高考生物二轮优化设计：7.2《实验设计与分析》ppt精编课件.ppt

第2讲实验设计与分析 专题七生物实验与探究 2015高考导航 专题七生物实验与探究 随机分组 对照性原则 单一变量原则 对照 适宜 重复 观察现象 变量处理 对变量进行不同处理 链接思考 1 如何理解实验的原理 提示 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 提示 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同 命题点1考查实验目的探究性或验证性实验的 实验题目或目的 的描述 1 句式一 探究 或验证 自变量对因变量的影响 2 句式二 探究 或验证 因变量与自变量之间的关系 或 因变量与自变量之间关系的研究 应用提示 书写实验题目需从试题提供的文字 表格或曲线信息中找出自变量或因变量后 依据 句式 作答 有时实验中的自变量可能是一个 即单自变量 有时为多个 即多自变量 对验证性实验来说 实验目的与实验结论是相对应的 即在书写实验结论时重复实验目的的相关语句即可 现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理如下表 尝试通过表格信息书写不同组别对照实验的实验目的 1 仅做 组与 组实验 其实验目的是 2 仅做 组与 组实验 其实验目的是 3 仅做 组与 组实验 其实验目的是 4 仅做 组与 组实验 能否获取确切的实验目的 为什么 不能 组与 组对照 自变量不单一 探究机械破损种皮对该种子萌发的影响 探究种皮完整条件下赤霉素对该种子萌发的影响 探究机械破损条件下赤霉素对该种子萌发的影响 解析 解答本题的关键在于通过对照实验 确定自变量 实验中必须保持单一性 在此基础上分析说明因变量的变化缘由 由表格及题干可知本题是探究自变量对种子萌发的影响 即实验中的因变量为种子的萌发情况 通过 组与 组对照可知 自变量为种皮的完整性 故实验目的可描述为 探究机械破损种皮对该种子萌发的影响 通过 组与 组对照可知 自变量为种皮完整条件下有无赤霉素 故实验目的可描述为 探究种皮完整条件下赤霉素对该种子萌发的影响 通过 组与 组对照可知 自变量为机械破损条件下有无赤霉素 故实验目的可描述为 探究机械破损条件下赤霉素对该种子萌发的影响 通过 组与 组分析发现自变量不具有单一性 故无法形成对照 猜想1甲型流感病毒正在全球范围内扩散 严重危害人体健康 某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现 常见的流感病毒都是RNA病毒 同时提出疑问 甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA 该兴趣小组为探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计了实验步骤 请为该实验拟定一个实验目的 实验目的是 解析 题目中含有 探究 字眼 也有 提出疑问 因此很容易据此找到实验目的 即探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA 探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA 猜想2在用生长素促进植物枝条生根的实践过程中 发现枝条生根情况不一 分析其原因 认为可能与生长素的浓度有关 请据此拟定一个相关研究课题的实验目的 解析 首先要确定自变量和因变量 由该题信息可知 自变量是 生长素浓度 因变量为 枝条生根情况 然后再依据名称模式写出课题实验目的 可以表述为 探究生长素浓度对植物枝条生根的影响 或 探究生长素浓度与植物枝条生根的关系 探究生长素浓度对植物枝条生根的影响 或探究生长素浓度与植物枝条生根的关系 命题点2探究性实验的 实验假设 的描述 1 句式一 如果 现象 则 结论 2 句式二 当条件X存在时 事件P 实验现象 会发生 或 当条件X存在时 事件P 实验现象 不发生 或 当条件X存在时 对事件P 实验现象 没有影响 应用提示 对探究性实验来说 假说对所要研究的对象设想一种或几种可能的答案或解释 即提出可能的实验原理 假说的书写 往往针对实验目的以陈述句式进行表述 哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果 