高考生物第二輪專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)寶典 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的基本原則 新人教版

1、（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的基本原則 （新課標(biāo)）（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的基本原則明確目的性原則科學(xué)性原則可行性原則 空白對(duì)照 自身對(duì)照對(duì)照性原則 條件對(duì)照相互對(duì)照單因子變量原則與等量原則等量原則和平行原則重復(fù)原則隨機(jī)性原則4對(duì)照性原則：對(duì)照原則，是指實(shí)驗(yàn)中要設(shè)置對(duì)照組實(shí)驗(yàn)，以消除或減少實(shí)驗(yàn)誤差，鑒別實(shí)驗(yàn)中的處理因子（單因子）同非處理因子的差異。通常采用的是空白對(duì)照，即不給對(duì)照組以任何處理（相對(duì)實(shí)驗(yàn)組），實(shí)際上對(duì)對(duì)照組還是要做一定的處理，只是不加對(duì)實(shí)驗(yàn)組的處理因子（單因子）。實(shí)驗(yàn)中的無(wú)關(guān)變量很多，必須嚴(yán)格控制，要平衡和消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是消除無(wú)關(guān)變量影響的有效方法。（1）對(duì)照的四種

2、類(lèi)型： 類(lèi)型 設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn) 實(shí)例空白對(duì)照不給對(duì)照組以任何處理如要驗(yàn)證甲狀腺激素的作用，則對(duì)照組動(dòng)物不做任何處理，讓其自然生長(zhǎng)自身對(duì)照實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組都是在同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象上進(jìn)行植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)，在同一裝片中先后進(jìn)行。對(duì)照組即正常的洋蔥表皮細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)組即質(zhì)壁分離和復(fù)原的細(xì)胞是同一組細(xì)胞條件對(duì)照給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，或者說(shuō)這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的在“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”的實(shí)驗(yàn)中，采用等組實(shí)驗(yàn)法，甲組為實(shí)驗(yàn)組（飼喂甲狀腺激素）乙組為條件對(duì)照（飼喂甲狀腺激素抑制劑）；不飼喂藥劑的是空白對(duì)照組相互對(duì)照不單獨(dú)設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)照植物向重力性生

3、長(zhǎng)的向性實(shí)驗(yàn)中，將玉米種子放置在不同的方向（2）“實(shí)驗(yàn)組”與“對(duì)照組”的確認(rèn)：一個(gè)實(shí)驗(yàn)通常分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。一般情況下，把改變實(shí)驗(yàn)變量處理的一組稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)組：處于正常狀態(tài)的一組（沒(méi)有改變實(shí)驗(yàn)變量）稱(chēng)為對(duì)照組。例：為了證明土壤中的微生物能分解（降解）農(nóng)藥，必須將含農(nóng)藥的土壤分為兩等份，裝入兩個(gè)大小相同的容器甲、乙中，甲組高溫滅菌，乙組不做處理。兩個(gè)容器中的土壤里有無(wú)微生物就成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的單因子，甲組（對(duì)照組）就是乙組（實(shí)驗(yàn)組）的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。5單因子變量原則和等量原則：等量原則與單因子變量原則是完全統(tǒng)一的。只不過(guò)強(qiáng)調(diào)的側(cè)面不同，單因子變量原則強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)變量的單一性，而等量性原則強(qiáng)調(diào)的是除了實(shí)驗(yàn)變量

4、之外的一切對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的無(wú)關(guān)變量必須相同，以平衡和消除無(wú)關(guān)變量對(duì)結(jié)果的影響，需要強(qiáng)調(diào)的是這些無(wú)關(guān)變量在進(jìn)行嚴(yán)格控制時(shí)，不但要等量，而且是在適宜條件下的等量，常態(tài)條件下的等量。（1）理解實(shí)驗(yàn)控制中的變量是正確設(shè)置對(duì)照的基礎(chǔ)： 對(duì)照的目的就在于消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果只受實(shí)驗(yàn)變量的影響。（2）自變量、無(wú)關(guān)變量與因變量之間的關(guān)系如下圖所示： （3）掌握控制實(shí)驗(yàn)變量的基本方法加法原理和減法原理： 對(duì)照實(shí)驗(yàn)中設(shè)法排除某種因素對(duì)研究對(duì)象的影響，同時(shí)盡量保持研究對(duì)象的穩(wěn)定，從而對(duì)被減去的因素進(jìn)行研究。（4）教材中相關(guān)實(shí)驗(yàn)（部分）中的變量： 實(shí)驗(yàn) 自變量 因變量 無(wú)關(guān)變量比較過(guò)氧化氫酶和F

