高考生物一轮复习 第十一单元 第36讲 实验原则与设计课件 苏教版.ppt

第十一单元实验原则与设计 第36讲实验原则与设计 2015高考导航 1 鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧全部来自水 未设置对照实验 2 比较过氧化氢在不同温度条件下的分解实验 该实验的自变量是fecl3溶液与肝脏研磨液 3 探究ca2 的主动吸收 使细胞外ca2 浓度大于或小于细胞内ca2 浓度 4 探究酵母菌培养过程中的呼吸方式 其因变量是是否产生了co2 5 探究生长素促进插条生根的最适浓度的实验中 需设置不同浓度生长素与清水组作对照 6 观察二氧化硫对植物的影响 可用两组实验相互对照 一组玻璃罩内放入植物 并加入低浓度二氧化硫气体 另一组玻璃罩内放入相同的植物 并加入高浓度二氧化硫气体 1 完整的实验设计一般包括 实验题目 预期 观察和收集数据 推论 评价 交流等 2 科学探究的一般过程为 观察 设计 完成实验 分析数据 交流 表达和再探究 假设 实验 分析 提出问题 作出假设 得出结论 3 探究实验设计时要遵循三大原则 科学性原则 和 4 实验过程中可以变化的因素称为 生物学实验中常涉及的类型有 和无关变量 5 实验一般程序 分组编号 条件处理 对照原则 单一变量原则 变量 自变量 因变量 设置对照 观察比较 得出结论 a 1 原创题 将苍蝇养在甲 乙两瓶中 甲瓶内放有捕蝇纸 乙瓶内没放捕蝇纸 其余实验条件皆相同 培养基 有翅和无翅的苍蝇皆等量 8天后 甲瓶内仅无翅的苍蝇存活 捕蝇纸上皆是有翅的死苍蝇 乙瓶内有翅和无翅的苍蝇皆存活 如图所示 下列对此实验的解释或推论合理的是 a 甲瓶的环境较不利于有翅苍蝇的生存b 乙瓶内有翅的苍蝇能存活是因为发生突变c 无翅的苍蝇比有翅的苍蝇更适合生存于乙瓶d 此实验可推出若苍蝇不常使用翅则翅会退化解析 甲 乙两瓶的差异是捕蝇纸的有无 甲瓶环境不利于有翅苍蝇的生存 乙瓶中有翅的苍蝇能存活是因为没有捕蝇纸 b 2 原创题 以枪乌贼的粗大神经纤维作材料 在神经纤维某处的细胞膜内外放置电极a和b 如左下图 在图中m点给予一次适宜刺激 通过电压表测量神经细胞膜内 外电位差 膜内外电位差 膜外电位 膜内电位 右坐标图中符合实验结果的曲线是 a b c d 解析 在静息状态下 膜两侧的电位表现为外正内负 当m点接受刺激后 兴奋可向右传导 导致放置电极处细胞膜对钠离子的通透性增加 钠离子内流 膜内侧阳离子浓度高于膜外侧 产生动作电位 表现为内正外负 然后又恢复到正常水平 因此只有 是符合实验结果的曲线 d 3 原创题 要研究环境因素对植物生长的影响 在暗室内设立一个斜坡装置 并将植株盆栽固定于斜坡上 再以灯泡连续照射 如图甲所示 若盆栽内土壤保持潮湿且养分充足 经一段时间后 此植株的生长情形与下列哪一个图示最相似 解析 植物的茎具有向光性 而根具有向地性 因此植株的生长情况如图d所示 1 科学性原则包括实验原理 实验材料的选择 实验方法和实验结果的处理等方面要保证不出现科学性错误 要有科学的思想和方法作指导 实验设计原则 2 对照原则对于对照实验 一个实验包括实验组和对照组 实验组是接受自变量处理的对象组 对照组 控制组 是不接受自变量处理的对象组 常用的对照类型有以下几种 1 空白对照 对照组为不作任何处理的对象组 这里的不作处理 并非什么因素都不给予 而是针对实验所要研究的因素不给予 以体现实验因素的有无对实验结果的影响 如 探究影响酶活性的条件 实验中 探究ph对酶活性的影响时 2 自身对照 实验与对照在同一对象上进行 不另设对照组 如 探究植物细胞的吸水和失水 实验 即是典型的自身对照 