黑龙江哈九中高考生物实验设计专题复习(1).doc

哈九中2014届高三生物实验设计专题复习一、考试大纲中和实验有关的具体要求1. 能独立完成生物知识内容表所列生物实验， 包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。 2. 具备验证简单生物学事实的能力，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理。3. 具备对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察s、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。4. 能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。 二、实验设计遵循的原则1. 单一变量原则 实验过程中可以变化的因素称为变量。实验中的变量有：自变量、因变量和无关变量。其中，人为改变的变量称做自变量。随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。以“温度对淀粉酶活性影响的实验”为例，所给定的低温（冰块）、适温（370c）、高温（沸水浴）就是自变量；淀粉在实验过程中的浓度、用量，淀粉酶的浓度、用量、水解过程中的酸碱度等都为无关变量，需遵循等量原则；而由于低温、适温、高温的条件变化，淀粉酶水解淀粉的反应速度也随之变化，即为因变量。 一般情况下，一个实验中只有一个自变量，无关变量要相同且适宜，只有这样，因变量的不同，才是自变量不同导致的，才能得出科学的结论。这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。2. 对照性原则 除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照是实验控制的手段之一，通过设置对照实验，可以消除无关因子对结果的影响，证明实验的客观性，具有说服力和可信度。因而一个实验中通常有实验组和对照组之分（自身对照除外）。 对照实验有以下四种常见类型：空白对照 空白对照是指不做任何实验处理的对象组。如：在正常情况下对蝌蚪不作任何处理与甲状腺制剂饲喂蝌蚪对照就属于空白对照。在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶溶液，而对照组滴加了等量的蒸馏水，也属于空白对照。条件对照即虽给对照组施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是所要研究的处理因素。如：验证酶的高效性实验中，用h2o2酶和fe3+分别催化h2o2水解，其中滴加fecl3溶液组即为条件对照组。自身对照自身对照是指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验,则是典型的自身对照。自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照。这在验证的条件是往往是不明确的因素情况下使用。如不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究，这里的盐浓度是一种不确定的因素，设置的实验组就应该是多组不同盐浓度的溶液，0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%等。再如：证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中，将玉米种子不同方向放置。这属于相互对照。3.等量原则对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：所用生物材料要相同 即所用生物材料的种类、数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。所用实验器具要相同 即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。所用实验试剂要相同 即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。所用处理方法要相同 如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。4.科学性原则 包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。5.可行性原则 在实验设计时，从原理、实验实施到实验结果的产生，都实际可行。6.简洁性原则实验设计时，要考虑到实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品较便宜，实验操作简便，实验步骤较少，实验时间较短。三、实验设计题的分析思路1.了解题目要求2.明确实验目的3.分析实验原理4.确定实验思路5.设计实验步骤6.预测实验结果7.