2023高考一輪復(fù)習(xí)生物學(xué) 核心素養(yǎng)微專題(四) 科學(xué)方法(3)　實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測

核心素養(yǎng)微專題(四)|科學(xué)方法(3)實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(2019·海南卷)在適宜條件下，測得的某植物根細(xì)胞對(duì)a、b兩種物質(zhì)的吸收速率與外界溶液中這兩種物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖所示(a、b兩條曲線分別代表植物根細(xì)胞對(duì)不同濃度a、b兩種物質(zhì)的吸收速率)?；卮鹣铝袉栴}。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)a是通過自由擴(kuò)散跨膜運(yùn)輸?shù)?。自由擴(kuò)散的含義是__________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)外界溶液中b的濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，再增加b的濃度，根細(xì)胞對(duì)b的吸收速率不再增加?？赡艿脑蚴莀_____________。物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞載體數(shù)量飽和解析：(1)物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞即自由擴(kuò)散，該過程不需要載體和能量，受細(xì)胞內(nèi)外濃度差的影響。(2)由圖可知，b可能是協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸，b需要載體協(xié)助，當(dāng)外界溶液中b的濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，載體數(shù)量飽和，再增加b的濃度，根細(xì)胞對(duì)b的吸收速率不再增加。(3)王同學(xué)據(jù)圖認(rèn)為b的跨膜運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸，李同學(xué)認(rèn)為是協(xié)助擴(kuò)散。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定王同學(xué)的判斷是否正確。要求簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論。答案：(3)實(shí)驗(yàn)思路：將長勢相同的某植物根細(xì)胞平均分為兩組，甲組放在有氧條件下，乙組放在無氧條件下，將甲乙兩組植物根細(xì)胞放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后，分別測定根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率。結(jié)果及結(jié)論：若甲組根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率大于乙組，則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸；若甲組和乙組根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率大致相同，則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散。解析：(3)協(xié)助擴(kuò)散與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別在于前者不需要消耗能量，后者需要消耗能量。有氧呼吸產(chǎn)生的能量較多，無氧呼吸產(chǎn)生的能量較少，故實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的自變量是有無氧氣，因變量是細(xì)胞對(duì)b的吸收速率。實(shí)驗(yàn)思路：將長勢相同的某植物根細(xì)胞平均分為兩組，甲組放在有氧條件下，乙組放在無氧條件下，將甲乙兩組植物根細(xì)胞放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后，分別測定根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率。結(jié)果及結(jié)論：若甲組根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率大于乙組，則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸；若甲組和乙組根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率大致相同，則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散。1．實(shí)驗(yàn)思路的確定關(guān)鍵點(diǎn)1：根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)提供的材料、用具等信息找到自變量。關(guān)鍵點(diǎn)2：合理分組，通過分組來設(shè)置對(duì)照，注意既要保證單一變量的操作，又要確保無關(guān)變量在條件一致、適宜中進(jìn)行。關(guān)鍵點(diǎn)3：關(guān)注因變量的檢測。一般來說，一個(gè)實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)因變量，也就只需要一個(gè)檢測指標(biāo)，有些實(shí)驗(yàn)可能有多個(gè)檢測指標(biāo)。2．實(shí)驗(yàn)步驟書寫——“三部曲”注意：實(shí)驗(yàn)思路與實(shí)驗(yàn)步驟是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前必須確定的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)思路是“粗線條”的思考過程，實(shí)驗(yàn)步驟是“細(xì)節(jié)化”的操作流程，二者都能很好地反映出考生的實(shí)驗(yàn)與探究能力。