2017高中生物試驗設計專題復習

1、2017高中生物實驗設計專題復習W1實驗設計的一般程序：1.1 明確實驗目的；1.2分析實驗原理；1.3選擇材料用具；1.4設計實驗步驟；1.5預測實驗結果；1.6 觀察收集數據；1.7分析推理得出結論。2實驗設計遵循的原則：單一變量原則自變量與因變量自變量是實驗中由實驗者操縱的因素或條件，而因變量是指由實驗變量而引起的變化結果，二者之間是前因后果的關系。實驗的目的就在于獲得和解釋前因與后果。例：關于“唾液淀粉酶水解淀粉”的實驗中，“低溫（冰塊）、適溫（37C）、高溫（沸水）就是實驗變量，而這些變量引起的實驗變化結果就是反應變量。該實驗旨在獲得和解釋溫度變化（自變量）與酶的活性（因變量）的因果

2、關系。無關變量與額外變量無關變量是指實驗中除實驗變量外的影響實驗結果與現象的因素或條件。由無關變量引起的變化結果就叫額外變量。它們之間也是前因后果的關系。但它們的存在對實驗與反應變量的獲得起干擾作用。例如：“唾液淀粉酶實驗”中，除實驗變量（溫度）外，試管的潔凈程度、唾液的新鮮程度、淀粉濃度、溫度處理的時間長短等等就屬于無關變量。如無關變量中的任何一個或幾個對三組實驗不等同、不均衡，就會產生額外變量，影響實驗的真實結果。實驗變量，或稱自變量，指實驗假設中涉及的給定的研究因素。反應變量，或稱因變量，指實驗變量所引起產生的結果或結論。而其他對反應變量有影響的因素稱之為無關變量，觀察其對實驗結果的影響

3、。強調：不論一個實驗有幾個實驗變量，都應確定一個實驗變量對應觀測一個反應變量，這就是單一變量原則，它是處理實驗中的復雜關系的準則之一。對照性原則對照實驗是指除所控因素外其它條件與被對照實驗完全相等的實驗?？瞻讓φ湛瞻讓φ帐侵覆蛔鋈魏螌嶒炋幚淼膶ο蠼M。如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實驗中，實驗組滴加了唾液淀粉酶液，而對照組只加了等量的蒸儲水，起空白對照。條件對照條件對照是指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的，或不是所要研究的處理因素。即雖給對照組施以部分實驗因素，但不是所研究的實驗處理因素；這種對照方法是指不論實驗組還是對照組的對

4、象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對立的結論，以驗證實驗結論的正確性。例，“動物激素飼喂小動物”實驗，其實驗設計方案是：甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）；乙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）；丙組：不飼喂藥劑（空白對照組）。顯然，乙組為條件對照。該實驗既設置了條件對照，又設置了空白對照，通過比較、對照，更能充分說明實驗變量-甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育。自身對照自身對照是指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照。如“植物細胞質壁分離和復原”實驗，則是典型的自身對照。自身對照，方法簡便，關鍵是要看清楚實驗處理前后現象變化的差異，實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化則為實驗

5、組。相互對照相互對照是指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照。如“植物激素與向光性向重力性實驗”和“溫度對唾液淀粉酶活性的影響的實驗”中，所采用的都是相互對照，較好地平衡和抵消了無關變量的影響，使實驗結果具有說服力。等量原則對照實驗設置的正確與否,關鍵就在于如何盡量去保證“其它條件的完全相等”。具體來說有如下四個方面:所用生物材料要相同少大致相同。即所用生物材料的數量、質量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點要盡量相同或至所用實驗器具要相同即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小型號要完全一樣。所用實驗試劑要相同即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上等量的問題。所用處理方法要相同

6、如：保溫或冷卻：光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。有時盡管某種處理對對照實驗來說,看起來似乎是毫無意義的，但最好還是要作同樣的處理?？茖W性原則3.實驗設計的類型驗證性實驗例1.構成細胞的生物膜是選擇透過性膜。其特點是水分子可以自由通過，被選擇的小分子和離子可以通過，不被選擇的小分子和離子及大分子物質不能通過。請根據提供的試驗材料和用具簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，以驗證活細胞膜的選擇透過性功能。實驗材料和用具：新鮮的紅色月季花燒杯玻璃鉛筆質量分數為15%勺鹽酸清水量筒等實驗步驟：(2)預期結果：O結果分析:參考答案實驗步驟：（1）用玻璃鉛筆在兩只大小相同的燒杯上分別標上A和B;兩燒杯

