實(shí)驗(yàn)技能二 實(shí)驗(yàn)方案的補(bǔ)充和完善(經(jīng)典高考題)為了驗(yàn)證葉片在光合作用和細(xì)胞呼吸過(guò)程中有氣體的產(chǎn)生和消耗，請(qǐng)用所提供的實(shí)驗(yàn)材料與用具，在給出的實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)你的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)材料與用具：煙草幼苗、試管兩支、NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈(實(shí)驗(yàn)過(guò)程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無(wú)氧呼吸忽略不計(jì))。實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：(1)剪取兩小塊相同的煙草葉片，分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時(shí)，葉片均浮在液面上。(2)用真空泵抽去兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細(xì)胞間隙中的氣體后，敞開試管口，可觀察到葉片均下沉到試管底部。(3)_。(4)_。分析預(yù)測(cè)的結(jié)果：_。審題關(guān)鍵信息：這里的氣體是指O2或CO2，還是O2和CO2？如果把氣體理解成O2和CO2，設(shè)置實(shí)驗(yàn)步驟就需要考慮光合作用能產(chǎn)生O2，光合作用能消耗CO2，有氧呼吸能產(chǎn)生CO2，有氧呼吸能消耗O2四種情況，相當(dāng)復(fù)雜。信息：NaHCO3稀溶液是CO2的緩沖液，其作用是為光合作用提供原料，也能確保CO2保持相對(duì)穩(wěn)定，據(jù)此，處氣體指的是O2。信息：真空泵在步驟(2)中已經(jīng)用到。信息：暗培養(yǎng)箱和日光燈兩種裝置，所給的實(shí)驗(yàn)步驟中沒(méi)有用到，補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)步驟中必須用到。暗培養(yǎng)箱對(duì)應(yīng)于有氧呼吸能消耗O2；日光燈下對(duì)應(yīng)于光合作用能產(chǎn)生O2，但是，先暗培養(yǎng)箱處理還是先日光燈處理，還無(wú)法判定。信息：含有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)，蒸餾水組為對(duì)照組。信息：步驟(2)中葉片均下沉到試管底部，如果先暗培養(yǎng)箱處理就觀察不到明顯的現(xiàn)象，所以應(yīng)該先光照處理，日光燈下產(chǎn)生O2能使葉片浮起來(lái)；然后再暗培養(yǎng)箱處理，消耗O2能使葉片沉到試管底部，從而確定后續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟。答案實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：(3)將這兩支試管放在日光燈下，光照一段時(shí)間。結(jié)果：NaHCO3稀溶液中葉片上浮，蒸餾水中葉片仍在試管底部。(4)再將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中一段時(shí)間。結(jié)果：NaHCO3稀溶液中葉片下沉，蒸餾水中葉片仍在試管底部。分析預(yù)測(cè)的結(jié)果：(1)光照下，NaHCO3稀溶液中的葉片進(jìn)行光合作用，釋放出的氧氣多于細(xì)胞呼吸消耗的氧氣，葉肉細(xì)胞中的氧氣增加，葉片上?。欢麴s水中缺乏二氧化碳和氧氣，葉片不能進(jìn)行光合作用和有氧呼吸，葉肉細(xì)胞間隙缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。(2)黑暗中，NaHCO3稀溶液中的葉片進(jìn)行呼吸作用，消耗了葉肉細(xì)胞間隙中的氧氣，放出的二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中，葉肉細(xì)胞間隙缺乏氣體，葉片下沉；蒸餾水中缺乏氧氣，葉片不能進(jìn)行有氧呼吸，葉肉細(xì)胞間隙仍缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。解析根據(jù)給出的用品有蒸餾水和NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)，可以將其設(shè)計(jì)為一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量：NaHCO3稀溶液可以為光合作用提供CO2，蒸餾水不能提供CO2，所以在有光的條件下，葉片在NaHCO3稀溶液中可以進(jìn)行光合作用，在蒸餾水中則不能。