能确定，所以 C 选项是正4确的。其他选项都没有遵循单一变量的设计原则。5在验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响的实验中，将材料浸入蒸馏水中 1 小时后，再分别转入 5种用含糖的磷酸盐缓冲液配制成的不同浓度的 A 溶液中（实验组） 。在 23 的条件下，避光振荡培养24 小时后，逐一测量切段长度（取每组平均值） ，实验进行两次，以下有关实验的叙述，正确的是A本实验应选
6、用胚芽鞘尖端，因为该处细胞分裂旺盛B本实验应设 6 组，其中用蒸馏水组作为对照组C振荡培养液的目的是增加溶液的溶氧量以满足细胞呼吸需要D若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应舍去【答案】C【解析】验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响，实验的自变量应是生长素类似物的不同浓度，胚芽鞘尖端可以产生生长素，影响自变量的控制，A 项错误；对照组应用含糖但不含生长素类似物的磷酸盐缓冲液，B 项错误；振荡培养液可以增加溶液的溶氧量，以满足细胞有氧呼吸需要，C 项正确；若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应记录，D 项错误。6在验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响的实验中，将材料浸入蒸馏水
7、中 1 小时后，再分别转入 5种用含糖的磷酸盐缓冲液配制成的不同浓度的 A 溶液中（实验组）。在 23 的条件下，避光振荡培养24 小时后，逐一测量切段长度（取每组平均值），实验进行两次，以下有关实验的叙述，正确的是A本实验应选用胚芽鞘尖端，因为该处细胞分裂旺盛B本实验应设 6 组，其中用蒸馏水组作为对照组C振荡培养液的目的是增加溶液的溶氧量以满足细胞呼吸需要D若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应舍去【答案】C【解析】验证生长素类似物对小麦胚芽鞘伸长影响，实验的自变量应是生长素类似物的不同浓度，胚芽鞘尖端可以产生生长素，影响自变量的控制，A 项错误；对照组应用含糖但不含生长素类似物
8、的磷酸盐缓冲液，B 项错误；振荡培养液可以增加溶液的溶氧量，以满足细胞有氧呼吸需要，C 项正确；若某一实验数据与其他差异较大，在进行原始记录时应记录，D 项错误。7为研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用，对成年小鼠的分组及处理见下表：组别 甲组 乙组 丙组 丁组5处理 摘除甲状腺 不摘除甲状腺不摘除甲状腺注射一定量的甲状腺激素溶液不摘除甲状腺+X注：实验中甲状腺激素溶液由甲状腺激素和 A 液配制而成。在适宜的实验条件下，正常饲养相同时间，每隔一定时间测定耗氧量（单位时间内单位体重的氧消耗量） ，记录数据。下列说法合理的是A甲组小鼠垂体分泌的促甲状腺激素减少B丙组小鼠下丘脑的相关分泌活动加强CX 是
9、指注射等量不含甲状腺激素的 A 液D推测乙、丙两组小鼠的耗氧量大致相当【答案】C【解析】甲组小鼠甲状腺激素含量降低，对垂体的抑制作用减弱，垂体分泌的促甲状腺激素增加，A 项错误；丙组小鼠甲状腺激素含量较高，反馈抑制下丘脑、垂体分泌功能，B 项错误；丁组 X 是指注射等量不含甲状腺激素的 A 液，与丙组对照，以证明甲状腺激素的作用，C 项正确；甲状腺激素可促进有机物氧化分解，丙组小鼠耗氧量较多，D 项错误。8用不同浓度的生长素溶液处理某植物幼苗使其生长，实验结果如下表所示。下列有关叙述错误的是组别 清水 浓度甲 浓度乙 浓度丙 浓度丁平均株高(cm) 16 20 38 51 13A不同浓度的生长
10、素，对植物幼苗的生长影响有差别B甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液大小关系不能确定C生长素的作用具有两重性，丁浓度条件下幼苗不能生长D实验处理的时间长短、用的植物材料和温度等条件应相同【答案】C【解析】据表格，不同浓度的生长素处理，其平均株高不相同，说明不同浓度的生长素，对植物幼苗的生长影响有差别，A 正确。由于生长素的生理作用具有两重性，不同的浓度处理会存在相同的效果，甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液均为促进作用，则无法确定甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液大小，B 正确。与清水组对照，丁浓度条件下，平均株高更低，说明该浓度会抑制幼苗的生长，并不是不能生长，C 错误。实验处理的时间长短、用的植物材料和
