高考生物大题满分技能（3）应用拆分法，设计实验思路（Word版含解析）

高考生物大题满分技能(三)　　
应用点拆分法,设计实验思路
一、高考真题
　(2021·山东等级考节选)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发,也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。
已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。
实验思路: 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。
实验现象: 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。
　“点拆分法”设计实验思路
拆分点 依据实验目的确定拆分点内容 结合题意和实验设计原则分析各拆分点的答题注意事项
实验性质 验证实验 验证类实验结果现象(结果)是唯一的,是符合逻辑事实的
实验对象 黑毛小鼠 根据实验设计中“单一变量”和“平行重复”原则,选取黑毛小鼠的生理状况应相同且为多只
自变量 是否长期束缚和有无肾上腺 自变量决定分几组。本题两个自变量,应当分四组:不做处理组(空白对照);长期束缚组;切除肾上腺组;切除肾上腺+束缚组
因变量 黑毛小鼠体毛生长情况 根据因变量选择合适的反映因变量变化的观察指标。结合题干信息,反映黑毛小鼠体毛生长情况的观察指标应包括体毛的数量和颜色
实验结果 体毛的数量和颜色的变化情况 结合题干信息及过度紧张、焦虑对体毛数量和毛色的调节机制图,确定不同组处理下黑毛小鼠体毛数量是否变少(脱发)和毛色是否变白
模板构建 1.题目特点:实验设计题往往提供实验目的、实验原理、实验材料等信息,写出实验思路,并写出预期结果和结论。2.答题模板:一般常用“点拆分法”对实验目的从实验性质、实验对象、实验方法、自变量、因变量等几个点进行拆分分析,然后依据对照原则、单一变量原则等实验设计原则进行实验思路的书写,书写时可采用以下答题模板:①选材、分组;②控制自变量;③培养、观察。3.关键点:①确定实验性质,决定实验结果和结论的预期是否需要讨论;②找准自变量,决定分组及自变量的控制和无关变量的控制;③确定合适的观察指标,决定实验结果的准确表述。
答案:实验思路:取生理状况相同的黑毛小鼠若干只,随机均分为A、B、C、D四组。A组不作处理,B组切除肾上腺,C组束缚,D组切除肾上腺并束缚,其他条件相同且适宜,饲养一段时间后,观察并记录小鼠体毛数量(生长情况)和颜色的变化
实验现象:A组小鼠的体毛无明显变化;B组小鼠的体毛增多(生长旺盛),不变白;C组小鼠脱毛且体毛变白;D组小鼠体毛增多(生长旺盛),变白(注:上述处理中A组做假手术处理,C组做假手术并束缚也可)
　规范答题不失分
评分细则 答题规则
实验思路2分。A组做假手术处理,C组做假手术并束缚也得分;设置三组:一组不处理、一组切除肾上腺、一组束缚,也得分,但实验现象不给分;小于等于两组零分;如果设置五组(多一组假手术处理),不扣分。取生理状况相同的黑毛小鼠若干只:没说具体数量就用“若干”,不能写两只、各一只等;饲养一段时间后:不能写饲养一天或几个小时后。实验现象3分。必须从体毛的数量和毛色两个方面进行描述。否则零分。 规则1.对照实验分组和自变量的控制很关键。规则2.双自变量至少需分三组,可多但不可少,假手术不做要求。规则3.题目中没说具体数量尽量用“约数”,如若干、一段时间等来表述,以防出现违背重复性原则和科学性错误。规则4.观察指标要全面,要契合题意。
二、强化训练
1.(2020·山东等级考节选)科研人员在转入光敏蛋白基因的小鼠下丘脑中埋置光纤,通过特定的光刺激下丘脑CRH神经元,在脾神经纤维上记录到相应的电信号,从而发现下丘脑CRH神经元与脾脏之间存在神经联系,即脑-脾神经通路。该脑-脾神经通路可调节体液免疫,调节过程如图1所示,图2为该小鼠CRH神经元细胞膜相关结构示意图。
已知切断脾神经可以破坏脑-脾神经通路,请利用以下实验材料及用具,设计实验验证破坏脑-脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力。简要写出实验设计思路并预期实验结果。
实验材料及用具:生理状态相同的小鼠若干只,N抗原,注射器,抗体定量检测仪器等。
实验设计思路:________________________________________。
预期实验结果: ________________________________________。
【解析】通过图1可知,光刺激可以通过脾神经激活B细胞,使机体产生抗体的数量增多。为了探究破坏脑—脾神经通路可以降低小鼠体液免疫的能力,则实验的自变量为是否切除脾神经,因变量是体液免疫产生抗体数量的变化,因此可以取生理状态相同的小鼠若干只,随机均匀分为两组,将其中一组小鼠的脾神经切断作为实验组,另外一组作为对照组,分别给两组小鼠注射相同剂量的N抗原,一段时间后检测两组小鼠抗N抗体的产生量。本题为验证性实验,预期实验结果应符合题目要求,即破坏脑—脾神经通路可以降低小鼠的体液免疫能力,因此实验组小鼠的抗N抗体产生量低于对照组的产生量。
答案:取生理状态相同的小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组小鼠的脾神经切断作为实验组,另外一组作为对照组,分别给两组小鼠注射相同剂量的N抗原,一段时间后检测两组小鼠抗N抗体的产生量　实验组小鼠的抗N抗体的产生量低于对照组的产生量
