海南省洋浦中学高三生物第二轮专题复习资料 专题四 实验与探究(1).doc

海南省洋浦中学2014届高三生物第二轮复习专题四：实验与探究一、实验设计的主要基本原则1 科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变化。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。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。 实验原理的科学性实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。如2000年全国高考考试题第25题，本题要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用。题中给出了两个实验原理；血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，若缺少它则血液不能凝固；草酸溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整，学生可由此产生明确的设计思路。实验材料选择的科学性根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如“还原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料，以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选材的范例。思考：还原糖的鉴定、蛋白质的鉴定、植物细胞有丝分裂观察、叶绿体色素提取与分离、植物细胞的质壁分离与复原、细胞质流动的观察等实验中应选择哪些实验材料才能得到较好的实验效果？为什么？实验方法的科学性只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。如鉴定蛋白质的实验中，根据蛋白质分子在碱性环境中与硫酸铜反应形成紫色的反应特点，实验过程中必须先加双缩脲试剂a液（质量浓度为0.1g/ml的氢氧化钠溶液），振荡后再加b液（质量浓度为0.01g/ml的硫酸铜溶液）。而不能反过来，或把a液与b液混合后加入，这样均不能得到预期的实验结果。实验结果处理的科学性对于实验过程中得到的一些数据，现象或其它信息，不能简单处理，应首先整理后仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。2.平行复重原则：即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。任何实验必须有足够实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。由实验设计的特点来看，采用了平行重复的原则来进行，消除了无关变量与额外变量的干扰，可多次重复该实验，使得实验结果更加客观、科学。3.对照性原则:科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。 实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。由于同一种实验结果可能会被多种不同的实验因素所引起，因此如果没有严格的对照实验，即使出现了某种预想的实验结果，也很难保证该实验结果是由某因素所引起的，这样就使得所设计的实验缺乏应有的说服力。可见只有设置对照实验，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。才能使设计显得比较严密，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。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。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。设置对照组有4种方法：(1)空白对照：即不给对照组做任何处理；例如，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液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。课本中涉及到的用甲状腺制剂饲喂蝌蚪与正常情况下蝌蚪不作任何处理对照就属于空白对照；在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。(2)条件对照：即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的实验中，采用等组实验法，甲组为实验组(饲喂甲状激素)，乙组为条件对照(饲喂甲状抑制剂)；不饲喂药剂的是空白对照组;课本中涉及到温度对淀粉酶活性影响的实验中0、100等温度下的对照则为条件对照；，显然，通过条件对照实验说服力大大提高。(3)自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组；例如“质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂可催化过氧化氢水解，即自身对照，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。课本中涉及到将过氧化氢酶加入h202液中说明酶是生物催化剂，则属于自身对照；(4)相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。即实验与对照在同一对象上进行.这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照。再如: 在探究温度(或ph)对酶催化活性影响实验中温度(或ph)(0度、50度,100度) 为条件对照。清水(软水) 、河水(硬水) 对加酶洗衣粉影响中，清水(软水) 、河水(硬水) 为相互对照。用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。.在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。