5、e3+的催化效率催化劑的種類(lèi)（過(guò)氧化氫酶、Fe3+）催化效率的高低（以點(diǎn)燃但無(wú)火焰的衛(wèi)生香燃燒的猛烈程度或氣泡產(chǎn)生速度表示）試管等用具的潔凈度、環(huán)境溫度、相同材料的量、各種試劑的量、反應(yīng)時(shí)間等探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖水解的作用底物的種類(lèi)（淀粉、蔗糖）淀粉酶將淀粉水解（處理后加斐林試劑，加熱出現(xiàn)磚紅色沉淀），但不能水解蔗糖（處理后加斐林試劑并加熱，無(wú)磚紅色沉淀出現(xiàn)）淀粉與蔗糖溶液的量、水浴的溫度與處理時(shí)間、斐林試劑的使用量與加熱時(shí)間、操作程序等溫度對(duì)酶活性的影響溫度（60°C熱水、沸水、冰塊）加碘液后溶液顏色的變化試管的潔凈度、淀粉溶液的量、不同溫度的處理時(shí)間長(zhǎng)短、操作的程序、碘液的加入

6、量等觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原外界溶液的濃度（高滲及低滲溶液）質(zhì)壁分離（液泡失水縮小、顏色變深、原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離）；質(zhì)壁分離復(fù)原（液泡恢復(fù)原狀、顏色變淺、原生質(zhì)層恢復(fù)原狀）溶液的種類(lèi)及濃度、分離與復(fù)原現(xiàn)象的觀察時(shí)間、裝片的潔凈度及臨時(shí)裝片的制作、材料的選擇等植物向性運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和觀察是否單側(cè)光照（黑暗、單側(cè)光照、均勻光照）改變幼苗的空間位置以接受重力影響幼苗的彎曲狀況根的彎曲方向幼苗的種類(lèi)及生長(zhǎng)狀況、環(huán)境溫度、培養(yǎng)條件、處理的部位、裝置的合理性等萌發(fā)種子的種類(lèi)及萌發(fā)狀況、環(huán)境溫度、培養(yǎng)條件等研究性課題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)觀察生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響生長(zhǎng)素（或類(lèi)似物）的不同濃度扦插

7、枝條的生根狀況的差異果實(shí)的發(fā)育狀況的差異落花落果狀況在使用前后的差異實(shí)驗(yàn)材料的一致性、激素濃度的準(zhǔn)確性、處理時(shí)間的一致性等6等量原則和平行原則等量原則和平行原則，即把實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組中的同種實(shí)驗(yàn)材料平均兩等份，并在相同的條件下同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察其單因子對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中除了單因子外，其他實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)該做到實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組一致。7重復(fù)原則重復(fù)原則。即在同樣實(shí)驗(yàn)條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，或一次多做幾組實(shí)驗(yàn)，觀察單因子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。這樣做更有說(shuō)服力，更具有科學(xué)性。例：孟德?tīng)栐谥参镫s交實(shí)驗(yàn)中，選擇了7對(duì)相對(duì)性狀，重復(fù)做一樣的雜交實(shí)驗(yàn)，分別獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，獲得了同樣的結(jié)果。再用其他植物或動(dòng)物

8、也做一樣的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果也是一樣，才總結(jié)出遺傳的基本規(guī)律。任何實(shí)驗(yàn)必須有足夠?qū)嶒?yàn)次數(shù)，才能避免結(jié)果的偶然性，使得出的結(jié)論準(zhǔn)確、科學(xué)。在實(shí)驗(yàn)中也可以通過(guò)在一組實(shí)驗(yàn)中同時(shí)處理多個(gè)材料來(lái)體現(xiàn)重復(fù)性原則。8隨機(jī)性原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的隨機(jī)性原則是指被研究的樣本是從總體中任意抽取的。這樣做是由于：（1）可以消除或減少系統(tǒng)誤差，使顯著性測(cè)驗(yàn)有意義；（2）平衡各種條件，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的偏差。典例分析為驗(yàn)證光是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必要條件，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：選擇生長(zhǎng)狀況一致的小麥幼苗200株，隨機(jī)均分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，分別處理并預(yù)期結(jié)果。下面是關(guān)于實(shí)驗(yàn)組或?qū)φ战M的處理方法和預(yù)期結(jié)果的幾種組合，其中正確的是（ ）實(shí)