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論的預(yù)測與分析(1)首先要明確該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。(2)倒推法推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果①探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測對(duì)應(yīng)假設(shè)，常需要分類討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論要根據(jù)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。②驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與相應(yīng)結(jié)論只需要考慮一種情況。一般只有一個(gè)結(jié)果和一個(gè)相應(yīng)的結(jié)論，且結(jié)論就在題目中，如“驗(yàn)證……”“證明……”等。實(shí)驗(yàn)結(jié)論對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膽?yīng)得出肯定結(jié)論。1．某校生物興趣小組利用“小液流法”估測黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度。實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果如下：①配制具有一定濃度梯度的蔗糖溶液。②取12支干燥潔凈的帶塞小試管，分成甲、乙兩組，每組試管依次編為1～6號(hào)。向甲、乙兩組相同編號(hào)的試管中加入相同濃度的蔗糖溶液4mL，迅速塞緊試管，備用。③取大小相似的黑藻葉片60片，隨機(jī)均分為6組，分別加入甲組的6支試管中，并塞緊試管。放置20min，期間多次搖動(dòng)試管。再向甲組每支試管中均加入微量甲烯藍(lán)粉末(忽略對(duì)蔗糖濃度的影響)，充分搖勻。④將乙組蔗糖溶液搖勻，用彎頭毛細(xì)吸管從甲組試管中吸取少量藍(lán)色溶液，插入乙組相同編號(hào)試管內(nèi)的溶液中部，從毛細(xì)吸管一端輕輕擠出1小滴藍(lán)色溶液(如圖)。觀察藍(lán)色小滴的升降情況，并做好記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：乙組試管編號(hào)123456加入的蔗糖溶液濃度/(mol·L－1)0.050.100.150.200.250.30藍(lán)色小滴升降情況↓↓↓↑↑↑(1)步驟②中，裝有不同濃度蔗糖溶液的試管要及時(shí)塞緊的目的是________________________________________，步驟③中“放置20min，期間多次搖動(dòng)試管”的操作目的是________________________________________________________________________。防止水分蒸發(fā)而導(dǎo)致蔗糖溶液濃度發(fā)生改變使黑藻葉片細(xì)胞充分吸水或失水，并使試管中各處溶液濃度相同(合理即可)解析：(1)步驟②中，裝有不同濃度蔗糖溶液的試管要及時(shí)塞緊的目的是防止水分蒸發(fā)而導(dǎo)致蔗糖溶液濃度發(fā)生改變，步驟③中“放置20min，期間多次搖動(dòng)試管”的目的是使黑藻葉片細(xì)胞充分吸水或失水，并使試管中各處溶液濃度相同。(2)乙組試管1、2、3中藍(lán)色小滴均下降，其中下降最慢的是試管_____中的藍(lán)色小滴。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可估測黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度范圍是____________________(填對(duì)應(yīng)的蔗糖溶液濃度)。若要使估測結(jié)果更準(zhǔn)確，則進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的基本思路是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。30.15～0.20mol·L－1在0.15mol·L－1和0.20mol·L－1之間設(shè)置更小的濃度梯度的蔗糖溶液，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，直至觀察到藍(lán)色小滴恰好不移動(dòng)的試管，該蔗糖溶液濃度與黑藻葉片細(xì)胞液濃度相當(dāng)解析：(2)乙組試管1、2、3中藍(lán)色小滴均下降，原因是甲組試管1、2、3中黑藻葉片的細(xì)胞液濃度大于蔗糖溶液濃度，細(xì)胞吸水，導(dǎo)致試管中蔗糖溶液濃度上升，藍(lán)色小滴濃度大于乙組相同編號(hào)試管內(nèi)溶液的濃度。由于甲組3號(hào)試管中黑藻葉片吸水量最少，故乙組試管3中的藍(lán)色小滴下降最慢。乙組試管4、5、6中藍(lán)色小滴均上升，原因是甲組試管4、5、6中黑藻葉片的細(xì)胞液濃度小于蔗糖溶液濃度，細(xì)胞失水，導(dǎo)致試管中蔗糖溶液濃度下降，藍(lán)色小滴濃度小于乙組相同編號(hào)試管內(nèi)溶液的濃度。(3)由分析可知，黑藻葉片細(xì)胞的細(xì)胞液濃度范圍是0.15～0.20mol·L－1。若要使估測結(jié)果更準(zhǔn)確，則應(yīng)在0.15mol·L－1和0.20mol·L－1之間設(shè)置更小的濃度梯度的蔗糖溶液，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，直至觀察到藍(lán)色小滴恰好不移動(dòng)的試管，該蔗糖溶液濃度與黑藻葉片細(xì)胞液濃度相當(dāng)。2．高等植物流蘇，葉片呈綠色，研究人員選取長勢相同的流蘇幼苗20株，均分為甲、乙兩組，甲組放在濃度為40g·L－1KNO3溶液中培養(yǎng)，乙組放在濃度為60g·L－1KNO3溶液中培養(yǎng)，其他條件均相同且適宜，如圖為不同處理時(shí)間流蘇幼苗的鮮重變化情況，請(qǐng)回答下列問題：(1)流蘇幼苗能夠發(fā)生滲透作用的條件是具有____________和________________________。