分析得出结论四、把握实验设计的性质1.验证性实验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。2.探究性实验 指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。二者相关内容的比较目的步骤假设预测结果结论验证性实验验证相同无结果唯一解题前已知有唯一肯定的结论（回答目的）探究性实验探究有结果多样解题前后都未知几种预测就有几种结论五.实验材料的选择一般要求1.科学合理 ，简便易行，有典型性和代表性。2.数量足够多（避免量少给实验带来偶然性误差）3.实验组和对照组应等量材料等量（种类、数量、生理状况等）处理方法等量（温度、光照、时间等举例：(1)“观察洋葱根尖细胞的有丝分裂实验”和 “质壁分离和复原实验”都用洋葱，两者的取材部位分别是 、 ，可否互换？为什么？(2)“还原性糖的鉴定实验”对材料的要求是 、 。该实验可否选择小麦、甘蔗等含糖较多的植物组织？(3)某生物学习小组对动物在空腹状态和进食后血液中是否含有葡萄糖进行了实验研究。他们从一健康的成年狗身上采集了以下实验材料：a：空腹时的血液 b：进食一小时后的血液 注：材料a、b 都加入了柠檬酸钠（一种防凝剂）请问:材料a、b必须进行如何处理才能用斐林试剂检验？为什么要进行该项处理？参考答案(1)根尖的分生区细胞、紫色的洋葱鳞片叶 不能互换，因为前者能进行旺盛的有丝分裂，后者是已经分化的细胞，含有大的液泡。(2)白色、无色或接近无色或白色 含有可溶性糖 不能选择，原因小麦细胞内含有较丰富的淀粉，而甘蔗细胞内含有较丰富的蔗糖，它们都不是还原性糖。(3)两者都得离心（或静置24小时），取上清液 血液呈红色，会影响还原性糖与婓林试剂发生反应生成的砖红色沉淀，不便于观察颜色反应。六、一些常见的实验方法和技术1.根据颜色来确定某种物质的存在：淀粉+碘液(蓝色)；还原性糖+斐林试剂(砖红色)；脂肪+苏丹(橘黄)或+苏丹(红色)；蛋白质+双缩脲试剂(紫色)等等。2.用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性3.同位素示踪法：光合作用产生氧气的来源；光合作用中二氧化碳的去向；噬菌体侵染细菌实验证明dna是遗传物质；dna的复制是半保留复制。4.获得无籽果实的方法:用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无籽蕃茄、 诱导染色体变异，如无籽西瓜。5.确定某种激素功能的方法： 饲喂法，切除注射法，阉割移植法，切除口服法。6.确定传入、传出神经的功能： 刺激+观察效应器的反应或测定神经上的电位变化。7.植物杂交的方法雌雄同花：花蕾期去雄+套袋 +开花期人工授粉+套袋雌雄异花：花蕾期雌花套袋+开花期人工授粉+套袋8.确定某一显性个体基因型的方法： 测交； 该显性个体自交。9.确定某一性状为显性性状或隐性性状的方法：具有一对相对性状的纯合体的杂交；自交，观察后代是否有性状分离。10.确定某一个体是否具有抗性基因的方法：即抗性接种实验确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈病菌去侵染，一段时间后，观察有无锈斑出现。11.育种的方法杂交育种；人工诱变育种；单倍体育种；基因工程育种；细胞工程育种等。12.测定种群密度的方法：样方法； 标志重捕法13.光学显微镜观察。适用于观察生物微观结构，如细胞结构，包括光镜下看到的各种细胞器。14.制作临时装片、切片和涂片，适用于显微观察。如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞的临时装片；“在生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片等等。15.恒温技术。适用于有酶参与的生化反应等，一般用水浴或恒温箱。16.纸层析技术。如叶绿体中色素的分离实验。七、实验步骤的书写 三步曲1.材料器具的准备：包括分组、编号、做准备。取套规格相同的器材(或取长势相同的某种生物材料随机平均分成组)分别标记为a、b、，并分别加入等量的本步骤强调分组的等量性原则(器材的规格、生物材料的长势、分组的数量和随机性等)，编号可以针对实验器具，也可以针对实验材料。2.设置实验组和对照组。在a组中加入适量的在b组中加入等量的。本步骤强调对照性原则、各对照组条件处理的等量性原则，通过“适量”和“等量”表达出来。在具体的实验设计中，可用具体的量，如“在a组中加入2 ml在b组中加入2 ml”。需要注意的是：一组加入试剂时，如另一组不需加入试剂，则必须加等量的蒸馏水、生理盐水或相应不影响实验结果的溶液。另外，要注意单一变量原则，即本步处理的自变量一般只能有一个。3.放在适宜的相同的条件下培养，一段时间后观察现象和结果（描述要具体） 将两套装置放在相同且适宜的环境中培养一段时间(或相应方法处理，如振荡、加热等)。本步骤强调各组外界处理的等量性原则，两套装置必须放在相同且适宜的环境中，这样的实验结果才有可比性。培养的时间可根据具体的实验确定，也可以用“一段时间”描述。