高考生物二轮专题复习：7.2《实验设计与分析》ppt精编课件30页.ppt

第2讲实验设计与分析 随机分组 对照 适宜 重复 观察现象 对照性原则 单一变量原则 变量处理 对变量进行不同处理 1 如何理解实验的原理 实验原理是做实验的依据 包括反应原理和检测原理 2 探究性实验与验证性实验的预期结果是否相同 不同 探究性实验的结果不确定 有多种可能 验证性实验是与验证结果相等 考点一实验设计的思路及步骤 2018 高考大纲全国卷 用某种降血糖物质X做以下实验 注 用生理盐水配制X溶液 回答下列问题 1 某同学要验证X的降血糖作用 进行如下实验 选择一批体重相同的正常小鼠 测定 并将小鼠随机等量分成实验组和对照组 实验组注射适量的 对照组注射等量的 一段时间后测定两组小鼠的 若 则表明X有降血糖作用 血糖浓度 X溶液 生理盐水 血糖浓度 对照组血糖浓度不变 实验组血糖浓度下降 2 若要验证一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围 进行如下实验 用 小鼠作为实验组 用患糖尿病小鼠作为对照组1 用 小鼠作为对照组2 实验组注射 对照组1 2注射等量的生理盐水 一定时间后若实验组和对照组 的血糖浓度均在正常范围内 而对照组 的血糖浓度高于正常范围 则表明一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围 患糖尿病 一定量的X溶液 或X溶液 2 1 正常 解析 1 实验过程中可以变化的因素称为变量 其中人为改变的变量称为自变量 本题中实验鼠是否注射X溶液为自变量 随自变量的变化而变化的变量称为因变量 本实验中血糖浓度的变化是因变量 除了一个因素以外 其他因素都保持不变的实验叫作对照实验 本实验过程中设置了对照实验 即注射X溶液与生理盐水形成对照 并且在实验前后均要测定小鼠的血糖浓度 本实验为验证性实验 故预测实验结果是对照组血糖浓度不变 实验组血糖浓度下降 2 要验证一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围 除需要用患糖尿病小鼠作空白对照外 还需要增设正常鼠作恢复到正常范围的对照 预测结果是实验组和增设的正常鼠的血糖浓度在正常范围内 对照组1患糖尿病小鼠的血糖浓度高于正常范围 链接提升 1 实验设计的基本思路 1 实验变量操纵 实验变量 自变量 指实验中由实验者所操纵 给定的因素或条件 操纵实验变量的重要方法是设置对照 2 无关变量控制 无关变量并不是与实验结果无关 而是指除了自变量外影响实验观察或结果的因素或条件 只是这些变量并不是本实验所要探究 关心的自变量 要考查自变量所产生的效果 就要对无关变量进行控制 3 实验变量检测 有些实验结果可以直接观察和测量 有些则不能 对不能直接观察和测量的实验 要通过一定的手段和方法 将实验结果转变成可以观察和测量的变化 2 实验步骤设计的一般规律第一步 取材 分组和编号 1 取材 探究实验中一般提供实验的材料 但在设计实验步骤时需注意常用的关键词 如 取相同的 或生理状态相同的 若干只 或株 个等 如此设置是防止无关变量对实验结果的影响 2 分组 要体现随机性 均衡性或者合理的梯度性 常用的关键词为 随机 或平均 分为若干组 3 编号 根据实验分组情况而编号 如分为甲组 乙组等 或 组 组 组 第二步 设置实验组和对照组设置的基本原则是遵循单一变量原则 即除自变量外 其他因素都是相同的 常用的模式为 组施加实验变量 组作为对照不施加实验变量 常用的关键词 组加入适量的 组加入等量的 如蒸馏水 生理盐水等 将两组放入相同的适宜环境中 如设置相同的温度 相同的时间等 第三步 观察 