7、中分別加入等量的紅色新鮮月季花瓣;（2）分別用量筒量取等量清水和鹽酸,分別加入到A、B兩燒杯中；（3）一段時間后，觀察燒杯中花瓣和溶液的顏色變化。預期結果：清水中的花瓣顏色不變，水呈無色；鹽酸中的花瓣顏色逐漸變淺，溶液的顏色逐漸變紅。結果分析：在鹽酸溶液中，細胞膜的結構被破壞，選擇透過性功能喪失，色素分子從細胞內進入外界溶液。探究性實驗例2.探究過了保質期的生長激素的活性。一批生長激素過了保質期，需設計一個實驗來檢驗它是否還有使用價值。現給你一群生長狀況完全相同的幼齡小白鼠和飼養(yǎng)它們的必需物品，正常的生長激素、過期的生長激素、生理鹽水、注射器、酒精棉等物。請回答下列有關問題：1）在設計實驗步驟

8、時，其實驗組是;對照組是O2）預測可能的4種實驗結果，并得出相應得結論：;。答案1實驗組：對一只小白鼠注射適量的過期的生長激素溶液對照組：A組：對一只小白鼠注射等量的正常生長激素溶液；B組：對另一只注射等量生理鹽水若實驗組個體和對照A組個體的大小（或體重）相同，則說明過期生長激素還具有完全正常的生物活性，可以使用；若實驗組個體比對照A組個體的小，但比對照B組的大，則說明過期生長激素還具有部分生物活性，可以使用；若實驗組個體和對照B組個體的大小相同，則說明過期生長激素喪失了生物活性，沒有使用價值；若實驗組個體在實驗過程中出現死亡或不良反應，則過期生長激素不能使用。4一些常見的實驗方法根據顏色來確

9、定某種物質的存在：淀粉+碘液（藍色）；還原性糖+斐林試劑（醇紅色）；脂肪+蘇丹山（橘黃）或+蘇丹IV（紅色）；蛋白質+雙縮月尿試劑（紫色）等等用熒光標記法來證明細胞膜具有一定的流動性同位素示蹤法：光合作用產生氧氣的來源；光合作用中二氧化碳的去向；噬菌體侵染細菌實驗證明DNA遺傳物質；DNA勺復制是半保留復制獲得無籽果實的方法：用適宜濃度的生長素處理花蕾期已去雄的子房，如無籽蕃茄、誘導染色體變異，如無籽西瓜。確定某種激素功能的方法：飼喂法，切除注射法，閹割移植法，切除口服法。確定傳入、傳出神經的功能：刺激+觀察效應器的反應或測定神經上的電位變化。植物雜交的方法雌雄同花：花蕾期去雄+套袋+開花期人

10、工授粉+套袋雌雄異花：花蕾期雌花套袋+開花期人工授粉+套袋確定某一顯性個體基因型的方法：測交；該顯性個體自交。確定某一性狀為顯性性狀或隱性性狀的方法：具有一對相對性狀的純合體的雜交/自交，觀察后代是否有性狀分離。(10)確定某一個體是否具有抗性基因的方法：即抗性接種實驗確定小麥是否具有抗銹病基因，用銹病菌去侵染，一段時間后，觀察有無銹斑出現。(11)育種的方法雜交育種；人工誘變育種；人工誘導育種；單倍體育種；基因工程育種；細胞工程育種等。測定種群密度的方法：樣方法；標志重捕法5.實驗設計的具體方法實驗設計往往是解答實驗題的難點，但只要理清思路，找準方法和突破口，也能化難為易。實驗的設計可遵循以

11、下思路和方法進行。(1)首先確定實驗目的，并對其去粗取精，提煉要點，確定是驗證性實驗還是探究性實驗。(2)運用所學知識，找準實驗原理，并要做到對原理理解透徹是實驗設計的依據理解實驗原理對實驗設計的重要作用，每一個生物實驗材料的選擇、實驗裝置的確定、實驗步驟和實驗方法的安排都不是隨意的、盲目的，而是有其實驗原理作為依據的。實驗現象和實驗結果的預期也是依據實驗原理而作出的。(3)根據實驗原理，對照實驗目的，通過初步分析，在頭腦中搜尋教材上或曾做過的實驗模型，初步形成大致方案，實驗設計大多與單因子變量和對照實驗有關。(4)結合實驗所給的條件，選取適當的方法(簡便性原則)，開始草擬具體步驟方案，設計具