最后需要观察的现象和结果一定要表述具体，如“观察卫生香的复燃情况”、“测量并记录扦插枝条的生根情况（长度或数目）”等，而不能只粗略地表述为“观察现象”。八、实验结果的获取1.直接观察法 观察植物细胞质壁分离与复原、观察植物细胞的有丝分裂、有无气泡、沉淀等。2.化学法、物理法相关的颜色反应和追踪物质运行和变化过程（同位素标记法）3.生物特性光合速率 单位时间氧气的释放量或二氧化碳的吸收量或淀粉生成量呼吸速率 单位时间二氧化碳的释放量或氧气的吸收量或淀粉减少量生长速率 植物株高 、干重或动物身高、体重动物代谢速率 a.一定时间内耗氧量 b.消耗一定氧气所需的时间某物质对生物的毒性 种子的发芽率或植株染病情况动物寿命、染病情况九、实验结果的表达实验结果即对实验现象的描述，不论是实验组还是对照组均需加以说明，或对比说明。可以通过以下几种形式来进行：1.文字描述：注意提取题干中对解题有用的关键信息。2.表格：（1）准确找出实验的自变量（反应条件等发生改变的量）和因变量（随着反应条件改变而改变的量）（2）要看清数据的变化规律（上升、下降）；注意特殊数据（最多、最少、平均，总和等，尤其0） 想清道理。3.坐标曲线：（1）注意横、纵坐标的变量及单位；（2）曲线的变化趋势（如升、降）及原因；（3）特殊点的意义：交点、折点、最高点、最低点等。十、高考常见题型1.实验步骤补充完善题（1）添加实验假设； （2）完善实验步骤； （3） 总结实验结论； （4） 补充填加对照实验。 例1假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：（1）选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：碘液，苏丹溶液，双缩脲试剂，斐林试剂。你选用的试剂应该是 ；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为 。（2）完善以下实验设计并回答问题。探究a动物蛋白对小鼠生长的影响资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长； a动物蛋白有可能用于饲料生产。一、 研究目的：探究a动物蛋白对小鼠生长的影响。二、 饲料：1、 基础饲料：基本无蛋白质的饲料；2、 普通饲料（含12%植物蛋白）：基础饲料+植物蛋白；3、 试验饲料：基础饲料+a动物蛋白。三、 实验分组：实验组号 小鼠数量（只） 饲料 饲养时间（天）1 10 基础饲料 212 10 试验饲料1（含6% a动物蛋白） 213 10 试验饲料2（含12% a动物蛋白） 214 10 试验饲料3（含18 %a动物蛋白） 21 5 10 试验饲料4（含24% a动物蛋白） 216 10 备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。四、 实验方法和检测指标：略实验组6中，应该为 ，原因是 ；应该为 ，原因是 ；要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的 和 。 参考答案 （1）双缩脲试剂 紫色 （2）普通饲料 作为实验中的对照组 21 等量原则 体重 身体长度2.实验评价题 实验评价就是利用已有的生物学知识，从实验取材、药品试剂、步骤及操作、结果及预测等进行评价，从而正确解答有关内容。 对实验方案评价时，要注意从以下8方面入手。（1）实验原理是否正确； （2）药品和试剂的使用是否正确； （3）实验材料的选择是否正确；（4）有无对照，如果有看对照设计是否合理；（5）实验步骤是否科学；（实验是否遵循了单一变量原则；是否漏做某个实验步骤；操作步骤是否颠倒；操作方法是否正确。）（6）是否采取正确的方法进行实验结果的检测和记录；（7）对实验结果的预测与分析是否合理；（8）实验的安全性如何。例2某同学进行了温度对酶活性影响的研究，设计了如下实验：实验原理： 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。实验步骤：1、 取三支试管，分别加入质量分数为3的可溶性淀粉溶液。另取3支试管，分别注入新鲜的淀粉酶溶液。2、将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成三组分别放入100、37 的水中和冰块中，维持各自的温度5 min。分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，两支试管中的ph6.8，第三支试管中的ph4，摇均后维持各自温度5min。3、在三支试管中各滴一滴碘液，并摇匀。观察并记录：（略）结论：温度过高或过低都影响酶的活性。请回答：(1) 该实验能否得出上述实验结论？_（2）指出步骤中不正确之处，并在此基础上加以纠正或补充相应的内容。参考答案（1）按此步骤不能得出以上实验结论。（2）试管上没有做标记，应用字母或数字进行标记如六支试管上分别标记a、b、c、a、b、c。步骤1中加入试管中的两种溶液应有量的描述，应补充3的可溶性淀粉2ml，新鲜淀粉酶溶液1ml。