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 单一变量原则在实验中 变量是指可被操纵的特定因素或条件 单一变量原则是指控制其他因素不变 而只改变其中某一因素 观察其对实验结果的影响 4 平行重复原则为了使实验结果或实验数据更接近真实情况 避免偶然因素对实验的影响 一般在实验组中控制相同条件下多设几组 以使得出的结论更准确 科学 肝细胞能将甲醛转化成甲酸而具有解除甲醛毒害的功能 研究人员为验证肝脏的这种解毒功能而进行了相关实验 实验分组设计如下 表示还没完成的实验步骤 1 表中 除a组外 还需放置肝脏小块的是 组 2 图中曲线 是c组实验的结果 说明肝细胞在代谢过程中会 c 丙 产生 少量 甲醛 3 如图中曲线乙是 组实验的结果 这说明 4 研究发现一定浓度的甲醛可诱发染色体断裂 为进一步验证肝脏的解毒功能 研究人员同时进行了如下实验 方法步骤如下 取新培养的具有分裂能力的正常淋巴细胞悬液3等份 备用 a 肝脏具有解除甲醛毒害的功能 按上表的实验设计培养肝脏小块15分钟后 取三组实验中的 分别加入备用的淋巴细胞悬液继续培养一段时间 再分别取淋巴细胞染色 制片 然后在显微镜下观察 并对比分析 实验结果 添加了 组中的肝脏培养液的淋巴细胞出现异常 而其他两组的淋巴细胞正常 等量肝脏培养液 染色体的形态和数目 b 解析 由题意可知 a组中有肝脏小块 可将培养液中的甲醛转化为甲酸 使培养液中甲醛含量下降 对应图中曲线乙 b组不加肝脏小块 其甲醛含量不变 对应图中曲线甲 c组为对照组 应该放置肝脏小块 对应曲线丙 其中含有少量甲醛 说明肝脏在代谢过程中产生了少量甲醛 b组的培养液中含有甲醛 用其培养淋巴细胞时 会引起淋巴细胞中的染色体断裂 在显微镜下观察到染色体的形态和数目发生异常 1 概述验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果 巩固和加强有关知识内容 培养实验操作能力为目的的重复性实验 验证性实验是建立在已知结论基础上的 实验原理 实验结果是已知的 因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然 验证性实验的设计思路 2 实验设计思路及方法当我们需要回答设计实验步骤时 首先必须弄清单一变量 实验变量 从而做到在实验设计中有的放矢 一般性的设计如下所列 1 如果需要提取 配制 处理实验材料则把提取 配制等操作作为第一步 2 编组标号 研究对象 器皿等要编组标号 设立实验组和对照组 注意控制无关变量 在措辞中往往有 相同 一致 等字眼 如果有测量应测量记录初始值 3 实验处理 分别对实验组和对照组施加单一变量 实验处理要遵循 单一变量和对照原则 4 培养 或饲养 观察 记录等 依然在措辞中体现对无关变量的控制 经常有 相同条件下 等字眼 观察记录实验现象或记录测定的实验数据 3 预测实验结果验证性实验由于有明确的实验目的 预测的结果是科学的 合理的 唯一的 预测实验结果 要搞清楚实验结论的作出是以什么作为依据的 也就是实验进行后可以观察 分析 比较的实验事实是什么 在阐述当中尽量采用专业的语言和名词 一般的语言组织程序是 外因 人为施加的单一变量 由此引起的内因变化 生理活动 内因变化的直接结果 代谢结果 外部变化 最终结果 实验结果 现象等 2013 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 x溶液 生理盐水 血糖浓度 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 