2.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。
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)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。
【解析】(1)依题意可知:本实验的自变量是垂体的有无,因变量是通过检测幼龄大鼠的体重变化来反映其生长发育的状况,其他对实验结果有影响的变量应控制相同且适宜。据此结合题意所示的实验方法(切除法)、不完善的实验步骤和实验设计应遵循的原则可知,①A组(对照组)手术但不切除垂体,B组(实验组)要切除垂体;③的内容为“每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重”。
(2)垂体分泌的促甲状腺激素可促进甲状腺的正常生长发育,调节甲状腺激素的合成和分泌。垂体分泌的生长激素和甲状腺分泌的甲状腺激素都有促进生长发育的作用,但前者主要促进生长,后者主要促进发育,二者共同协调,机体才能正常地生长发育。可见,若B组大鼠生长发育的状况不如A组,则是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的生长激素和促甲状腺激素。
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
3.某同学为了验证胰岛素的生理作用,葡萄糖和胰高血糖素都能有效缓解低血糖症状的作用进行实验。他准备了若干生理状况相同的实验小鼠,适宜浓度的胰岛素溶液、胰高血糖素溶液、葡萄糖溶液等(可以自行补充)。请你帮该同学完善实验思路,并预期实验结果。(注意设置对照实验,分两次向小鼠腹腔注射不同物质来进行实验,以小鼠的生理状态来反映血糖的高低)
实验思路:___________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
预期实验结果:第一次注射后,_______________________________________;
第二次注射后, _______________________________________。
【解析】根据题意分析,该实验的目的是验证胰岛素具有降血糖的作用,而葡萄糖和胰高血糖素都能有效缓解低血糖症状,根据实验的对照性原则和单一变量原则设计实验:
步骤一:将禁食一段时间的实验小鼠随机分为A、B、C、D四组,A组腹腔注射生理盐水,B、C、D三组均腹腔注射等量胰岛素溶液,一段时间后,观察各组小鼠的生理状态。
步骤二:B、C、D三组出现相应症状后进行第二次注射,给B组腹腔注射生理盐水、给C组注射胰高血糖素、给D组注射葡萄糖,一段时间后,观察各组小鼠的生理状态。
预期实验结果:第一次注射后,A组小鼠正常,B、C、D三组出现反应迟钝、嗜睡等症状;第二次注射后,B组症状无法缓解,而C、D两组小鼠都恢复正常。
答案:将禁食一段时间的实验小鼠随机分为A、B、C、D四组,A组腹腔注射生理盐水,B、C、D三组均腹腔注射等量胰岛素溶液,一段时间后,观察各组小鼠的生理状态;B、C、D三组出现相应症状后进行第二次注射,给B组腹腔注射生理盐水、给C组注射胰高血糖素、给D组注射葡萄糖,一段时间后,观察各组小鼠的生理状态A组小鼠正常,B、C、D三组出现反应迟钝、嗜睡等症状　B组症状无法缓解,而C、D两组小鼠都恢复正常
　　　【加固训练】
　　塑化剂事件的出现,使我们认识到塑化剂对人体的危害。 有人猜测塑化剂的作用类似于雌性激素,可能会引发性早熟。 请设计实验探究上述猜测是否正确。(说明:性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标)
(1)实验目的:探究塑化剂的作用是否类似于雌性激素,可引发性早熟。
(2)实验原理:略。
(3)实验材料和用具:同种　　　　　　　雌鼠若干、含适量浓度塑化剂的饲料(甲)、 　　　　　　　　　　　的饲料(乙)、普通饲料(丙)等。
(4)实验设计思路: ______________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)如果猜测正确,则实验结果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】(3)雌鼠的生长状态一致,所以需要选择同种同龄、幼年雌鼠若干、含适量浓度塑化剂的饲料、含适量雌性激素的饲料、普通饲料。
(4)实验设计思路:将实验中的同种同龄、幼年雌鼠随机分成A、B、C三组,A组每天饲喂饲料甲,B组每天饲喂等量的饲料乙,C组每天饲喂等量的饲料丙,在相同且适宜的条件下培养一段时间,观察记录小鼠的初次发情时间。
(5)如果猜测正确,由于塑化剂和雌性激素可以促进小鼠性成熟,则实验结果是A、B组的发情时间早于C组。
答案:(3)同龄、幼年　含适量雌性激素
(4)将实验中的同种同龄、幼年雌鼠随机分成A、B、C三组,A组每天饲喂饲料甲,B组每天饲喂等量的饲料乙,C组每天饲喂等量的饲料丙,在相同且适宜的条件下培养一段时间,观察记录小鼠的初次发情时间
(5)A、B组的发情时间早于C组
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