高中生物第一章生物科学和我们学案新人教版必修1

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真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第一章 生物科学和我们 目标导航 1.结合教材 P2～3，举例说出生物科学与社会的关系。2.结合教材 P4～5，尝试像科 学家一样实验。 一、人类面临的问题之一：健康问题(阅读 P2～3) 1.生物科学 (1)概念：生物科学是自然科学中的基础学科之一，是研究生命现象和生命活动规律的一门 科学。 (2)生物科学对社会的影响 ①生物科学是农、林、牧、副、渔、医药卫生和环境保护，以及其他应用科学的基础。 ②生物科学对当前人类面临的诸如人口、能源、粮食、环境和健康等问题的解决具有重要作 用。当前，生物科学的发展对禽流感、心血管疾病、癌症等严重地威胁着我们的健康问题的 解决正发挥着重要作用。 2.癌症 (1)发病现状 ①发病率上升的癌症：主要是胃癌、肝癌、肺癌和白血病。 ②发病率下降的癌症：主要是宫颈癌、鼻咽癌、食管癌和女性乳腺癌。③发病率上升的原因： 主要是人口老龄化、不健康的生活方式等。 (2)防治措施 ①健康的生活方式可将癌症发病率降低 1/3。②通过早期诊断得到有效的治疗。③基因诊断 和基因治疗技术就为防治癌症和其他疾病提供新的手段。 3.传染病 (1)发病现状 ①发病率较高的传染病：主要是病毒性肝炎、肺结核、痢疾、淋病等。 ②病死率较高的传染病：主要是狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风等。 (2)病因：由病原体侵入人体引起的，它们主要属于病毒类、细菌类和寄生虫类。 (3)可采用基因诊断技术对许多传染病的病原体进行诊断。基因诊断可对防治疾病作为快速、 灵敏的诊断。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 二、像科学家一样实验：科学实验(阅读 P4～5) 1.科学家进行科学实验时，所用的科学方法有观察、测量、实验设计、收集数据和分析数据、 安全实验等。 2.对上述方法的解释 (1)观察：就是用一种或多种感官搜集信息，为提高灵敏度可以使用望远镜、光学显微镜和 电子显微镜等。在科学探究中，观察必须真实、准确并如实地记录下来，这些记录就是证据 或者数据。 (2)测量：能对被测量对象用比较精确的数据加以表示；为力求精确要多次测量求其平均值； 学习正确使用测量工具是保证测量精确的基础。此外，记录测量结果时应使用标准计量单位。 (3)实验设计：假设是根据现有证据和既往实验对将来的事件做出的推论。假设也可能出错， 必须通过实验来检验假设的正确与否。巧妙地设计实验是生物科学研究中检验假设正确性的 最佳途径。 (4)收集数据和分析数据：把分类、观察或测量得到的内容如实地记录下来的过程称为数据 收集。运用数学知识整理、分析、归纳各种数据，可能会发现事物的内在规律，得出独到的 见解的过程是在分析数据。 (5)安全实验：科学实验要确保实验安全，只有安全理解并能自觉遵守实验安全规则才能确 保实验安全。 一、人类面临的问题之一：健康问题 1.癌症 癌症也称恶性肿瘤，是发病率和死亡率很高的一类恶性疾病。 (1)引起癌症的因素 ①生物因素：主要指病毒致癌因子。 ②物理因素：主要是辐射致癌，包括紫外线、电离辐射等。 ③化学因素：如石棉、砷化物、亚硝胺、黄曲霉毒素、尼古丁等可致癌的化学物质。 (2)目前癌症治疗的常用方法 ①放疗：使用高能 X 射线或γ射线集中照射患病部位，杀死癌细胞，不适于病灶范围已扩大 的患者。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 ②化疗：主要利用抗癌剂抑制癌细胞，主要的抗癌剂为细胞分裂抑制剂等，并且副作用小。 ③手术切除。 (3)预防措施 ①避免接触物理、化学、病毒等各种致癌因子。 ②增强体质，保持心态健康，养成良好的生活习惯。 ③做到早诊断早治疗。