9、驗(yàn)組 對(duì)照組 黑暗中培養(yǎng) 在光下培養(yǎng) 生長(zhǎng)良好 生長(zhǎng)不良A B C D【分析】B對(duì)照的目的就在于消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果只受實(shí)驗(yàn)變量的影響。實(shí)驗(yàn)組處理組（加某種因素或減掉某種因素）；對(duì)照組未處理組（自然組或常態(tài)組）如。例2.2007·江蘇卷圖4-2-1為探究CO2是否為植物光合作用原料的實(shí)驗(yàn)裝示意圖。其中a為實(shí)驗(yàn)裝置，b為對(duì)照裝置。有關(guān)用塑料袋扎緊花盆的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是（ ） 圖4-2-1A確保植物與外界空氣進(jìn)一步隔絕B排除土壤中微生物代謝活動(dòng)的干擾C防止NaOH溶液對(duì)植物根系的影響D避免土壤中自養(yǎng)微生物光合作用形成淀粉【分析】B考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則應(yīng)用的有關(guān)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)的目

10、的是探究CO2是否為植物光合作用原料，從題中所給的圖看，此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則、單一變量原則。裝置a、b的不同在于a中無(wú)二氧化碳（NaOH吸收二氧化碳），b中有二氧化碳（蒸餾水不能吸收二氧化碳）。為減少其他因素的干擾，用塑料袋扎緊花盆排除了土壤中微生物代謝活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 圖4-2-2例3.在探究pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，溫度和pH分別屬于（ ）A.自變量和因變量 B.無(wú)關(guān)變量和因變量C.無(wú)關(guān)變量和自變量 D.因變量和自變量【分析】C在探究pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，pH為自變量，酶活性為因變量，如圖4-2-2示。那么溫度和其他條件均是無(wú)關(guān)變量（處于適宜條件下）。例4

11、.2009·天津卷酵母菌中植酸酶的活性較高。提純的植酸酶需做活性條件測(cè)定，圖4-2-3為測(cè)定結(jié)果。圖中的自變量可為_(kāi)（答一種）；因變量可以通過(guò)測(cè)定_來(lái)表示。 圖4-2-3【分析】從題干可知酵母菌中植酸酶的活性為因變量，酶的活性可以體現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)植酸的降解量（或植酸降解產(chǎn)物的生成量）。而影響酶活性的因素（自變量）為溫度或pH值。【答案】溫度（或pH）單位時(shí)間內(nèi)植酸的降解量（或植酸降解產(chǎn)物的生成量）例5.2009·上海卷將對(duì)胰島素不敏感而導(dǎo)致糖尿病的肥胖老鼠分成兩組，實(shí)驗(yàn)組服用阿司匹林，對(duì)照組未服用。三周后給兩組老鼠注射一定劑量的胰島素，測(cè)量2小時(shí)內(nèi)血糖濃度變化，結(jié)果圖4-2

12、-4所示。該實(shí)驗(yàn)表明（ ） 圖4-2-4A阿司匹林可以提高實(shí)驗(yàn)老鼠的血糖濃度B對(duì)照組老鼠對(duì)胰島素更敏感C阿司匹林可以提高實(shí)驗(yàn)老鼠對(duì)胰島素的敏感性D注射胰島素后兩組老鼠血糖濃度在60分鐘內(nèi)均明顯下降【分析】C對(duì)胰島素不敏感的肥胖老鼠分成兩組后，服用阿司匹林的實(shí)驗(yàn)組三周后注射胰島素可使血糖濃度明顯下降，而對(duì)照組血糖濃度改變不明顯，說(shuō)明阿司匹林可提高老鼠對(duì)胰島素的敏感度。例6.2008·全國(guó)卷為了確定某種礦質(zhì)元素是否是植物的必需元素，應(yīng)采用的方法是（ ）A檢測(cè)正常葉片中該礦質(zhì)元素的含量B分析根系對(duì)該礦質(zhì)元素的吸收過(guò)程C分析環(huán)境條件對(duì)該礦質(zhì)元素的吸收的影響D觀察含全部營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)液中去掉該礦質(zhì)