正常 一定量的x溶液 或x溶液 2 1 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做对照实验 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 1 实验前的准备 1 器具 材料的选取并编号 要保证等同和等量 2 自变量的确定 根据实验目的确定自变量 如探究x射线是否会引起癌变 自变量是x射线 3 对照组的设置 要保证除自变量外 实验组和对照组的其他条件完全相同 2 实验过程的处理除自变量外 要保证等条件 等时间 如温度 湿度 压强 材料大小等相同 充分体现单一变量原则 探究性实验的设计思路 3 实验操作步骤的设计程序 4 结果的比较与分析对于探究性实验来说 结果是不确定的 一般有三种可能 即正相关 不相关和负相关 5 结论的得出对于探究性实验来说 结论是根据实验结果得出的 不同的结果会有不同的结论 为了探究某物质 x 的作用 研究者提供了以下实验思路 1 实验分组 甲组 培养液 y细胞 3h tdr 3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 生理盐水 乙组 培养液 y细胞 3h tdr x 用生理盐水配制 每组设置若干个重复样品 2 分别测定两组的crd 细胞内的放射性强度 求每组的平均值 3 将各样品在适宜条件下培养合适时间后 测定其crd 求每组平均值并进行统计分析 要求与说明 答题时用x crd 3h tdr表示相关名词 y细胞是能增殖的高等动物体细胞 请回答 实验目的 探究x对y细胞增殖 dna合成 的影响 预测实验结果及结论 实验中采用3h tdr的原因 如果乙组crd明显高于甲组 说明x对y细胞增殖 dna合成 有促进作用 如果乙组crd与甲组基本相同 说明x对y细胞增殖 dna合成 无影响 如果乙组crd明显低于甲组 说明x对y细胞增殖 dna合成 有抑制作用 3h tdr是dna合成的原料之一 可根据crd变化来判断细胞增殖 dna合成 情况 解析 分析题目中实验思路可知 该实验的目的为 探究x对y细胞增殖的影响或探究x对dna合成的影响 本实验为探究实验 实验结果应从促进 抑制 无影响三方面进行预测 实验中采用3h tdr的原因有二 一是3h tdr是合成dna的原料 二是其具有放射性 利于检测 方法探究评价 修订类实验题的解题策略此类试题要求考生对相应实验的实验原理 目的要求 材料用具 方法步骤 实验现象 结果或结论等内容非常熟悉 能找出实验中错误的地方并给予纠正 常以生物学中一些经典实验或学生实验为基础而设计 要求考生有扎实的基础知识和基本技能 突出了对 双基 的考查 解此类题的一般步骤 第一步 分析取材是否正确 第二步 分析实验原理及方法是否正确 第三步 分析药品与试剂的使用是否合理 第四步 步骤及操作分析 包括 1 漏做某个实验步骤或颠倒某两个实验步骤的顺序 2 操作方法错误 3 有没有设置对照实验 如果有 看对照实验设计是否合理 4 实验是否遵循单一变量原则 5 实验是否具有偶然性 6 有无更为简单的实验方案 7 实验能否顺利完成 8 实验的安全性如何 第五步 分析实验结果是否正常 突破某生物小组的同学为了研究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况 设计了一个小实验 具体步骤如下 1 室外随意搬取4株天竺葵 制作4个能装下天竺葵的相同规格的黑色硬纸盒 每个纸盒内分别装上不同颜色 红 黄 绿 蓝 功率相同的彩灯 2 将4株天竺葵分别放入4个黑色纸盒中 在相同且适宜的条件下 接通电源 