12、體步驟后，要順藤摸瓜，通過實驗結果(現象)的判斷，分析綜合得出實驗結論。(5)回歸檢驗?？纯醋约涸O的實驗是否存在科學性原則，緊扣實驗原理來進行分析；是否有遺漏的地方；是否還有其它可能性存在，即檢驗實驗的嚴密性、科學性問題。實驗設計的檢驗過程最終應該對照實驗原理，回歸實驗目的。(6)實驗設計中反應變量的確定和控制生物實驗設計中，反應變量的確定非常重要，因為任何一個科學實驗的結論都是從反應變量所表現出的數量、質量或狀態(tài)的事實中推導或分析出來的。生物實驗中很多反應變量就是實驗條件。設計實驗時，應該根據實驗目的和實驗原理來確定對實驗結果有影響的反應變量。同時，對其他無關變量或非研究變量應進行控制。對變

13、量的控制所要遵循的原則是對照原則，即控制其他因素不變，而只改變其中一個因素(反應變量)，觀察其對實驗結果的影響。通過對照的建立，達到對變量的控制，這是生物實驗設計的靈魂。6.實驗材料的選擇(1) “觀察洋蔥根尖細胞的有絲分裂實驗”和“質壁分離和復原實驗”都用洋蔥，兩者的取材部位分別是、,可否互換？為什么?(2) “還原性糖的鑒定實驗”對材料的要求該實驗可否選擇小麥、甘蔗等含糖較多的植物組織?（3）某生物學習小組對動物在空腹狀態(tài)和進食后血液中是否含有葡萄糖進行了實驗研究。他們從一健康的成年狗身上采集了以下實驗材料：a：空腹時的血液b：進食一小時后的血液注：材料a、b都加入了檸檬酸鈉（一種防凝劑）

14、請問：材料a、b必須進行如何處理才能用斐林試劑檢驗？為什么要進行該項處理？參考答案（1）根尖的分生區(qū)細胞、紫色的洋蔥鱗片葉不能互換，因為前者能進行旺盛的有絲分裂，后者是已經分化的細胞，含有大的液泡。（2）白色、無色或接近無色或白色含有可溶性糖不能選擇，原因小麥、甘蔗內含有蔗糖，不是還原性糖。（3）兩者都得離心（或靜置24小時），取上清液血液呈紅色，會影響還原性糖與斐林試劑發(fā)生反應生成的磚紅色沉淀，不便于觀察顏色反應。【知識小結】（1）科學合理，簡便易行，有典型性和代表性。（2）數量足夠多（避免量少給實驗帶來偶然性誤差）（3）實驗組和對照組應等量材料等量（種類、數量、生理狀況等）處理方法等量（溫

15、度、光照、時間等7 .實驗步驟的書寫三步曲（1）材料器具的準備：包括分組、編號、非條件處理等，,，取兩套規(guī)格相同的器材（或取長勢相同的某種生物材料隨機平均分成兩份）分別標記為A、B,并分別加入等量肛，本步驟強調分組的等量性原則（器材的規(guī)格、生物材料的長勢、分組的數量和隨機性等）,編號可以針對實驗器具,也可以針對實驗材料，有的非條件處理需在條件處理之后，則需寫在第二步。（2）設置實驗組（有單一變量）和對照組（無）,在A組中加入適量的,在B組中加入等量的,本步驟強調對照性原則、各對照組條件處理的等量性原則，通過“適量”和“等量”表達出來。在具體的實驗設計中，可用具體白量，如“在A組中加入2ml,在

16、B組中加入2ml,"。需要注意的是：一組加入試劑時，如另一組不需加入試劑，則必須加等量的蒸儲水或相應不影響實驗結果的溶液；如果用試管做實驗，實驗中加入試管的各溶液的總量一般不超過10mLo另外，要注意單一變量原則，即本步處理的變量只能有一個。（3）放在適宜的相同的條件下培養(yǎng)，一段時間后觀察現象和結果，,，將兩套裝置放在相同且適宜白環(huán)境中培養(yǎng)一段時間（或相應方法處理,如振蕩、加熱等）。本步驟強調各對照組外界處理的等量性原則，兩套裝置必須放在相同且適宜的環(huán)境中，這樣的實驗結果才有可比性。培養(yǎng)的時間可根據具體的實驗確定，也可以用“一段時間”描述。（注意：a.最佳的書寫步驟是一一；b.規(guī)范性