步骤2中没有设置最适温度，应把37 改为60。实验组与对照组未遵循单一变量原则。两组中存在酸碱度和温度两个变量，应只有一个温度变量，酸碱度应一致，ph应都为6.8。3.完全实验设计题例3为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。 （1）材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。 （实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。)（2）方法与步骤： （3）结果预测与分析：_ 参考答案实验步骤将日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出仪器测定与记录耗氧量和活动量每日用灌胃器给与甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给与乙组灌胃等量的蒸馏水，饲养一段时间。 定期测量与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量。实验结果预测： 未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧和活动量相近。 给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧和活动量均大于乙组。结果分析： 甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使耗氧量和活动量加大。4.实验过程细节分析例4下图实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和乳汁放入2个试管，然后将2个试管放入同一水浴(温度用t表示)环境中持续15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需的时间。装置水浴温度()凝乳时间(min)a10不凝固b207.0c304.0d401.5e504.0f60不凝固通过实验记录在不同的温度下凝乳所需的时间，结果如上表：(1)为什么酶和乳汁混合之前在同一水浴环境中保温 15 min，实验结果更准确？(2)若将酶和乳汁直接放入同一试管内混合并保温对实验结果有何影响？(3)比较并解释装置b和d的结果。(4)解释以下两种处理时实验结果有无什么变化。将装置a内混合物加温至40_。将装置f内混合物冷却至40_。(5)除了温度，再指出一种能影响酶活性的因素。_。参考答案 (1)使两者混合时温度一致，即酶催化反应温度维持恒定；(2)凝乳时间会延长，因为混合保温达到指定温度需一定时间；(3)说明在一定范围内(2040)酶的活性随温度升高而升高；(4)能凝乳 不能凝乳； (5)ph值十一、课堂即时巩固1.某生物兴趣小组用迎春枝条作实验材料，做了探究naa促进扦插枝条生根最适浓度实验的预实验，结果如图所示。请根据预实验结果，设计进一步的探究实验:材料用具：生长旺盛的一年生迎春枝条若干、烧杯、量筒、培养皿、naa、蒸馏水等。配制溶液：配制浓度依次为 的naa溶液 份（溶液浓度梯度差为0.5ppm）。实验步骤： ；浸泡：将各组枝条的基部分别浸泡在配制好的的naa溶液中；一天后，取出枝条放在适宜相同条件下分别进行扦插培养；十天后， 。该实验应控制好两个主要无关变量是： 。请你设计一个表格来呈现实验现象。2.某同学由温度能影响酶的活性联想到温度能否影响甲状腺激素的活性。为了探索这一问题，他做了一个实验。实验步骤如下：取三只相同的洁净玻璃缸，编号为l、2、3，分别装上等量的蒸馏水、河水、自来水。取发育状况不同的15只蝌蚪，分成三等份，分别放人 1、2、3号玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养。每天同时向l、2、3号玻璃缸中分别投入普通饲料、常温 (25)下的甲状腺激素制剂拌匀的饲料、用60温水处理1小时的甲状腺激素制剂拌匀的饲料。每隔一段时间测量、记录，并比较蝌蚪的发育状况。(1)在实验步骤的叙述中，存在一些不妥或不严密之处，请指出并加以改正；(2)预测实验现象及结论； (3)通过上述正确修改后的实验，能体现出实验设计应遵循的基本原则之一是 。3.植物生命活动调节的基本形成是激素调节，下面是有关植物激素的知识及实验研究，请根据有关信息分别回答下列问题：激素的相对浓度部位生长素赤霉素细胞分裂素脱落酸茎尖+-幼叶+-伸长茎+-侧芽+-成熟叶+-+根+-根尖+-+表示含量高；+表示含量中等；+表示含量低；-表示无(1)植物激素对植物的生长发育产生显著调节作用，植物的生长发育是由多种激素相互协调、共同调节的。下表是植物不同部位各种激素的相对浓度，请分析回答：目前公认的植物激素共有五大类，除上表中的四大类外，植物体内还有一类物质也属于植物激素，该激素的主要作用是_。比较茎尖和伸长茎中各种激素的含量，从细胞角度分析植物的生长，说明生长素和赤霉索主要通过促进_，从而促进生长；细胞分