11、温度均属于无关变量，因此均应相同，D 正确。69某校生物兴趣小组将体重、大小和年龄相同的成年小鼠分成甲、乙、丙三组，分别进行如表所示的连续实验，下列有关该实验的叙述中，错误的是组别 第一步操作 第一步现象 第二步操作 第二步现象甲组腹腔注射适量适宜浓度的胰岛素溶液小鼠活动减弱直至昏睡腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液小鼠逐渐苏醒、活动恢复正常乙组腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液检测小鼠尿糖呈阳性腹腔注射适量适宜浓度的胰岛素溶液检测小鼠尿糖逐渐呈阴性丙组腹腔注射适量的生理盐水小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性腹腔注射适量的生理盐水小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性A该实验可验证胰岛素和胰高血糖素的功能
12、以及它们在调节血糖过程中的拮抗作用B该实验的对照有同组内的自身对照，甲乙间的相互对照，设计丙组作空白对照无必要C该实验所用的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应是生理盐水与相应激素配制而成的D该实验同一步所用的三种溶液用量必须相等，同一组前后两步所用溶液用量可以不等【答案】B10某兴趣小组的同学用黑藻完成如下实验：实验仪器：6 支 20 mL 容积的洁净试管及相应的橡皮塞、荧光灯、直尺等。实验用品：中性 BTB 溶液、黑藻等。实验原理：BTB 溶液在碱性环境中显蓝色，中性环境中显绿色，酸性环境中显黄色。实验过程和结果如下图所示。7请回答下列问题：（1）本实验的目的是探究_。（2）黑藻叶片光合作用时，还
13、原三碳化合物的部位是_。（3）试管 C 中黑藻的光合作用强度_(填“大于” “等于”或“小于”)细胞呼吸强度，若用不透光的锡箔纸完全包裹试管 C，其他条件不变，24 小时后最可能出现的实验结果是_。（4）试管 F 呈现深蓝色的原因是_。【答案】 （1）光照强度对黑藻光合作用的影响 （2）叶绿体基质 （3）等于 溶液呈黄色 （4）黑藻光合作用强，吸收掉大量的 CO2，使溶液呈碱性11如表所示为某小组为“探究过氧化氢酶的活性是否受 pH 影响”而设计的实验操作步骤，据表回答下列问题：操作步骤 操作方法 试管甲 试管乙1 加体积分数为 3%的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL2 加质量分数为 5%的盐
14、酸 1 mL 3 加质量分数为 5%的氢氧化钠溶液 1 mL4 加质量分数为 20%的猪肝研磨液 2 滴 2 滴85 观察 较少气泡 较多气泡（1）本实验的自变量是_，因变量是_，可观测的指标是_。（2）上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案_。（3）为了将此次多余的猪肝研磨液保留到下次使用，应对它进行_(填“高温”或“冷藏”)处理。（4）如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越_(填“高”或“低”)。【答案】 （1）pH 过氧化氢分解速率 相同时间内气泡的产生量 （2）增设试管丙，加 2 mL 过氧化氢溶液和 1 mL 蒸馏水后再加入 2 滴猪肝研磨
15、液与试管甲、乙对照，其他步骤不变 （3）冷藏 （4）低【解析】 （1）由题干可知，本实验的实验目的是探究过氧化氢酶的活性是否受 pH 影响，故实验的自变量为 pH，结合表中信息可知，因变量是过氧化氢分解速率，可观测的指标是(相同时间内)试管中产生气泡的数量。 （2）分析实验操作步骤可知，实验缺少空白对照组，应增加试管丙，将加盐酸或氢氧化钠溶液的步骤换为 1 mL 蒸馏水，其他步骤不变。 （3）过氧化氢酶的化学本质是蛋白质，在高温下，会变性失活，而低温下，只是酶活性受到抑制，在适宜条件下，其活性仍能恢复，因此可冷藏处理。（4）如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性，那么所需时间越长，说明酶
16、促反应速率越慢，即酶的活性越低。12纳米银由于抗菌性能良好而被广泛应用于食物容器、个人护理品等商品中，但其释放到水环境中的风险也引起了研究者的重视。用单细胞小球藻研究纳米银的毒性，开展了如图实验。请回答下列问题：（1）用计数法研究“纳米银”对小球藻生长的抑制情况，结果如图甲，据图可知纳米银在_9条件下的毒性更强。实验中需要使用_和显微镜对小球藻进行计数。（2）用溶氧法进一步探究不同浓度纳米银对小球藻光合作用和呼吸作用的影响，进行了如下实验，结果如图乙。材料用具：不同浓度的纳米银溶液、培养液、小球藻若干、密闭锥形瓶若干、溶氧测定仪、蒸馏水等。实验步骤：第一步：将小球藻平均分为 A、B 两组，A、