17、語言準確地描述。）8 .實驗結果的獲取(1)直接觀察法(2)化學法、物理法鑒定淀粉的方法：鑒定可溶性還原糖：鑒定脂肪：鑒定蛋白質：鑒定DNA觀察植物細胞質壁分離與復原、觀察植物細胞的有絲分裂等碘液斐林試劑或班氏試劑蘇丹m染液或蘇丹W染液雙縮月尿試劑二苯胺試劑或甲基綠試劑追蹤物質運行和變化過程：同位素標記法(3)生物特性光合速率單位時間氧氣的釋放量或二氧化碳的吸收量或淀粉生成量呼吸速率單位時間二氧化碳的釋放量或氧氣的吸收量或淀粉減少量生長速率植物株高、干重或動物身高、體重動物代謝速率A.一定時間內耗氧量B,消耗一定氧氣所需的時間某物質對生物的毒性種子的發(fā)芽率或植株染病情況動物壽命、染病情況常用的

18、觀測指標1 .物理化學特性：顏色反應、有無氣泡、沉淀等。2 .生物特性：生物形態(tài)結構、生理、生長發(fā)育等。【知識小結】1 .文字描敘：注意提取題干中對解題有用的關鍵信息。2 .表格：(1)準確找出實驗的自變量(反應條件等發(fā)生改變的量)和因變量(隨著反應條件改變而改變的量)(2)要看清數據的變化規(guī)律(上升、下降)；注意特殊數據(最多、最少、平均，總和等，尤其0)想清道理。3 .坐標曲線：(1)注意橫、縱坐標的變量及單位；(2)曲線的變化趨勢(如升、降)及原因；(3)特殊點的意義：交點、折點、最高點、最低點等。例3:某生物學興趣小組開展“不同濃度生長素類似物對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響”的課題研究，老

19、師已經為他們準備了生長素類似物的濃溶液和蘿卜種子。假如你是其中的一員，請回答：(1)要測定生長素類似物對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，你可以采用的測量指標是(2)做該實驗時，如何設置對照組?246R1012度。(3)設計一張表格，用于實驗時記錄數據。例4:請利用下圖裝置和計時器設計實驗證明溫度能影響光合作用強(一)實驗步驟(1)將裝置放置在陽光下(2)調節(jié)自動控溫器，將水溫調節(jié)到15C,觀察記錄此溫度下_,重復測三次。(3)再將溫度依次控制到25C、35C、45C,重復(2)的操作(二)請用直角坐標曲線圖表示你的預期結果參考答案略10.高考常見題型實驗分析題型-根據提供的實驗方案，分析其中的步驟、

20、現象、結果，做出解答例5.某生物興趣小組用迎春枝條作實驗材料，做了探究NAA促進托插枝條生根最適濃度實驗的預實驗，結果如圖所示。請根據預實驗結果，設計進一步的探究實驗：材料用具：生長旺盛的一年生迎春枝條若干、燒杯、量筒、培養(yǎng)皿、NAA蒸儲水等。配制溶液：(溶液濃度梯度差為0.5ppm)實驗步驟：;浸泡：;一天后，;十天后,該實驗應控制好兩個主要無關變量是：C請你設計一個表格來呈現實驗現象。參考答案配制濃度依次為2ppmr2.5ppm、3ppm,6Ppm的NAA希衩9份。將長勢相同的、等長大小的迎春枝條隨機平均分成9份，每份5枝；將9份枝條的基部分別浸泡在2Ppm>2.5ppm、3ppm1

21、,6Ppm的NAA溶液中；要長短一致所用植物材料盡可能做到條件相同取出枝條放在適宜相同條件下分別進行托插培養(yǎng)；對托插枝條的生根情況進行統(tǒng)計記錄各組枝條處理時間(4)22.Sa0S4SSS&舞上比墨工3年竄，情鼻實驗設計題型-根據題目所給的條件，自行設計實驗方案。例6.“生長素對植物生長的作用，往往具有雙重性”。為了驗證這一結論，請根據下圖（根對生長素濃度的反應）以植物的根為實驗對象，設計實驗步驟，預測并解釋實驗結果。實驗材料和用具：實驗步驟：實驗結果的預測和解釋:參考答案濃度為10-10mol/L（或低于10-8mol/L的其他適宜濃度）和濃度為10-7mol/L（或高于10-8mol