记录实验的因变量可能有多种具体的指标 因此观察和记录因变量时应选择其中合适的一种 要求指标能较好地反映与实验的自变量之间的关系 并易于实验人员观察和测定 常用的关键词 一段时间后观察 测定 做好记录等 跟踪训练植物的顶芽生长占优势 而侧芽生长受抑制的现象 称为 顶端优势 某校生物小组的同学欲探究顶端优势是否与植物激素有关 做了如下实验 请完成有关实验内容 1 实验目的 2 实验假设 顶芽产生生长素抑制侧芽生长 3 实验材料 发育状况相近的杨树幼苗若干 琼脂块 生长素 IAA 等 探究杨树幼苗的顶芽抑制侧芽生长是否与生长素有关 4 实验步骤 第一步 选取发育状况相近的杨树幼苗若干 均分为四组 并编号A B C D 第二步 A组杨树幼苗切除顶芽 B组杨树幼苗 C组杨树幼苗切除顶芽 并在顶芽处放置含生长素的琼脂块 D组杨树幼苗 作空白对照 切除顶芽 并在顶芽处放置不含生长素的琼脂块 不做任何处理 第三步 四组幼苗均在 的条件下培养一段时间 观察记录每组幼苗 5 实验结果及结论 若 则说明顶芽抑制侧芽生长与生长素无关 若 则说明顶芽抑制侧芽生长与生长素有关 侧芽的生长情况 其他答案合理也可 相同且适宜 A B C组杨树幼苗的侧芽正常生长 D组杨树幼苗的侧芽生长受抑制 A B组杨树幼苗的侧芽正常生长 C D组杨树幼苗的侧芽生长受抑制 解析 1 根据题干信息可知 本实验要探究的问题是顶端优势是否与顶芽产生的生长素有关 即实验目的是探究杨树幼苗的顶芽抑制侧芽生长是否与生长素有关 4 本实验涉及顶芽 生长素两个自变量 所以 联系其他两组的实验处理可知 对B组杨树幼苗应进行去顶芽并放置不含生长素的琼脂块 而对D组杨树幼苗不做任何处理 作为空白对照 四组幼苗处理后均在相同且适宜的条件下进行培养 并观察因变量侧芽的生长情况 5 由于本实验为探究性实验 实验结果和结论未知 需要进行讨论 实验中已经明确 顶端优势 的存在 即A B组的侧芽正常生长 D组的侧芽生长受到抑制 只需要讨论C组幼苗侧芽的生长情况即可 若C组幼苗侧芽正常生长 则顶芽抑制侧芽生长与生长素无关 若C组幼苗侧芽生长受抑制 则顶芽抑制侧芽生长与生长素有关 考点二实验分析 2018 高考重庆卷 研究发现豚鼠血清对人淋巴瘤细胞有抑制作用 而对正常细胞无影响 进一步研究发现 发挥作用的物质是L 天冬酰胺酶 它能将L 天冬酰胺分解 而淋巴瘤细胞自身不能合成该氨基酸 增殖被抑制 1 为验证该酶对两种细胞的影响 某兴趣小组进行了以下实验 实验材料 正常细胞 淋巴瘤细胞 培养基 含细胞生长所需的物质 L 天冬酰胺酶 实验步骤 a 分组实验组 培养基 L 天冬酰胺酶 淋巴瘤细胞对照组 培养基 b 适宜条件下培养后 观察细胞生长状态 检测L 天冬酰胺含量 实验结果 如下表 L 天冬酰胺酶 正常细胞 正常 缺乏 缺乏 缺乏 正常 结果分析 该实验利用了酶的 的特性 表中 应为 对照组细胞内L 天冬酰胺含量正常的原因是 2 患者多次静脉注射该外源性酶后疗效降低 是因为发生了 反应 该酶口服无效 原因是 3 根据实验结果 你认为理想的抗肿瘤药物应该具有的特性是 专一性 抑制 能合成L 天冬酰胺 有合成L 天冬酰胺的酶 免疫 拮抗 酶被分解失活 对肿瘤细胞有专一性杀伤作用 对正常细胞无影响 解析 1 该实验的目的是验证酶对两种细胞的影响 所以自变量是细胞的种类 则对照组是培养基 L 天冬酰胺酶 正常细胞 实验组的实验结果是细胞生长受到抑制 天冬酰胺酶只能分解天冬酰胺 利用了酶的专一性 对照组细胞内天冬酰胺含量正常 是因为自身能合成天冬酰胺 2 多次注射该外源性酶后 机体会对其产生免疫反应使其疗效降低 酶口服后会被消化酶水解而失活 3 根据实验结果可以得出以下结论 天冬酰胺酶能抑制肿瘤细胞的生长 