“实验组”与“对照组”确认:一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是施加自变量处理的被试组；对照组是不施加自变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如 2005年春季高考题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。说明:根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。中学阶段所要求的实验设计一般多采用对照的原则，因为科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。4. 单因子变量原则和等量性原则此两个原则都是在设计对照实验时必须坚持的原则。所谓单因子变量原则，强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量，只有这样当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用，因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置，至于将谁作为变量则很容易确定，即要验证谁则把谁作为变量，也就是要把所要验证的中心条件作为变量。如要探索ph对淀粉酶活性的影响，则需把ph作为变量；要验证光合作用需要光则应将光作为变量；要验证光合作用需二氧化碳则把二氧化碳作为变量等等。等量性原则与单因子变量原则是完全统一的。只不过强调的侧面不同，单因子变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响，需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时，不但要等量，而且是在适宜条件下的等量，常态条件下的等量。如在探索ph对酶活性影响的实验中，单一变量是ph，除ph之外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量，而且要适宜的量，如对温度的控制不但要相同，而且要适宜，即要给予酶活性所需的适宜的温度，而不能控制在低温或高温条件下的等量。 自变量与因变量：实验中由实验者操纵的因素或条件，是作用于实验对象的刺激变量称自变量，自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。因变量，是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，因变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。自变量是原因，因变量是结果，即具因果关系。例如：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37)、高温 (沸水)就是自变量，而这些变量引起的实验变化结果就是因变量。该实验旨在获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性(因变量)的因果关系。 无关变量与额外变量：无关变量（控制变量）是指实验中除自变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。即是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量。实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。二者关系：也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。二. 实验设计的具体方法1.实验设计的应对策略a.理解实验原理对实验设计的重要作用 每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的，而是有其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。可见，实验原理是实验设计的依据。 b.应认真研究实验课题.找出其中的自变量和因变量，理解题目已知条件所隐含的意义。明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件。充分利用所给器材和试剂，构思自变量的控制方法和实验结果的捕获方法。般情况下，题目中所指定的器材、试剂，任何一种都应在实验的相关步骤中出现，避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变量，并引入科学的测量方法c.自变量的确定和控制 生物实验设计中，自变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从自变量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。生物实验中很多自变量就是实验条件。设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的自变量。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（自变量），观察其对实验结果的影响。通过对照的建立，达到对变量的控制，这是生物实验设计的灵魂。 2. 实验设计常用的一些基本实验方法及技术使学生熟悉常用的实验方法和技术，理解每种方法和技术的适用情况并熟练掌握其操作技能，以便在设计实验时能进行迁移和利用。主要包括以下几个方面：（1）光学显微镜的作用 适用于观察生物的微观结构，如细胞结构，包括光镜下可看到的各种细胞器。要求学生熟练掌握显微镜的使用技术。（2）临时装片、切片和涂片的制作 适用于显微观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制成临时装片、切片和涂片，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。（3）研磨、过滤 适用于从生物组织中提取物质如酶、色素等，要求学生熟练掌握研磨过滤的方法，如研磨时要先将生物材料切碎，然后加入磨擦剂（常用二氧化硅）、提取液及其他必要物质，充分研磨之后，往往要进行过滤，以除去渣滓，所用过滤器具则根据需要或根据试题中提供的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等等。（4）解离技术 用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。