动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸 为了探究哺乳动物随外界环境温度升高 呼吸作用强度是升高还是降低 某校生物兴趣小组制定了以下实验方案 实验假设 哺乳动物随外界环境温度的升高 呼吸强度降低 材料用具 略 实验步骤 将4个恒温培养箱分别调节成10 20 30 40 恒温 并编号为甲 乙 丙 丁四组 取四只400克 健康的 性别与生理状况相同的成年小白鼠分别放入4个不同温度的恒温培养箱中 一段时间后 用仪器测量小鼠耗氧量 做好记录并计算 解析 本实验要探究的问题是哺乳动物随外界环境温度升高 呼吸作用强度是升高还是降低 首先要获取解决该问题的信息 信息一方面蕴含在题干中 哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果 动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸 一方面来自于平常所学的知识 接着 利用这些信息对呼吸强度的变化进行推测和解释 哺乳动物是恒温动物 体温通过产热量与散热量的平衡达到恒定 当外界温度上升时 散热速率会下降 使产热速率大于散热速率 动物体温会上升 要使升高的体温下降 需减少产热增加散热 动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸 那么 哺乳动物是否通过减弱有氧呼吸的强度来达到体温的恒定 于是根据这一推测作出初步假设 哺乳动物随外界环境温度的升高 呼吸强度降低 猜想3某研究所在蝴蝶兰培育的过程中使用了磷胺 发现磷胺污染可导致细胞出现分裂间期的微核现象 如图所示 微核与主核有相同染色效果 但体积较小 可通过观测统计微核率和微核细胞率的大小 认识和评估污染物对生物的影响 请就磷胺浓度和溶液pH 6 8 对微核数和微核细胞数的影响设计实验进行探究 材料用具 培养皿 质量分数为10 和20 的磷胺溶液等 1 假设 磷胺污染程度与植物细胞的微核率和微核细胞率呈正相关 且受pH的影响 2 主要方法步骤 对大豆种子浸种 在适宜条件下萌发生根 一段时间后 取出已生根的种子 然后用蒸馏水冲洗 并移至蒸馏水中再培养一定时间 约2个细胞周期 按 固定 卡诺氏固定液 解离 质量分数为15 的盐酸和体积分数为95 的酒精按1 1混合 漂洗 蒸馏水 染色 醋酸洋红液或质量浓度为0 01g mL或0 02g mL的龙胆紫溶液 制片 制作根尖临时装片 将萌发生根的大豆种子随机等量分成3大组 每大组至少3小组 并编号 分别浸泡在等体积的 pH分别为6 7 8的 磷胺浓度为0 10 20 的溶液中相同且适宜的时间 写出制作根尖临时装片的主要步骤和所用试剂 镜检 记录和统计 3 为确保实验结果的准确性 请据此制作相关数据记录表 探究磷胺浓度和溶液pH 6 8 对微核数和微核细胞数的影响记录表 解析 由于磷胺等污染物有致畸 致癌和致突变效应 该实验的假设应为磷胺污染程度与植物细胞的微核率和微核细胞率呈正相关 且受pH的影响 探究 磷胺浓度和溶液pH 6 8 双因素对微核数和微核细胞数的影响 因此需配制不同浓度 不同pH的磷胺溶液 每一个实验变量至少考虑分成3组 在相同且适宜的条件下培养一段时间 最后按照 固定 卡诺氏固定液 解离 质量分数为15 的盐酸和体积分数为95 的酒精按1 1混合 漂洗 蒸馏水 染色 醋酸洋红液或质量浓度为0 01g mL或0 02g mL的龙胆紫溶液 制片 制作根尖临时装片 显微镜观察并统计微核数和微核细胞数 为了确保实验结果的准确性 每组实验至少要制作3个装片进行观察 命题点3考查实验原理探究性或验证性实验的 实验原理 的描述 1 理论依据句式 自变量与因变量间的内在联系 2 操作依据句式 自变量的操作情况 因变量的观测指标 应用提示 实验原理可以明确实验操作步骤 分清是生化实验类型还是生理实验类型 实验原理中 因变量的观测指标 可作为实验结果的参考 若需对实验结果进行分析 套用实验原理即可 根据提供的实验材料及用具 食品卫生质量检验人员设计了一个检测稻米新鲜程度的简易实验 实验目的 根据过氧化氢酶活性的强弱来鉴别稻米是新稻米还是陈稻米 材料 用具 新稻米 待测稻米 1 愈创木酚 氧气存在时被氧化成红褐色物质 与氧浓度呈正相关 等 实验步骤 第一步 取两支具塞试管 分别编号为A和B A管内放入适量的新稻米 