其中，基因诊断可以快速、准确地诊断出一些癌症。 2.预防传染病的一般措施 (1)控制传染源，如对病人和疑似病人进行隔离。 (2)切断传播途径，如大搞爱国卫生运动。 (3)保护易感人群，如为提高易感人群的免疫力而进行的预防接种。 3.基因诊断 (1)原理：用放射性同位素或荧光分子标记的 DNA 分子作探针，利用 DNA 分子杂交原理，鉴 定被检测样本上的遗传信息，从而达到检测疾病的目的。 (2)检测的疾病类型 传染性疾病的病原体诊断 各种肿瘤的生物学特性的判断 遗传病的基因异常分析 (3)特点：①针对性强、特异性高；②快速、简便；③灵敏度高。 1.我国癌症死亡率人数上升的主要原因是什么？ 答案 人口老龄化、不健康的生活方式等。 2.不同的人群癌症发病率不同，这与人们的生活习惯是否有关？ 答案 有一定关系。 3.说说下列生活习惯中，哪些是不健康的生活习惯？ A.吸烟 B.远离放射源 C.酗酒 D.定期体检 E.加强体育锻炼 F.作息不规律 G.大喜大悲 H.喜食油炸食品 I.不吃霉变的食物 J.经常食用新鲜水果、蔬菜 答案 A、C、F、G、H。 4.引起传染病的病原体分别属于哪些类型的生物？请举例说明。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 答案 分别属于病毒类、细菌类和寄生类。如狂犬病的病原体属于病毒，肺结核的病原体属 于细菌，疟疾的病原体属于寄生虫。 1.已知乙肝病人的细胞中含有乙肝病毒，据有关资料统计，80%左右的肝癌患者是由乙肝病 人转变而来的，这说明( ) A.乙肝病人一定会成为肝癌患者 B.乙肝病毒可使病变的肝组织发生癌变 C.乙肝病人一定长期误食含黄曲霉毒素的物质 D.乙肝病人一定长期接触放射性物质 问题导析 (1)已知乙肝病人的细胞中含有乙肝病毒，而“80%左右的肝癌患者是由乙肝病人 转变而来的”。 (2)引起癌变的因素有生物因素、物理因素和化学因素。 (3)本题中的乙肝病毒属于引起癌变的生物因素。 (4)本题提及的黄曲霉毒素属于化学因素。 答案 B 一题多变 生活中在不知情的情况下，人最可能因下列哪一种方式感染艾滋病病毒( ) A.住旅店时，使用了病毒携带者用过的而又未及时更换的被褥 B.使用了病毒携带者用过的而又未经严格消毒的餐具 C.与病毒携带者握手 D.洗牙或补牙时，使用了病毒携带者用过的而又未经严格消毒的器械 答案 D 解析 艾滋病的传播方式有性传播、血液传播、母婴传播三种方式。洗牙或补牙使用了病毒 携带者用过的而又未经严格消毒的器械可通过血液传播。 二、像科学家一样实验：科学实验 1.研究生物科学的程序 (1)生物科学的研究大多从观察开始。 (2)在观察中提出问题。 (3)根据观察到的现象以及研究者自身的知识与经验，对所提出的问题作一个初步的解释及 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 设想，进而提出假说。 (4)对所提出的假说作出科学的预测。 (5)设计严谨的实验对预测进行检验，即用科学实验验证假说的正确与否，在生物学研究的 实验设计中要设计对照实验，要考虑实验的重复性。 (6)对实验数据进行统计分析，并得出结论。结论可能肯定所作的假说，也可能否定假说。 (7)修正假说并进一步观察，进入下一个认识周期。 2.实验设计的基本内容 基本内容 解释 实验名称 关于什么内容的实验 实验目的 要探究或者验证的某一事实 实验原理 进行实验依据的科学道理 实验对象 进行实验的主要对象 实验条件 完成该实验必需的仪器、设备、药品等条件 实验方法与步骤 实验采用的方法及必需的操作程序 实验测量与记录 对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确的记录 实验结果预 测及分析 能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因 实验结论 对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论 3.