光照4小时 3 从4株经光照后的天竺葵上同时各取一片叶片脱色后放入培养皿中 滴加等量碘液 4 观察并比较各培养皿中叶片的颜色变化 请你指出以上实验设计中的不足之处 并做出修改 不足之处一 修改为 不足之处二 修改为 不足之处一 没有进行饥饿处理 将天竺葵放置在黑暗处24小时 没有说明天竺葵的生长发育状况是否一致 选取生长发育状况一致的天竺葵 不足之处三 修改为 不足之处四 修改为 没有说明叶片选取是否一致 选取叶龄相同 大小相似的叶片 没有对所有材料编号 将四组实验装置以及培养皿等编号 解析 首先从题干中获取本实验的实验目的 探究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况 依据实验目的 结合实验材料 明确实验设计思路 选择生长发育一致的天竺葵作为实验材料 随机编号 首先进行饥饿处理 使储存在天竺葵中的有机物消耗完 然后分别用不同波长的彩灯照射 4小时后 分别取叶龄 大小一致的叶片 脱色后滴加碘液 观察叶片的颜色变化 结合评价实验的解题技巧 得出正确的答案 典例示法 阅卷点评1 规范审题 信息1表明 自变量为甲状腺激素的有无 信息2表明 因变量为小鼠的新陈代谢强度及生长发育的情况 信息3表明 该实验为验证性实验 结合甲状腺激素的功能去分析 2 规范答题 批注1对 实验目的 理解不准确 题干中虽提出 研究甲状腺的功能 而在实验中所测定的因变量又分别为耗氧量 新陈代谢 和体长 生长发育 故该实验的目的为 研究甲状腺激素 或甲状腺 对小鼠新陈代谢和生长发育 或耗氧量和体长 的影响 批注2对 实验结果 与所学知识链接不上 而画不出曲线 画该曲线图时应注意 一共有2组 且每组有2个因变量 一个是耗氧量 一个是体长 因此一共应该画4条曲线 并要注意标明各曲线的含义 满分答案 1 研究甲状腺激素对小鼠新陈代谢和生长发育 或耗氧量和体长 的影响 2 3 甲状腺激素促进新陈代谢 此过程需消耗氧 甲状腺激素缺乏 小鼠生长发育停滞 切除甲状腺 给予甲状腺激素 或不切除甲状腺 给予甲状腺激素 误区辨析 易错点1验证与探究的混淆 点拨 一般来说 验证性实验与探究性实验的实质区别在于实验原理是已知的还是未知的 如果是已知的 大多可以作为验证性实验来考虑 例如教材中 检测生物组织中的糖类 脂肪和蛋白质 的实验 如果是未知的 就可以作为探究性实验来考虑 例如教材中 影响酶活性的条件 的实验 易错点2假说与预期 结果与结论的混淆 点拨 1 假说 是指用来说明某种现象但未经证实的论题 也是依提出的问题而作出的参考答案 预期 是在实验设计方案确定以后 实验正式实施之前 根据假说和原理 得出的实验可能出现的假定性结果 即 假如假说成立 则应有何种结果 2 结果 应为实验实际出现的情况 结论 是依据实验结果得出的总结性的话 若结果与预期一致 则结论为假说成立 否则 结论为假说不成立 3 验证性实验有时也可以作为探究性实验来说明问题 例如孟德尔的分离定律和自由组合定律的发现过程 就首先提出了假说 未知的 然后对实验进行了预期 如果实验结果与预期一致 说明假说是正确的 是真理 如果实验结果与预期不一致 说明假说是错误的 是谬论 易错点3实验开始前测与实验结果处理 点拨 有些实验开始前需对实验状态进行前测 有些实验结果不能直接观察到实验现象 需要对实验结果进行处理 即再进行一个小的实验 易错点4对实验原理与实验结果解释的混淆 点拨 1 实验原理要求写出实验设计的依据 实验设计的主要思路及对实验结果的观测方法 2 实验结果解释要求用实验原理把实验结果和实验结论联系起来 叙述好前因后果 抗利尿激素由下丘脑分泌 通过垂体释放到血液中 抗利尿激素的主要作用是增加肾小管膜