B管内放入等量的待测稻米 第二步 用移液管分别往两支试管内加入等量且适量的质量分数为1 的愈创木酚溶液 浸没稻米 盖上试管塞 充分摇匀 静置一段时间后 弃掉多余液体 第三步 将两支试管中浸有1 愈创木酚的稻米分别倒入两个对应编号的培养皿中 用镊子摊开 然后 用移液管吸取体积分数为1 的过氧化氢分别滴入培养皿内的稻米中 使所有稻米都浸有过氧化氢 第四步 一段时间后 用放大镜观察两培养皿中稻米的颜色变化 预期结果及结论 A培养皿中的新稻米呈红褐色 B培养皿中的待测稻米若颜色很浅或几乎无色 则是陈稻米 若待测稻米颜色也呈红褐色 则是新稻米 请依据实验目的和实验流程 正确分析预期结果及结论 准确书写相应的实验原理 植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢存在时 能使某些酚类物质 如愈创木酚 氧化成红褐色物质 其颜色的深浅与酶活性呈正相关 解析 实验原理可以依据已知的实验目的和材料书写 也可以在实验完成后 根据实验的过程和步骤等来书写 其内容一方面侧重于写出为什么这样操作 另一方面则是侧重于写出为什么出现这样的现象 这里面涵盖了 自变量作用的科学依据 操作自变量的原理和因变量获得的原理等 依据实验目的可知 本实验的自变量为 过氧化氢酶活性的强弱 再结合实验材料用具可知 因变量为 质量分数为1 的愈创木酚氧化后的颜色变化 因此 实验原理可概括为 植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢存在时 能使愈创木酚氧化成红褐色物质 愈创木酚氧化后颜色的深浅与酶活性呈正相关 猜想4为了验证胰岛素具有降低血糖的作用 以小鼠的活动状况为观察指标设计实验 某同学的实验方案如下 将正常小鼠随机分成A B两组 观察并记录其活动状况 A组小鼠注射适量胰岛素溶液 B组小鼠注射等量生理盐水 一段时间后 A组小鼠会出现四肢无力 活动减少 甚至昏迷等低血糖症状 B组小鼠活动状况无变化 A组小鼠出现低血糖症状后 分别给A B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液 一段时间后 A组小鼠低血糖症状缓解 B组小鼠活动状况无变化 该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用 请回答 该实验的原理 胰岛素具有降低血糖的作用 体内胰岛素含量过高引起血糖下降 机体出现活动减少 甚至昏迷等低血糖症状 此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解 易错易混 解题时的常见错误如下 1 错将实验原理写成实验原则 如单一变量原则 对照原则 没有理解实验原理的实质 2 实验原理不完整 如只回答胰岛素具有降低血糖的作用 3 观察指标阐述错误 如本题中已经明确指出以小鼠的活动状况为观察指标设计实验 但很多学生还是把观察指标写成直接检测血糖浓度 命题点4考查实验步骤探究性或验证性实验的 实验步骤 的描述步骤一 实验前的准备 选材的句式 选取年龄 性别相同 健康且发育状况相同的同种动物 选取长势相同 大小相似的同种植物 等 分组的句式 随机均分 或等分 为X组 编号的句式 编号为A B 组 或 编号为甲 乙 组 步骤二 实验中的处理 实验组 用适量的某溶液 处理 对照组 用等量的蒸馏水 或生理盐水或清水 处理 且 每组都在相同且适宜的条件下培养 或饲养 或 观察相同的时间 步骤三 实验后的观测 一段时间后 观察 现象 或测量 数据 做好记录 并计算出平均值 应用提示 步骤一主要是分组编号 设置对照 以描述 无关变量 步骤二主要是对实验组别进行处理 以描述自变量如何控制 无关变量如何平衡 步骤三主要是针对实验结果的处理 以描述因变量怎样检测 请设计一个实验比较过氧化氢酶和Fe3 的催化效率 1 实验原理 新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶 Fe3 是一种无机催化剂 它们都可以催化过氧化氢分解成水和氧 2 实验器材 新鲜的质量分数为20 的肝脏 如猪肝 鸡肝 研磨液 量筒 试管 滴管 恒温水浴锅 试管架 卫生香 火柴 体积分数为3 的H2O2溶液 质量分数为3 5 的FeCl3溶液 蒸馏水 3 实验步骤 取3支试管 各加入等量且适量的H2O2溶液 5mL 放入37 