实验设计应注意的问题 (1)在掌握实验目的、原理的基础上确定实验方法。 (2)严格遵循实验设计的基本原则，准确设置对照组和变量。 (3)注意实验程序的科学性、合理性和可行性。 (4)对实验现象进行准确的观察、测量、记录。 (5)能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因，能够得出科学的实验结论。 4.观察池水中的生命世界 (1)实验目的：了解池塘水中常见的单细胞生物及其形态结构特征。 (2)材料：池塘水、温度计、pH 试纸、滴管、载玻片、盖玻片、显微镜。 (3)过程 ①用量筒量取 10 mL 池塘水，并用温度计、pH 试纸测量水的温度和酸碱度。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 ②用滴管吸取 1 滴池塘水，制作临时玻片标本。 ③分别用显微镜的低倍镜和高倍镜观察临时玻片标本，描述观察结果。 ④仔细观察并客观记录各种生物的数量及形态结构特征。 ⑤讨论交流 (4)结论：池塘水中比较常见的单细胞生物有变形虫、草履虫、眼虫和衣藻，如下图所示： 1.用科学的实验方法可以透过现象看到本质。科学家常用的实验方法有哪些？ 答案 常用的实验方法有观察、测量、实验设计、收集数据和分析数据，及科学实验需要确 保实验安全，即做到安全实验。 2.实验设计是科学实验的关键步骤，而实验设计时应遵循对照原则。请将实验中常见的对照 类型归纳出来并作以简单解释。 答案 (1)空白对照：只对实验组处理，对照组不作任何处理。 (2)自身对照：实验组与对照组均在同一对象上进行，不另设对照组。 (3)相互对照：几个实验组相互对照，不另设对照组。 (4)条件对照：对照组和实验组给予不同条件处理。 3.在对照实验中，需要遵循单一变量原则。那么，什么是变量呢？实验中常涉及到哪些变量？ 答案 在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件。根据其在实验中的作用，可分为： (1)实验变量：也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。 (2)反应变量：亦称因变量，指实验中由实验变量而引起的变化和结果，通常实验变量是原 因，反应变量是结果，二者具有因果关系。 (3)无关变量：也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条 件。 (4)额外变量：也称干扰变量，指实验中由无关变量所引起的变化和结果，显然，额外变量 会对反应变量起干扰作用。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 2.现有一植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光 是否有关，探究光的有无对该种子萌发的影响，某同学进行了如下实验：①向垫有滤纸的培 养皿中倒入适量的水，将一定量的种子放入培养皿中；②将培养皿置于黑暗，25 ℃、空气 状况适宜且相同的条件下培养一段时间，观察种子的萌发情况。你认为下列最适宜作为实验 对照组的是( ) A.另一组置于有光条件下，其他处理相同 B.另一组置于 5 ℃条件下，其他处理相同 C.另一组置于缺氧条件下，其他处理相同 D.另一组置于有光、5 ℃条件下，其他处理相同 问题导析 (1)本实验的研究目的是探究光的有无对该种子萌发的影响。 (2)实验方法采用对照实验。 (3)确定实验变量是一组有光和一组无光，其他条件应保持相同。 答案 A 一题多变 实验设计是科学实验的关键步骤，实验设计应遵循的原则不可能是( ) A.设置对照实验 B.遵循单一变量 C.平行重复 D.不考虑无关变量 答案 D 解析 在实验设计和操作中，各实验组中的无关变量应完全相同，这样就可以避免实验结果 的差异是由无关变量引起的可能性，便于清晰地研究自变量与因变量的关系。所以只要是对 实验结果有影响的变量都应在实验设计过程中加以考虑。