(2)流蘇幼苗在不同濃度的KNO3溶液處理下，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，兩組幼苗鮮重均降低，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的“質(zhì)”是指__________。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，___________(填“甲組”“乙組”或“甲組和乙組”)根系通過______運(yùn)輸吸收K＋和NO進(jìn)入液泡，此運(yùn)輸方式體現(xiàn)了液泡膜具有__________性。(3)若繼續(xù)培養(yǎng)一周，乙組幼苗死亡，原因是_______________________________________________________。原生質(zhì)層原生質(zhì)層兩側(cè)有濃度差原生質(zhì)層甲組和乙組主動(dòng)選擇透過60g·L－1KNO3溶液濃度過大導(dǎo)致流蘇細(xì)胞過度失水死亡解析：(1)流蘇幼苗能夠發(fā)生滲透作用的條件是具有原生質(zhì)層和原生質(zhì)層兩側(cè)有濃度差。(2)流蘇幼苗在不同濃度的KNO3溶液處理下，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，兩組幼苗鮮重均降低使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的“質(zhì)”是指原生質(zhì)層。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，甲組和乙組幼苗根系通過主動(dòng)運(yùn)輸吸收K＋和NO進(jìn)入液泡，此運(yùn)輸方式體現(xiàn)了液泡膜的選擇透過性。(3)若繼續(xù)培養(yǎng)一周，乙組幼苗死亡，原因是60g·L－1KNO3溶液濃度過大導(dǎo)致流蘇細(xì)胞過度失水。(4)圖中2～4h時(shí)，甲組細(xì)胞在失去水分的同時(shí)還能吸收礦質(zhì)離子。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，材料如下：甲組幼苗葉片、40g·L－1的KNO3溶液、清水、載玻片、顯微鏡、蔗糖溶液，請(qǐng)選擇實(shí)驗(yàn)材料證明該觀點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)步驟：___________________________________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：________________________________________。①取一干凈的載玻片，在中央加入1滴40g·L－1的KNO3溶液；②撕取甲組幼苗葉片外表皮，平展于液滴中，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡下觀察細(xì)胞先出現(xiàn)質(zhì)壁分離，后慢慢質(zhì)壁分離復(fù)原解析：(4)該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞仍然能吸收礦質(zhì)離子，原理是發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞，可以吸收無機(jī)鹽離子使細(xì)胞液滲透壓升高，進(jìn)而使細(xì)胞吸水而發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。因此實(shí)驗(yàn)步驟如下：①取一干凈的載玻片，在中央加入1滴40g·L－1的KNO3溶液；②撕取甲組幼苗葉片外表皮，平展于液滴中，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡下觀察。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：細(xì)胞先出現(xiàn)質(zhì)壁分離，后慢慢質(zhì)壁分離復(fù)原。由此證明了細(xì)胞失水和吸收礦質(zhì)元素離子是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程。3．現(xiàn)有兩瓶質(zhì)量分?jǐn)?shù)均是30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知葡萄糖分子可以透過半透膜，蔗糖分子不能透過。請(qǐng)回答以下問題：(1)A同學(xué)依據(jù)葡萄糖和蔗糖是否為還原糖進(jìn)行鑒別。鑒定還原糖所用的試劑是__________，使用該試劑時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)是_______________________________、__________。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論是若試管中溶液出現(xiàn)___________，則為葡萄糖溶液，否則為蔗糖溶液。斐林試劑等量的斐林試劑甲液與乙液混合水浴加熱磚紅色沉淀解析：(1)鑒定還原糖應(yīng)用斐林試劑，在使用斐林試劑鑒定時(shí)，應(yīng)先將甲液和乙液等量混合，且反應(yīng)進(jìn)行時(shí)需要水浴加熱。葡萄糖是還原糖，能將藍(lán)色的Cu(OH)2還原成磚紅色的Cu2O，向葡萄糖溶液中加入斐林試劑并水浴加熱后會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀，蔗糖不是還原糖，溶液中不出現(xiàn)磚紅色沉淀。(2)B同學(xué)把體積相同的葡萄糖與蔗糖溶液用半透膜隔開(如圖1所示)，在一段時(shí)間內(nèi)，乙液面的變化情況是________________，最后乙液面______(填“高于”“低于”或“等于”)甲液面。先下降后上升高于解析：(2)開始時(shí)，雖然兩種溶液的質(zhì)量濃度相同，但由于蔗糖的相對(duì)分子質(zhì)量較葡萄糖大，分子間隙大，單位體積內(nèi)所容納的水分子多，故水分子從乙側(cè)更多地流向甲側(cè)。與此同時(shí)，葡萄糖透過半透膜進(jìn)入乙