再根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)用具有暗培養(yǎng)箱和日光燈，又可以設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量：在日光燈照射下葉片的光合作用和細(xì)胞呼吸同時(shí)都在進(jìn)行，在暗培養(yǎng)箱中葉片只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。分析題目已給出的實(shí)驗(yàn)步驟(1)，找出其中的變量是把相同的葉片放入蒸餾水和NaHCO3稀溶液的不同環(huán)境中進(jìn)行了平行對(duì)照。因此接下來(lái)我們要繼續(xù)做的是利用好“光照黑暗”這個(gè)變量。(3)把兩支試管都放在日光燈下，光照一段時(shí)間。結(jié)果：NaHCO3稀溶液中的葉片上浮，蒸餾水中的葉片仍在試管底部。以驗(yàn)證葉片在光合作用和細(xì)胞呼吸過(guò)程中有氣體的產(chǎn)生和消耗。以上是光合作用和細(xì)胞呼吸都進(jìn)行時(shí)氣體的產(chǎn)生和消耗情況，只有細(xì)胞呼吸時(shí)氣體的產(chǎn)生和消耗如何驗(yàn)證呢？(4)再將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中一段時(shí)間。結(jié)果：NaHCO3稀溶液中的葉片下沉，蒸餾水中的葉片仍在試管底部。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中(3)把兩支試管都放在日光燈下與(4)再將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中進(jìn)行了前后對(duì)照。結(jié)果分析：在有光的條件下，NaHCO3稀溶液中的葉片進(jìn)行光合作用的同時(shí)也進(jìn)行細(xì)胞呼吸，但光合作用放出的O2多于細(xì)胞呼吸消耗的O2，葉肉細(xì)胞間隙中的O2量增加，葉片比重減小，葉片上浮。再將其放在暗培養(yǎng)箱中后，葉片光合作用停止，不再釋放O2，但細(xì)胞呼吸仍在進(jìn)行，消耗了葉肉細(xì)胞間隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，葉肉細(xì)胞間隙缺乏氣體，比重增加，葉片下沉。錯(cuò)解例析錯(cuò)例1：(3)將這兩支試管放在日光燈下，光照一段時(shí)間。結(jié)果：NaHCO3稀溶液中葉片上浮，蒸餾水中葉片仍在試管底部，說(shuō)明光合作用產(chǎn)生了氣體。(4)再將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中一段時(shí)間。結(jié)果：NaHCO3稀溶液中葉片下沉，蒸餾水中葉片仍在試管底部，說(shuō)明細(xì)胞呼吸消耗了氣體。錯(cuò)因分析：沒(méi)有看清題目要求，要求寫出預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并不是實(shí)驗(yàn)結(jié)論，因此應(yīng)只描述出結(jié)果即可，不需要畫蛇添足。錯(cuò)例2：(3)將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中一段時(shí)間。結(jié)果：NaHCO3稀溶液中葉片下沉，蒸餾水中葉片仍在試管底部。(4)再將這兩支試管放在日光燈下，光照一段時(shí)間。NaHCO3稀溶液中葉片上浮，蒸餾水中葉片仍在試管底部。錯(cuò)因分析：實(shí)驗(yàn)步驟顛倒，導(dǎo)致第(3)步?jīng)]有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)失敗。實(shí)驗(yàn)方案的完善題型屬于半開放試題，在解決這類試題時(shí)要充分獲取題目中所給的信息，包括實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)用具，并注意模仿或借鑒題干中已給出的實(shí)驗(yàn)方法和步驟，在全面掌握實(shí)驗(yàn)整體思路和方法的基礎(chǔ)上再去補(bǔ)充和完善實(shí)驗(yàn)。具體操作如下：1.聯(lián)系實(shí)驗(yàn)原理、讀懂實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?gòu)思實(shí)驗(yàn)的整體思路。2.結(jié)合對(duì)照實(shí)驗(yàn)的一般步驟(下圖)，簡(jiǎn)化已給出的實(shí)驗(yàn)步驟、對(duì)比尋找缺陷。