恒温水浴锅中适当保温一段时间 4 设计表格记录实验步骤 并填写出相应的现象与结论 观察各试管中释放气泡的快慢 或者将点燃但无火焰的卫生香分别放到3支试管的管内液面上方 观察并记录哪支卫生香燃烧更猛烈 分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水 FeCl3溶液和肝脏研磨液 两滴 如表所示 5 如果仅将实验中的恒温水浴改为80 重做上述实验 O2释放的速度最快的是加 的试管 原因是 FeCl3溶液 过氧化氢酶经高温变性而失去了活性 解析 本题要同时验证酶具有催化作用和高效性 因此应遵循对照原则 单一变量原则和科学性原则 整个实验中 不同处理的试管中O2释放最快的是加酶溶液的试管 其次是加FeCl3溶液的试管 最慢的是加蒸馏水的试管 由此可得出的结论是酶具有催化作用且其催化作用具有高效性 猜想5某生物兴趣小组饲养了一批纯合的长翅红眼果蝇幼虫 分装在10支试管中 准备放在25 培养箱中培养 果蝇生长的最适温度 由于疏忽 其中有2支试管未放入培养箱 当时气温高达37 10d后观察发现 培养箱中的果蝇全为长翅 而未放入培养箱中的果蝇出现了残翅 有雌有雄 1 残翅性状的出现在遗传学上称为 你认为出现残翅最可能的原因是 变异 温度的变化影响果蝇的发育 果蝇的遗传物质没有发生改变 或发生改变 2 请设计实验证明你的推测 简要写出实验步骤 预期结果并得出结论 提示 选择果蝇杂交的方法进行实验 实验步骤 3 预期结果与结论 子代全为长翅 说明残翅是由温度引起的不可遗传变异 遗传物质没有改变 推测正确 或错误 子代全为残翅或出现部分残翅 说明残翅是可遗传变异 温度的变化引起了遗传物质的改变 推测错误 或正确 注意 推测要与结论相一致 其他答案合理也可 利用高温下发育的雌雄残翅果蝇交配产卵 将卵放在25 条件下培养 观察子代果蝇翅的性状表现 解析 本题考查变异类型的判断 由于温度的变化 果蝇的翅型发生了变异 判断这种变异是否可遗传 即是否引起了遗传物质的变化 最常用的方法是让变异的个体产生后代 看所产生的变异能否延续 因此可将高温下发育的雌雄残翅果蝇交配产卵 在正常温度下培养 观察子代果蝇翅的性状表现 命题点5考查实验的结果与结论探究性或验证性实验的 结果与结论 的描述 1 探究性实验结果的预测对应假设 常需分类讨论 实验结论要根据可能的实验结果进行分析 2 验证性实验的结果与相应结论只需考虑一种情况 一般只有一个结果和一个相应的结论 且结论就在题目中 如 验证 证明 等 实验结论对应实验目的应得出肯定结论 应用提示 探究性实验可先假设可能的实验结论 再得出实验结果 最后先写结果 进而得出结论 验证性实验的实验结果可依据实验原理中的因变量写出 实验结论即验证性实验的目的 为探究一定温度对甲状腺激素的生物活性的影响 现使用容积相同的几只玻璃缸 同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只 蝌蚪常用饲料 未经处理的具有生物活性的甲状腺激素 50 温水处理了10min的原来具有生物活性的甲状腺激素等材料用具进行实验 具体方法见下表 代表等量加入 请完成下列预期及分析得出的结论 观察指标中各缸中蝌蚪发育成青蛙所需时间的长短 现象 若甲 乙 丙 结论 甲状腺激素50 温水处理后活性不发生改变 现象 若 结论 甲状腺激素50 温水处理后失去活性 现象 若 结论 甲状腺激素50 温水处理后活性降低 现象 若甲 乙 丙 结论 甲状腺激素50 温水处理后活性升高 甲 丙 乙 甲 丙 乙 解析 根据试题提供的图表信息 可知各个玻璃缸中的蝌蚪数和常用饲料均相同 而甲状腺激素却受到常温或50 温水的处理 分析不难得出 本实验的目的 即探究温度对甲状腺激素的生物活性的影响 甲缸为空白对照组 乙缸为常温实验组 丙缸为高温实验组 甲状腺激素可促进小动物的发育 激素的含量不同则小动物生长发育到一定程度所需要的时间就会有差异 或者说 相同时间的情况下 不同组别的小动物发育程度会有差别 因此 若甲状腺激素在50 温水处理后活性不发生改变 则甲 乙 丙 若甲状腺激素50 温水处理后失去活性 则甲 丙 乙 若甲状腺激素50 温水处理后活性降低 则甲 丙 乙 若甲状腺激素50 温水处理后活性升高 则甲 乙 丙 猜想6为研究生长素类似物2 4 D溶液对某植物插条生根的影响 一实验小组按下表进行了实验 请分析回答 1 设置A组实验的目的是 2 可