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 我国在公共场所禁止吸烟，下列关于吸烟的叙述，不正确的是( ) A.香烟中的烟焦油属于化学致癌因素，吸烟者易患肺癌 B.少量吸烟对健康有好处 C.烟草中的有毒物质主要是尼古丁 D.吸烟主要伤害肺，对大脑功能也有损害 答案 B 2.人类的下列疾病中，与生物无关的是( ) A.流感 B.腮腺炎 C.疟疾 D.缺铁性贫血 答案 D 解析 缺铁性贫血是由于缺少铁元素引起的，与生物无关。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 3.基因诊断能够对多种疾病的病原体进行诊断，其中包括( ) ①病毒类 ②细菌类 ③寄生虫类 A.①③ B.②③ C.①② D.①②③ 答案 D 解析 不管什么疾病，只要病因与基因有关，均可应用基因诊断技术。 4.对使用观察法观察生物学现象的要求中，不必要的是( ) A.必须真实、准确 B.必须全面、细致 C.必须借助仪器 D.如实记录观察结果 答案 C 解析 观察法可不借助于仪器，直接观察。 5.医学研究表明，发霉的大豆和花生等含有的黄曲霉毒素有极强的致癌性。现用动物实验 室中的小白鼠进行验证，已提供普通饲料和添加了发霉大豆或花生粉的饲料，请完成下列 实验步骤： (1)挑选______________________________________的小白鼠若干只，均分成两组饲养。 (2)实验组喂养______________________，对照组喂养_______________________。 (3)定期检查记录小白鼠________________________________________________。 (4)对生病和死亡的小白鼠进行解剖学观察，分析后得出结论。 答案 (1)体型相当，生长状况良好 (2)添加了发霉大豆或花生粉的饲料 等量的普通饲料 (3)生长和健康状况 解析 设置对照实验，实验要遵循单一变量原则，无关变量要相同且适宜。根据题干信息欲 探究黄曲霉毒素对小白鼠的致癌情况，则有无添加发霉大豆或花生粉的饲料为自变量。实验 过程中需定时检查小白鼠患病情况，并作记录。 基础巩固 1.下列属于癌症的疾病是( ) A.白血病 B.败血症 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 C.坏血病 D.血友病 答案 A 2.在日常生活中，下列不容易引起癌症的生活习惯或工作环境是( ) A.抽烟 B.吃油炸食物或腌制食物 C.医院放射科的工作环境 D.多锻炼，心情愉快 答案 D 解析 引起癌症的外因有物理因素、化学因素和生物因素三类，其中，香烟燃烧过程中和油 炸食物产生的煤焦油、腌制食物中产生的亚硝酸盐属于化学致癌因素，而医院放射科的放射 线剂量比较高，属于物理致癌因素。多锻炼和心情愉快可以提高自身对疾病的抵抗能力。 3.据报道，某地某些不法商人将霉烂的粮食加工后廉价出售给一些建筑民工，经过工商、公 安部门的联合调查，对上述地区进行了治理整顿。霉烂的粮食不能食用的原因是其中含有大 量的致癌物质，这种物质是( ) A.黄曲霉毒素 B.二 英 C.尼古丁 D.亚硝胺 答案 A 4.哈尔滨血液肿瘤研究所某年收治了 1 500 多例儿童血液病患者，其中白血病患者高达 80%。 除了儿童与成年人相比免疫功能比较脆弱外，室内装修材料散发的有害气体也是“杀手”之 一。那么，有害气体属于哪种致癌因素( ) A.化学因素 B.物理因素 C.生物因素 D.人为因素 答案 A 解析 化学因素、物理因素、生物因素是诱发癌症的三种环境因素。 5.在显微镜下观察一滴河水，发现一些能运动的小颗粒，下列哪项可以作为判断这些绿色小 颗粒是生物的依据？( ) A.有细胞结构 B.呈绿色 C.呈球形 D.体积微小 答案 A 解析 生物的基本特征主要有：①生物能够进行新陈代谢，需要营养、进行呼吸、排出体内 产生的废物等；②都能繁殖产生后代；③能对外界刺激作出反应；④除病毒外，生物都是由 细胞构成的。