（5）恒温技术 适用于酶参加的生化反应，一般用水浴或恒温箱。根据题目要求选用。（6）纸层折技术 适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层析分离。（7）植物叶片生成淀粉的鉴定 适用于光合作用的有关实验，主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘。另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定、同位素示踪技术等。3.实验设计的步骤 (1)了解题目要求:认真读题(2)写出实验名称: 指出是什么实验？(3)写出实验目的: 弄清该题要验证或探究的是什么样的生物学事实。即明确实验要解决什么问题。一般在题干中有“验证”、“证明”、“探究”，其后内容就是实验的目的。有些实验需要对其去粗取精，提炼要点。 (4)写出实验原理: 就是完成该实验的理论依据是什么？这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、方法，以及所依据的科学科学原理。另外提供的实验仪器的使用方法和原理也是应考虑在内。此过程要求学生利用储备知识独立分析、运用。对所学知识运用要求较高，这是完成实验设计题目的的关键。(5)写出实验操作过程:大多数题目要求写出实验步骤，这是学生束手无策失分较多的地方。总结下面一条书写模式，能够使书写条理，思路清晰。a选材：选材应保持条件相同（如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠）b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；c实验处理：分别对实验组和对照组施加单一变量；除自变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应要相同，即控制无关变量。后面步骤中要用到的东西，如果题目没有给出，则必须在前面的步骤中准备好，如实验中要用蔗糖液，而题目中只给出蔗糖，我们就要先配制好蔗糖液；题目中如果已经给好（如给的是配好的试剂），则不能再配制了。d培养（或饲养）、观察、记录：观察记录实验现象和实验数据.e实验结果分析或者预测实验现象: 要弄清题目的目的是“验证型的”还是“探究型的”。如果是“验证型的”实验，则要根据所学知识和原理，分析得出应有的实验结果和推出相应的结论，（此时一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应）。若是“探究型的” 实验，则要根据原理、目的，预测出可能的结果和推出相应的结论（此时一般有几个不同结果及相应的结论）。预测结果“三步曲”a实验预测验证性实验 如“验证”、“证明”都可预测到与实验目的一致的结果。联系实验目的得出结论。结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在实验要验证的内容中寻找。探究性（预测结果“三步曲”）实验如“探究”预测的实验结果不惟一，大多有三种可能：“变量促进结果；变量抑制结果；变量与结果无关”，或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。b很多实验是化学反应类型，肉眼观察不到，应该考虑加入指示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。f实验结论 通过现象、结果的分析，概括出规律性的问题，结论一般就是实验的目的。注意：验证性实验中，实验目的、实验（或预测）结果和实验结论三者是一致的。结果是指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。验证性实验中，由于要验证的结论是肯定的，因此无实验假设。在验证实验中，如果实验记录作为题目条件已出现，那么就可得到肯定的实验结论。g讨论 讨论的内容可以是实验中的内容，也可以是跟实验有关的其他问题。三、实验设计的类型：探究性实验与验证性实验探究性实验验证性实验实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系实验假设假设一般采用“如果a，则b” 的形式表述，是根据现有的科学理论、事实对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释 因结论是己知的，因此不存在假设问题实验原理因探究内容而异因验证内容而异实验过程应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异 应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异实验现象未知，可以不描述已知，应准确描述实验结果预测对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果会怎样，如果出现结果或又会怎样” 。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。无 实验结论不同的预测结果有相应的不同结论 对应实验目的做出肯定结论（一）实验设计题的文字表达的答题模式：作出实验假设模式为：一般采用“如果，则”的形式表述。读题模式为：了解题目告诉了哪些条件？题目中所给材料用具可能有什么用？明解实验的目的及实验的性质是什么？分析题模式为：1、分析变量，包括：自变量是什么？因变量是什么？无关变量又是什么？2、确定观察指标3、设计对照实验，包括：有多少组实验？哪为实验组？哪为对照组？实验组和对照组分别做怎样的处理？怎样消除无关变量对实验结果的干扰？答实验目的1、验证实验模式为：验证或证明2、探究实验模式为：探究或研究。答实验原理模式为：“利用理论或器材或反应原理， 通过方法，出现现象， 就能达到目的”答实验步骤模式为：第一步：材料的预处理或观测指标的预处理第二步：材料的分组，编号第三步：谈自变量的处理第四步：谈实验对象培养（或放置）条件第五步：检测并记录（或比较）观测指标注：第一步有的实验可不需要，第四步与第五步有时可并作一步答实验结果既要描述实验组，也要描述对照组的观测指标。（验证性实验的结果是唯一的，表达时不要带“如果”“可能”“若”等字。探究性实验的结果预测往往有几种可能的结果）答实验结论与实验目的相呼应，描述自变量与因变量之间的因果关系（验证性实验应对应实验目的做出肯定结论；探究性实验对不同的预测结果作相应的不同结论。