17、B 组又各分为_个小组并编号，分别放入密闭锥形瓶中培养。第二步：A、B 组中的实验组都分别加_，对照组加等量蒸馏水。第三步：A 组全部放在 4 000 lx 光照条件下培养，B 组全部放在黑暗条件下培养，温度等其他条件_，培养 10 min 后，检测各个锥形瓶中_的变化。实验结果：如图乙其中系列 1 表示水体中的初始溶氧量，则系列_表示 A 组实验数据。若不加纳米银，小球藻的总光合作用速率约为_ mg/(Lmin)溶解氧。综上研究，可得出实验结论：_。【答案】（1）黑暗 血细胞(血球)计数板（2）6 等量的不同浓度的纳米银溶液 相同且适宜 溶氧量 2 0.95 纳米银能抑制光合作用和呼吸作用，
18、且对呼吸作用的抑制更为显著1013某同学为探究某植物生长的最佳光照强度，设计了下面的实验：首先取若干生长状况相同的植物幼苗，平均分为 7 组，分别放在密闭的玻璃容器中，实验开始时记录毛细刻度管的刻度，12 小时后再次记录毛细刻度管的刻度。（1）这一实验的自变量是_。（2）如果用如图所示的装置来探究，且测量指标为装置中 O2含量的变化，则该装置需要进行适当修改，具体修改措施是_，为使测得 O2的变化量更精确，还应再设置对照装置，该装置的玻璃容器和小烧杯中应分别放入_。（3）如果实验结果如下表所示：组别 1 2 3 4 5 6 7温度() 25 25 25 25 25 25 2511光照强度：灯泡
19、功率(W) 0 25 5 75 10 125 15开始时的液滴所在刻度 1 1 1 1 1 1 112 小时后液滴所在刻度 08 15 19 22 24 25 26若将第 7 组植株突然移至第 4 组的条件下，短时间内光合细胞中的 C3化合物的含量会_。该实验设计尚不能确定该植物生长的最佳光照强度，请你提出进一步探究的实验设计思路：_。【答案】 （1）光照强度 （2）将小烧杯中的蒸馏水换成 CO2缓冲液(或碳酸氢钠溶液) 死亡的同种植物幼苗和 CO2缓冲液(或碳酸氢钠溶液)（3）增多 增加若干实验组，在第 7 组的基础上依次增加光照强度(合理即可)【解析】 （1）根据题干信息可知，光照强度为自
20、变量；温度、二氧化碳浓度都会对实验结果产生随机影响，但并非实验要控制的因素，为无关变量。 （2）若用该图装置来探究光照强度对光合作用速率的影响，且测量指标为装置中氧气含量的变化，则该装置需要进行适当修改，将小烧杯中的蒸馏水换成CO2缓冲液或碳酸氢钠溶液，以稳定二氧化碳的浓度，为使测得的 O2变化量更精确，还应再设置一对照装置，对照装置的玻璃容器和小烧杯中应分别放入死的植物幼苗和 CO2缓冲液，以消除偶然因素对实验结果的影响。 （3）若第 7 组植株突然移至第 4 组的条件下，光照减弱，光反应受到影响，光反应产物 ATP 和H减少，暗反应还原受抑制，C 5化合物的生成减少，C 3含量增加。要确定
21、该植物生长的最佳光照强度，可以增加若干实验组，在第 7 组的基础上依次增加光照强度，12 小时后记录毛细刻度管的刻度。14日本核电站泄漏事故曾引发我国部分民众抢购碘盐，传言称食用碘盐可以防核辐射，对此卫生厅相关负责人向记者明确表示，碘摄入量不足会导致甲状腺肿，但盲目过量吃碘盐或碘片，亦会导致甲状腺肿。某科研小组利用动物园饲养的狗设计以下实验来验证上述结论。材料用具：生长发育状况一致的正常成年狗若干，普通饲料(缺碘，其他营养全面)，五组不同浓度的碘水(2g/L、4g/L、6g/L、8g/L、10g/L)，红外微光谱仪(通过体表测定狗甲状腺大小)。实验步骤： 取五只生长发育状况一致的成年狗随机编号
22、 A、B、C、D、E。分别给 A、B、C、D、E 五只狗每天定时饲喂等量且适量普通饲料并添加等量且适量的不同浓度的碘水。然后在动物园随机散养饲养一段时间后，用红外微光谱仪测定每只狗甲状腺大小，并记录分析。请12根据上述实验设计回答以下问题：（1）上述实验步骤中至少有三处错误请改正：_；_；_。（2）科研小组根据实验结果得出：碘的作用具有最适浓度，在最适浓度时几乎不发生甲状腺肿，在低浓度(小于 6g/L)时，随浓度的降低，甲状腺肿的患病率逐渐升高达到 40%左右；在高浓度(大于 6g/L)时，随浓度的升高，甲状腺肿的患病率逐渐升高，结果与低浓度接近。请你将此结论用坐标曲线图表示出来。【答案】 （
23、1）取生长发育状况一致的正常成年狗随机均分成 A、B、C、D、E 五组，每组若干只 分组后应先用红外微光谱仪测定各组每只狗甲状腺大小并记录 实施实验变量后在相同且适宜的环境下饲养一段时间。（2）如图【解析】 （1）实验中为了避免偶然因素导致误差过大或实验失败，设计实验时应遵循平行可重复性原则，故步骤应改为取生长发育状况一致的正常成年狗随机均分成 A、B、C、D、E 五组，每组若干只。根据题意可知该实验的因变量为各组每只狗甲状腺的大小，故需在分组后先用红外微光谱仪测定各组每只狗甲状腺大小并记录，以便与实验结束后的结果进行比对。实施实验变量后在相同且适宜的环境下饲养一段时间，以避免无关变量产生影响