3.模仿補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟(1)當(dāng)已給實(shí)驗(yàn)步驟有多個(gè)變量時(shí)，通過(guò)拆分法，減少實(shí)驗(yàn)變量，遵循單一變量原則，構(gòu)建多組實(shí)驗(yàn)，模式如圖：例如：要驗(yàn)證光合作用需要葉綠體和光照兩個(gè)條件，已給出的實(shí)驗(yàn)步驟為：“1號(hào)試管加入葉綠體的蔗糖懸浮液5 mL，并給予光照處理”。那么，補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)為：“2號(hào)試管加入葉綠體的蔗糖懸浮液5 mL，并遮光處理；3號(hào)試管加入蔗糖溶液5 mL，并給予光照處理”。(2)當(dāng)自變量到因變量的邏輯推理因中間環(huán)節(jié)被忽視而難以得出結(jié)論時(shí)，再加入某些因素處理進(jìn)行設(shè)計(jì)，予以進(jìn)一步確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的發(fā)生是自變量處理所致，模式如圖：例如：要驗(yàn)證胰島素具有降低血糖的作用，給出的實(shí)驗(yàn)是：A組小鼠注射適量的胰島素溶液，B組小鼠注射等量的生理鹽水；一段時(shí)間后，A組小鼠出現(xiàn)四肢無(wú)力、活動(dòng)減少、甚至昏迷等癥狀，B組小鼠活動(dòng)狀況無(wú)變化。以上實(shí)驗(yàn)還難以說(shuō)明胰島素具有降低血糖的作用，還應(yīng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟：給出現(xiàn)癥狀的A組小鼠補(bǔ)充一定量的葡萄糖后，癥狀消失。這樣才能進(jìn)一步說(shuō)明胰島素是通過(guò)降低血糖導(dǎo)致了該癥狀的出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)才更有說(shuō)服力。1.為研究雄性家兔體內(nèi)睪酮(ST，一種雄性激素)與生長(zhǎng)激素(GH)含量的關(guān)系，某研究小組進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)(手術(shù)過(guò)程不影響結(jié)果)，請(qǐng)補(bǔ)充完成方案并回答問(wèn)題。研究課題：雄性家兔ST含量對(duì)GH含量的影響。一、實(shí)驗(yàn)假設(shè)：_。二、實(shí)驗(yàn)步驟：(1)將1月齡體重相同的健康雄性家兔分為甲、乙兩組，每組6只。測(cè)定和記錄每只家兔血液中_。(2)甲組兔切除性腺，乙組兔_。(3)在相同且適宜的條件下飼養(yǎng)1個(gè)月，測(cè)定和記錄_。三、結(jié)果預(yù)測(cè)：測(cè)定時(shí)間ST濃度(g/mL)GH濃度(g/mL)甲組乙組甲組乙組前測(cè)m1m1n1n1后測(cè)m2m2n2n2四、分析討論：(1)要使實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn)，在上述步驟之后，還應(yīng)給甲組家兔注射_，乙組家兔注射_，然后測(cè)定和記錄每只家兔血液中的GH濃度，并求各組的_。(2)與后測(cè)比，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)處理后甲組GH濃度_，乙組GH濃度不變。(3)根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，請(qǐng)舉出能促進(jìn)雄性幼年家兔體重增加的一種處理方法：_。答案實(shí)驗(yàn)假設(shè)：ST含量的增加能使GH含量下降實(shí)驗(yàn)步驟：(1)ST和GH的濃度(2)不切除性腺(不做處理)(3)每只家兔血液中ST和GH的濃度分析討論：(1)適量ST溶液等量生理鹽水平均值(2)下降(3)切除性腺(或閹割)(其他合理答案也可)解析由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知該實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄縎T與GH的含量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)分組，測(cè)定和記錄每只家兔血液中原有ST和GH的濃度。(2)對(duì)兩組家兔的處理：甲組切除性腺，乙組為對(duì)照組即不切除性腺。(3)在相同的條件下飼養(yǎng)1個(gè)月后，依次測(cè)定和記錄每只家兔血液中ST和GH的濃度。