13、元素前、后植株生長(zhǎng)發(fā)育狀況【分析】D該題可以作為自身對(duì)照。判斷元素是否必需元素通常用溶液培養(yǎng)法。在人工配制的完全培養(yǎng)液中，除去某種礦質(zhì)元素，然后觀察植物的生長(zhǎng)發(fā)育情況：如果植物的生長(zhǎng)發(fā)育仍正常，說(shuō)明該元素不是植物所必需的；如果植物的生長(zhǎng)發(fā)育不正常（出現(xiàn)特定的缺乏癥狀），且只有補(bǔ)充了該種元素（其他元素?zé)o效）后，植物的生長(zhǎng)發(fā)育又恢復(fù)正常（癥狀消失），說(shuō)明該元素是必需的礦質(zhì)元素。例7.2010·北京卷在驗(yàn)證生長(zhǎng)素類(lèi)似物A對(duì)小麥胚芽鞘（幼苗）伸長(zhǎng)影響的實(shí)驗(yàn)中，將如圖1所示取得的切段浸入蒸餾水中1小時(shí)后，再分別轉(zhuǎn)入5種濃度的A溶液（實(shí)驗(yàn)組）和含糖的磷酸鹽緩沖液（對(duì)照組）中。在23的條件下，避光

14、振蕩培養(yǎng)24小時(shí)后，逐一測(cè)量切段長(zhǎng)度（取每組平均值），實(shí)驗(yàn)進(jìn)行兩次，結(jié)果見(jiàn)圖2。 圖1實(shí)驗(yàn)材料（切段）截取示意圖 圖2用不同濃度的A溶液處理切段的結(jié)果（n=7）圖4-2-5請(qǐng)分析并回答：（1）生長(zhǎng)素類(lèi)似物是對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有重要_作用的一類(lèi)化合物。本實(shí)驗(yàn)中_mg/L濃度的溶液促進(jìn)切段伸長(zhǎng)的效果最明顯。（2）振蕩培養(yǎng)的目的是：增加溶液中的_以滿(mǎn)足切段細(xì)胞呼吸的需求；使切段與溶液成分接觸更_。(3)生長(zhǎng)素類(lèi)似物A溶解于_中，以得到5種濃度的A溶液。切段浸泡在蒸餾水中的目的是減少_對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。(4)圖2中，對(duì)照組切段的平均長(zhǎng)度是_mm。濃度為0001mg/L的溶液對(duì)切段伸長(zhǎng)_（選填“有”或“無(wú)”

15、）促進(jìn)作用；與濃度為1 mg/L的結(jié)果相比。濃度為10mg/L的溶液對(duì)切段的影響是_。(5)圖2中，濃度為01mg/L時(shí)實(shí)驗(yàn)二所得數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)一偏差較大，在做原始記錄時(shí)對(duì)該數(shù)據(jù)應(yīng)_(選填下列選項(xiàng)前的字母)。A舍棄 B修改 C如實(shí)填寫(xiě)為檢驗(yàn)該濃度下相關(guān)數(shù)據(jù)的可靠性，還應(yīng)_?！痉治觥浚?）生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)植物的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用。由圖2可看出在濃度為1mg/L時(shí)兩次實(shí)驗(yàn)切段平均長(zhǎng)度都最高。因此1mg/L促進(jìn)切段伸長(zhǎng)的效果最明顯。（2）振蕩的作用是增加氧氣，使切段與溶液成分接觸更均勻。（3）生長(zhǎng)素類(lèi)似物A溶液作為實(shí)驗(yàn)組應(yīng)該與對(duì)照組存在單一變量，在這里單一變量為生長(zhǎng)素類(lèi)似物的濃度，對(duì)照組的生長(zhǎng)素類(lèi)似物濃度為0，其他的成分應(yīng)該一樣。因?yàn)閷?duì)照組是含糖的磷酸鹽緩沖液，所以生長(zhǎng)素類(lèi)