但对正常细胞无影响 这正是理想的抗肿瘤药物的研制方向 链接提升 1 实验对照分析 1 对于不同对照类型中实验组和对照组的判定方法 空白对照实验中的判定 被实验研究因素所处理的对象组称为实验组 未被实验研究因素处理的对象组为对照组 有时 依据是否处于正常状态下进行判断 通常将处于正常情况下的对象组称为对照组 2 自身对照实验中的判定 自身对照实验是指对照组和实验组在同一研究对象上进行 是实验前后之间的对照 自身对照的关键是看实验处理前后现象变化的差异 其中实验处理前的对象状况为对照组 实验处理后的对象变化为实验组 3 相互对照实验中的判定 相互对照实验是指不单设对照组 而是几个对象组之间的相互对照 一般表现出实验因素在量上的多少对实验结果的影响 其中每一组既是实验组又是其他组的对照组 4 条件对照实验中的判定 条件对照实验是指虽给对照组施以某种实验处理 但不是所研究的实验因素 以突出实施的非实验研究因素与实验所研究因素的差异 从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响 其中非实验研究因素所处理的对象组为对照组 2 实验变量分析根据实验目的确定实验变量 要遵循单一变量原则 对于单一变量原则要做到两个确保 一是确保 因变量 的实验观测 即不论一个实验有几个实验变量 都应做到一个自变量对应观测一个因变量 二是确保 单一变量 的操作规范 即实验中要尽可能避免无关变量的干扰 3 实验结果分析根据实验的结果 分析产生该结果的原因是常见的实验题型之一 对于实验现象的解释 其知识的落脚点一般是基本知识 在复习时 一要掌握基本知识 为实验的设计和实验分析提供理论支撑 二要掌握对照性原则 单一变量原则 等量性原则在实验分析和实验设计中的运用 跟踪训练研究发现 某植物根尖成熟区表皮细胞对某种营养物质的吸收与该营养物质浓度的关系如图所示 某同学为探究该植物根系对该营养物质的吸收方式进行了实验设计 1 实验原理 被动运输不需要消耗能量 主动运输需要消耗能量 能量来自 细胞呼吸 2 变量分析 确保单一变量自变量 控制无关变量 在选取实验材料时 应选择 的植株 且培养液的浓度应适合植株生长 3 实验步骤 分别放入含有适宜浓度的该营养物质的完全培养液中 对甲组根系给予正常的呼吸条件 其他条件相同且适宜 根系是否进行细胞呼吸 生长发育状况相同 取生长发育状况相同的植株各10株分成甲 乙两组 对乙组根系完全抑制呼吸 或在乙组的培养液中加入呼吸抑制剂 一段时间后 检测甲 乙两组植株的 4 预测实验结果并进行分析 说明该植物的根系对该营养物质的吸收方式为被动运输 说明该植物的根系对该营养物质的吸收方式为主动运输 根系对该营养物质的吸收速率 若甲 乙两组植株的根系对该营养物质的吸收速率相同 若乙组植株的根系对该营养物质的吸收速率明显小于甲组的 或者完全不吸收 5 假设上述吸收方式为主动运输 请在坐标系内画出根尖成熟区表皮细胞对该营养物质的吸收速率与其呼吸作用强度关系的曲线 并标明横纵坐标的含义 解析 1 分析曲线图可知 该营养物质的吸收需要载体的协助 因此该植物根系对该营养物质的吸收方式可能是主动运输或协助扩散 被动运输 这两种运输方式的区别就在于是否消耗能量 而能量的来源就是细胞呼吸 2 由实验原理可知 如果根系吸收这种营养物质的方式是主动运输 抑制根系的细胞呼吸就会抑制其对这种物质的吸收 若吸收方式是被动运输 则呼吸是否被抑制将不影响实验结果 因此该实验的自变量是根系是否进行细胞呼吸 依据实验设计的单一变量原则 实验中只有一个自变量 因此其他无关变量均应遵循等量原则 3 在实验步骤的设计中一定要遵循实验设计的三大原则 对照原则 等量原则和单一变量原则 这样就有了实验的科