判断一个物体是否是生物的依据就是看它是否具备生物的特征，在四个选项中 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 只有 A 选项描述的是生物的特征。 6.下列哪一项不是在实验设计过程中必须做到的( ) A.实验目的明确 B.实验原理正确 C.实验步骤合理 D.实验预测准确 答案 D 解析 实验结果预测仅仅是实验前，根据实验原理和实验方法对实验现象和实验结果所作的 一种或几种逻辑假设，可能正确也可能不正确。 巩固提升 7.在生物学实验中把分类、观察或测量得到的内容如实地记录下来的过程称为( ) A.数据收集 B.信息采集 C.数据分析 D.数据整理 答案 A 8.在研究光照强度对某种鸟鸣叫次数的影响实验中，下列设计不符合研究要求的是( ) A.记录一天内不同时间同一地点该种鸟鸣叫次数 B.记录同一时间不同天气该种鸟鸣叫次数 C.记录繁殖季节该种雌鸟和雄鸟鸣叫次数 D.记录不同季节同一地点该种鸟鸣叫次数 答案 C 解析 在探究实验中，应遵循单一变量原则。题干明确指出是研究光照强度对某种鸟鸣叫次 数的影响，而 C 选项的目的是研究在同一繁殖季节中雌鸟和雄鸟的鸣叫次数，与题意不符。 一天内不同时间、同一时间不同天气、不同季节同一地点的光照强度都不一样，都是研究光 照强度对某种鸟鸣叫次数产生影响的实验。 9.人们为了得到更加准确的实验数据，以反映出生物学现象所渗透的规律性本质，通常对测 量及其结果的处理要求是( ) A.随机测量、取中间值 B.随机测量、取平均值 C.测量多次、取平均值 D.测量多次、取中间值 答案 C 解析 运用多次测量取平均值的方法，误差最小、最接近实际情况。 10.生活中常常会发现：切开的梨放的时间长了，切面会变成褐色，因为梨的果肉中铁成分 很高，一旦与空气接触，铁和空气中的氧气结合，形成一种褐色物质。有人设计了如下实验， 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 下列相关说法中正确的是( ) 实验操作 实验现象 置于盐水中的梨切面 不变色 置于空气中的梨切面 变色 A.该实验的主要目的是为了探究梨变色是否与空气有关 B.该实验能证明空气中的氧气使梨切面变色 C.这是一组对照实验，实验变量是有无 NaCl D.该实验与梨切面置于两条件下的时间长短无关 答案 A 解析 明确实验中的单一变量。该实验主要探究梨切面的变色是否与空气有关，单一实验变 量是空气中的氧气的有无。在此实验中，除氧气为变量外，NaCl 的有无也是一个变量，所 以该实验无法证明氧气使梨切面变色。反应的发生需要一定的时间。 11.在中国一个偏僻的山村许多人患有食道癌。发病率比周围地区高出近百倍，这一现象已 经延续了几个世纪。外迁村民的后代发病率则明显降低。 (1)请拟定一个调查方案，目的是了解诱导发病的原因。 (2)最终调查结果是：该村不存在有害射线源和致癌的病毒等传染源。村民常吃发霉的粮食， 副食主要是腌菜和长期保存的酸菜，几乎不吃新鲜的蔬菜和水果。极少吃新鲜的肉食，肉制 品主要是易于保存的熏、腊制品。饮用水中亚硝酸盐含量较高。与邻近村落不同的还有土壤 中缺少钼元素。根据调查结果你的推论是什么？ 答案 (1)由于外迁村民的后代发病率明显降低，因此是遗传病的可能性不大，很可能是环 境中存在致癌因素。所以要根据癌症的诱导因素制订方案。 ①探测检查这一地区是否存在有害射线。 ②重点了解村民的生活方式以及生活习惯。由于是消化道癌症，因此应该侧重调查村民的饮 食习惯；调查水源和食物成分中是否含有致癌物质。 ③调查村中是否有致癌生物(如病毒)导致的传染源或传染病。 (2)初步认为是化学因素致癌，根据村民的饮水和食品可以推测致癌物质主要是亚硝酸盐。 新鲜水果和蔬菜中的维生素 C 和钼元素可能有抑制癌症发生的作用。 12.下面是科学家弗莱明发现青霉素所进行的探索实验过程。 Ⅰ.实验操作如图 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 说明：(1)在实验室里培养细菌、真菌常用琼脂配制成凝胶，平铺在培养皿里作为培养基(如 图 A)。 (2)某些细菌需要添加特殊的培养液才能正常生长(如图 B)。 Ⅱ.探索过程 细菌培养基中，偶然生出青霉素，而其周围细菌没有生长。为什么会出现这种现象？ 弗莱明作出了假设并进行了实验：把青霉菌放在培养液中培养，然后观察使用这种培养液对 细菌生长的影响。最终根据观察的现象得出了结论：这种培养液阻止了细菌的生长和繁殖。 弗莱明在持续的研究中分离出了这一物质，分析出它的特征，并把它命名为青霉素。 根据上述过程请回答： (1)作为这一实验的下列假设中，你认为最为恰当的是( ) A.青霉菌能产生有利于人类的物质 B.青霉菌污染了细菌生长的培养基 C.青霉菌可能吞噬了细菌 D.青霉菌可能产生了不利于细菌生长、繁殖的物质 (2)为了证明青霉素确实是由青霉菌产生的，而不是由培养液和培养基中的其他物质产生的， 应设计对照实验，其实验方法是_______________________________ ____________________________________________________________________。 (3)若对照实验结果为________________，则充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的 物质。 答案 (1)D (2)对照组的培养液和培养基中均不加入青霉菌，观察细菌的生长和繁殖情况 (3)细菌正常生长繁殖 解析 本题再现了科学家进行科学发现的过程。观察现象，作出假设，科学的实验设计(对 照原则、单一变量原则等)，根据实验现象得出结论。我们要学会这种思考问题的方法。 走进高考 13.面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊 霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱 性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 14 材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田园土与河沙混合， 体积比 9∶1)，大小一致的花盆…… 方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土 3 kg，并将花盆平均分成 A、B 两组。 (2)A 组 各 花 盆 中 __________________________________________ ， B 组 各 花 盆 中 ____________________________________。 (3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于_________________________________ __________________条件下培养。 (4)6 周后，_______________________________________________处理 10 d，每天观察、记 录并统计________________________。 结果预测与分析：______________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 答案 (2)接种等量的摩西球囊霉菌菌种 不接种(或接种与 A 组等量的经灭菌处理的摩西 球囊霉菌菌种) (3)相同且适宜 (4)干旱(或停止浇灌) 紫花苜蓿死亡率(或存活率，或存活天数) 结果预测与分析：A 组 紫花苜蓿死亡率明显低于 B 组。这可能是接种摩西球囊霉菌提高了紫花苜蓿的抗旱能力(或 A 组紫花苜蓿死亡率等于或高于 B 组。这可能是接种摩西球囊霉菌不能提高紫花苜蓿的抗旱 能力) 解析 本题为实验探究题。要探究接种摩西球囊霉菌后是否具有提高紫花苜蓿的抗旱能力， 需要设置对照实验，实验的自变量是摩西球囊霉菌的有无，因变量是植物体内活性氧的含量。 在设计实验时要注意单一变量原则和对照原则在实验中的应用。