分析討論：(1)要使實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn)，可再給甲組家兔注射適量ST溶液，乙組家兔注射等量生理鹽水，然后測(cè)定和記錄每只家兔血液中的GH濃度，求兩組的平均值。(2)由后測(cè)數(shù)據(jù)可得進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)處理后的結(jié)果：甲組GH濃度下降，乙組GH濃度不變。(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，促進(jìn)雄性幼年家兔體重增加的一種處理方法：切除性腺(或閹割)。2.(2017·馬鞍山模擬)必需氨基酸的種類和含量是評(píng)價(jià)奶粉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的主要標(biāo)準(zhǔn)。賴氨酸是人體內(nèi)的必需氨基酸，缺乏則會(huì)影響人體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)不良。賴氨酸是否也是小白鼠體內(nèi)的必需氨基酸？請(qǐng)根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)原理利用以下材料用具進(jìn)行探究。材料用具：20只生長(zhǎng)發(fā)育狀況相同的正常幼年小白鼠，分裝在不同試劑瓶中的20種氨基酸，不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物，稱量器(如天平)等。 (1)實(shí)驗(yàn)原理：必需氨基酸是動(dòng)物體內(nèi)不能合成的、只能從食物中獲取的氨基酸。當(dāng)動(dòng)物體內(nèi)缺乏必需氨基酸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良，體重增加緩慢等現(xiàn)象。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟配食：配制食物A：取一定量的不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物，加入含量和比例適宜的20種氨基酸；配制食物B：_；分組：_，分別稱其體重；飼喂：在相同且適宜的環(huán)境中飼喂兩組小鼠，甲組每天飼喂食物A，_；觀察：_。(3)結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論： _；_。答案(2)另取等量的不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物，加入除賴氨酸以外的19種氨基酸，其含量和比例與食物A中相同 將20只小白鼠隨機(jī)均分成甲、乙兩組乙組每天飼喂等量的食物B 分別測(cè)量甲、乙兩組小白鼠的體重，并計(jì)算體重增加量(3)若兩組小白鼠營(yíng)養(yǎng)狀況和體重基本相同，說(shuō)明賴氨酸不是小白鼠的必需氨基酸若乙組小白鼠出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良、體重減輕等癥狀，甲組正常，說(shuō)明賴氨酸是小白鼠的必需氨基酸解析實(shí)驗(yàn)步驟：配食：配食時(shí)，是否含有賴氨酸是自變量，其他19種氨基酸和食物中其他成分的含量和比例是無(wú)關(guān)變量，無(wú)關(guān)變量應(yīng)保持一致且適宜，所以取一定量的不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物，加入含量和比例適宜的20種氨基酸配制成食物A，作為對(duì)照組；另取等量的不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物，加入除賴氨酸以外的19種氨基酸，其含量和比例與食物A中相同，配制成食物B，作為實(shí)驗(yàn)組。分組：將20只小白鼠平均分成甲、乙兩組，分別稱量其體重，記錄并計(jì)算平均值。飼喂：飼喂過(guò)程中是否含有賴氨酸的食物是自變量，其他的培養(yǎng)條件是無(wú)關(guān)變量，無(wú)關(guān)變量應(yīng)保持一致且適宜，因此甲組每天飼喂適量的食物A，乙組每天飼喂與食物A等量的食物B，兩組小白鼠其他飼養(yǎng)條件相同且適宜。觀測(cè)：分別測(cè)量甲、乙兩組小白鼠的體重，并計(jì)算體重增加量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：若兩組小白鼠營(yíng)養(yǎng)狀況和體重基本相同，說(shuō)明賴氨酸不是小白鼠的必需氨基酸；若乙組小白鼠出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良、體重減輕等癥狀，甲組正常，說(shuō)明賴氨酸是小白鼠的必需氨基酸。6