24、，而不应该是在动物园随机散养饲养一段时间。 （2）根据题意，碘的作用具有最适浓度，在最适浓度时几乎不发生甲状腺肿，在低浓度(小于 6g/L)时，随浓度的降低，甲状腺肿的患病率逐渐升高达到 40%左右；在高浓度(大于 6g/L)时，随浓度的升高，甲状腺肿的患病率逐渐升高，结果与低浓度接近。可见若以甲状腺肿的患病率为纵坐标，以碘水浓度(g/L)为横坐标，则曲线应为开口向上的抛物线，其曲线的最低点对应的横坐标为 6g/L，曲线的最低点对应的纵坐标应非常接近横轴，据此可画出相关坐标曲线图。15将纯合的紫花植株(基因型为 AAbb)与纯合的红花植株(基因型为 aaBB)杂交，F 1全开紫花，自交后代13
25、F2中，紫花红花白花1231。现有一白花植株，欲鉴定一紫花植株的基因型，请写出实验思路并分析实验结果。（1）实验思路：_。（2）实验结果分析：若子一代中紫花红花11，则待测紫花亲本植株的基因型为_。若子一代中紫花白花11，则待测紫花亲本植株的基因型为_。若子一代全为紫花，能否由子一代确定待测紫花亲本基因型？_(填“能”或“不能”)。若子二代中，紫花红花白花的比例为_，则待测紫花亲本植株的基因型为 AAbb。【答案】 （1）将该紫花植株与白花植株杂交得子一代，子一代自交得子二代 （2）AaBB Aabb 不能 30116在适宜生长条件下，植物生理学家以菜豆为实验材料进行若干实验，以观察各种处理方
26、法对侧芽生长的影响。实验数据如下表(单位：mm)：侧芽生长情况组别 实验操作第 1 天 第 3 天 第 5 天 第 7 天 第 9 天1 保留顶芽 0 0 0 0 02 去掉顶芽 0 20 40 60 803保留顶芽，侧芽涂抹细胞分裂素0 10 20 40 604去掉顶芽，切口涂抹赤霉素0 30 65 100 14014（1）从化学本质上说，植物激素都是对植物生长发育有显著影响的微量_。（2）从根本上说，植物的生长发育过程是基因组在一定时间和空间内_的结果，而_只是其生命活动调节的一部分。（3）比较 1、2 组实验，说明_；比较 1、3 组实验，说明_；比较 2、4 组实验，说明_。【答案】
27、（1）有机物 （2）基因选择性表达 激素调节 （3）顶芽能抑制侧芽的生长 细胞分裂素可以促进侧芽的生长 赤霉素能明显促进侧芽的生长17为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验。实验原理：胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖水平下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。材料用具：正常小鼠 4 只、注射器、胰岛素溶液、葡萄糖溶液、生理盐水。（1）实验步骤：将正常小鼠随机均分成 A、B 两组，观察并记录_。给 A 组小鼠注射适量胰岛素溶液，B 组小鼠_。一段时间后，A 组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等
28、低血糖症状，B 组小鼠_。A 组小鼠出现低血糖症状后，分别给 A、B 两组小鼠_。一段时间后，A 组小鼠低血糖症状得到缓解，B 组小鼠_。15（2）该实验过程可以说明_。（3）分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因：_。【答案】（1）小鼠的活动状况 注射等量生理盐水 活动状况无变化 注射等量葡萄糖溶液 活动状况无变化 （2）胰岛素具有降低血糖的作用 （3）注射胰岛素溶液后，小鼠体内胰岛素含量过高，引起血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少、能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状【解析】（1）分析实验可知，实验步骤为：将正常小鼠随机均分成 A、B 两组，观察并记录小鼠的活动状况。给 A 组小鼠注射适量胰岛素溶液，B 组小鼠注射等量生理盐水，一段时间后，A 组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B 组小鼠活动状况无变化。A 组小鼠出现低血糖症状后，分别给 A、B 两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A 组小鼠低血糖症状得到缓解，B 组小鼠活动状况无变化。（2）该实验过程可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。（3）小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因有：注射胰岛素溶液后，小鼠体内胰岛素含量过高，引起血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少、能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状。