22、/L的其他適宜濃度）的生長素，滴管，剛長出幼根的植物種子（若干），吸水紙，清水，尺，培養(yǎng)皿。取3個培養(yǎng)皿分別編號為1號、2號、3號，在其底部襯墊濕吸水紙，然后各放入2粒剛長出幼根的種子；給1號培養(yǎng)皿內種子的幼根?加適量的濃度為10-10mol/L的生長素，2號培養(yǎng)皿內種子的幼根滴加適量的濃度為10-7mol/L的生長素，3號培養(yǎng)皿內種子的幼根滴加少量的清水作對照；定期測量三個培養(yǎng)皿內幼根的長度。1號培養(yǎng)皿中的幼根比3號培養(yǎng)皿中的幼根長，表明濃度為10-10mol/L的生長素能促進根的生長；2號培養(yǎng)皿中的幼根比3號培養(yǎng)皿中的短，幾乎沒有生長，表明濃度為10-7mol/L的生長素抑制根的生長。實驗

23、方案的糾錯或完善題型例7.某同學由溫度能影響酶的活性聯想到溫度能否影響甲狀腺激素的活性。為了探索這一問題，他做了一個實驗。實驗步驟如下：取三只相同的潔凈玻璃缸，編號為l、2、3,分別裝上等量的蒸儲水、河水、自來水。取發(fā)育狀況不同的15只蝌蚪，分成三等份，分別放人1、2、3號玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的適宜外界條件下培養(yǎng)。每天同時向l、2、3號玻璃缸中分別投入普通飼料、常溫（25C）下的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料、用60c溫水處理1小時的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料。每隔一段時間測量、記錄，并比較蝌蚪的發(fā)育狀況。（1）在實驗步驟的敘述中，存在一些不妥或不嚴密之處，請指出并加以改正；（2）預測實驗現象

24、及結論;號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育最快,(3)通過上述正確修改后的實驗，能體現出實驗設計應遵循的基本原則之一是。參考答案(1)改正：蒸儲水、河水、自來水改為河水，“發(fā)育狀況不同”改為“相同”，“投入”后加“等量的”。(2)預測實驗現象及結論：若2號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育最快，而1、3號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育狀況相同，說明高溫使用甲狀腺激素制劑失活。若23號玻璃缸內次之，1號玻璃缸最慢，說明高溫使甲狀腺激素制劑的活性降低。若2、3號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育狀況相同，而1號玻璃缸內較慢，說明高溫未影響甲狀腺激素制劑的活性。(或增加一項：若三個玻璃缸中的蝌蚪發(fā)育狀況為：1號快于2號，2號快于3號，說明高溫增強了甲狀腺激素制劑的

25、活性。)(3)等量原則綜合類型題型一以實驗為背景，主要涉及代謝、遺傳、調節(jié)、生態(tài)等相關知識例8.植物的根與莖分別具有向地生長和背地生長的特性，這與重力影響植物體內生長素的重新分布有關。實驗一：將植物幼苗分成甲、乙兩組。將甲組幼苗根的前端中央插入一薄云母片(見下圖)。提示：云母片不影響植物生長，但不能讓生長素透過。段時間后段時間后將兩組幼苗水平放置培養(yǎng)一段時間后，兩組幼苗的生長情況如上圖所示。(1)根據上述實驗結果得出的實驗結論(2)圖乙所示幼苗的幼莖和幼根近側端的生長素都遠比遠地側高，但兩者所發(fā)生的反應卻不相同，這是因為實驗二：科學家研究發(fā)現，在單側光的照射下，胚芽鞘中生長素能從向光側橫向運輸

26、到背光側，從而導致胚芽鞘向光彎曲生長。為了驗證胚芽鞘中的生長素的橫向運輸是發(fā)生在A段(胚芽鞘尖端)而不是B段(胚芽鞘下面一段)，請根據提供的材料和用具，設計實驗加以驗證。(1)實驗材料及用具：胚芽鞘，一側開孔的硬紙盒，薄云母片，光源等。(2)繪圖表示實驗裝置及方法，并用文字加以注解或補充說明。(3)實驗結果的預測、解釋和結論:(1)幼苗根的向地生長與根尖內生長素的重新分布有關11一'一'(2)根對生長素濃度的反應敏感，高濃度會抑制根近地側的生長，根表現為向地生長。莖對生長素濃度的反應敏感性差，高濃度能促進莖近地側的生長，莖表現為背地生長。(說明：僅答生長素具有兩重性或根莖對生長素敏感度不同，只給1分)實驗二：(2)甲乙丙以上裝置放在相同條件下培養(yǎng)一段時間后，觀察胚芽鞘的生長和彎曲情況。實驗結果的預測、解釋和結論：甲裝置內胚芽鞘直立生長，表明胚芽鞘尖端生長素的橫向運輸受到阻止，植物不表現為向