大多有三种可能：变量促进结果变量抑制结果变量与结果无关）验证实验探究实验答实验结果及结论1、答验证性实验的结果及结论模式：是，证明.2、答探究性实验的结果及结论模式：如果，则生物设计实验步骤常用“四步法”第一步：共性处理实验材料，均等分组并编号。选择实验材料时要注意应用一些表示等量的描述性语言，如：“生长一致的”，“日龄相同的，体重一致的”等等。分成多少组要视题目中所给的信息而定，(一般情况分两组)。编号最好用a、b、c或甲、乙、丙，而不用1、2、3 避免与实验步骤相混淆。第二步：遵循单因子变量原则，对照处理各组材料。方法为一组为对照组(往往为处于正常生理状态的)，其余为实验组，对照组与实验组只能有一个实验条件不同(单因子变量)，其他条件要注意强调出相同来，这是重要的得分点或失分点。第三步：相同条件培养(饲养、保温)相同时间。第四步：观察记录实验结果。如果是验证性实验，则结果只有一个，即题目中要证明的内容。如果是探究性实验，则结果一般有三种：实验组等于对照组，说明研究的条件对实验无影响。实验组大于对照组,说明研究的条件对实验有影响,且影响是正相关。实验组小于对照组,说明研究的条件对实验有影响,且影响是负相关。备注：实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题(1)实验材料的选择植物：“大小相似，长势相同的同种植株”。动物：“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别”相同。有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。(2)试剂的选择在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”、“等体积”、“适量的”、“一定量的”等词的运用。实验时间和条件上用“一段时间”、“适宜的温度、ph”等语言。（二）实验结果中统计表格及坐标曲线图的设计的答题模式：1、表格的设计答题模式：首先明确题目要求在表格“工作区”记录的内容。明确表格的第一列写自变量，第一行写因变量或第一列写因变量，第一行写自变量。 表格绘制好后给表格添加上题注即表格名称。如下图模式：模式1： 模式2：组别变量处理对照组实验组处理1处理2组别变量处理对照组实验组123123处理1处理22、坐标图的设计答题模式：标清横轴、纵轴的含义 标清横、纵轴的单位 理清曲线的走势及关键点（三）实验改错题解题技巧：二看步骤三看验证 四看材料五看条件四、实验设计的实例分析高考试卷中实验设计试题有三种类型：全程设计、补充设计、设计改错。（一）全程设计：试题明确给出了实验目的和原理，要求学生通过步骤的设计，验证或探究一个实验目的，得到相应的结果和结论。 1、验证性实验的全程设计实例例1、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：答案(2)方法与步骤：将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定的时期。测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。 (3)结果预测与分析未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量相近。给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。结果表明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，从而使动物的耗氧量和活动量增加。 2、探究性实验的全程设计例2、绿豆种子萌发初期的生长主要是胚轴的伸长。某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想探究这种复合肥料溶液在什么浓度范围对绿豆萌发初期的生长促进作用最大。请你利用下列材料，参与他们的实验设计。 材料：做好标记的大号培养皿若干个、刚萌发出一小段胚轴的绿豆种子若干组(10粒组)、复合肥料颗粒、蒸馏水、脱脂棉、直尺等实验步骤： 最后，将实验数据进行比较分析，得出结论。答案(1)配制一系列不同浓度的复合肥料溶液。(确定自变量)(2)分别测量已萌发绿豆胚轴的长度，并计算各组的平均值，记录下来。(确定因变量，前测，收集、处理数据)(3)将分别用不同浓度的复合肥料溶液浸润过的脱脂棉，铺在不同的培养皿中，再将几组已萌发的绿豆分别放入其中。另外设置一个用蒸馏水代替复合肥料溶液处理的对照组。(设置实验组和对照组)(4)将上述装置放在温度等外界环境条件适宜且相同的地方培养。(控制无关变量)(5)几天后，再次测量绿豆胚轴的长度，计算各组平均值，记录下来。(后测，收集处理数据)（二）补充设计：明确给出试验目的、原理和部分设计步骤，要求把其他步骤补充完整。1、验证性实验的补充设计例3.植物开花受开花激素的影响。下图所示光周期（日照长短）诱导植物开花激素的产生以及影响开花的实验图中植物去掉了顶端的全部叶子，a、d植株分别接受长日照、短日照; b、c植株方框内为受短日照处理的部位。（l）、对照实验a、d可说明该植物属于 （长日植物、短日植物）（2）根据b、c实验，填写实验报告表中的有关内容： (3)根据以上所有实验得出的结论: 。测试项目结果分析感受光周期的部位（叶或顶端）接受诱导产生开花激素的部位（叶或顶端）开花激素作用的部位（叶或顶端） （4）借鉴“生长素的发现”的科学实验方法，设计一个简单的模拟实验，证明b株产生的开花激素可使a株条件下的同种植物开花：第一步：切取一小段b株带叶枝条放置在琼脂块上一段时间；第二步； 。预期结果： 。对照实验： 。预期结果： 。答案（l）短日植物 。测试项目结果分析感受光周期的部位（叶或顶端）叶接受诱导产生开花激素的部位（叶或顶端）叶开花激素作用的部位（叶或顶端）顶端（2）根据b、c实验，填写实验报告表中的有关内容：(3)短日照诱导该植物的叶产生开花激素促进其开花。（4）第二步；a株光照条件不变，剪掉部分叶的叶片，并在叶柄切口上放置上述琼脂块。预期结果：a株植物开花。对照实验：另取一株与a株条件、大小和长势相同的同种植物植株，剪掉部分叶的叶片，并在叶柄切口上放置未经处理的琼脂块。预期结果：不开花。2、探究性实验的补充设计例4、生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某种调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖，为探究调控基因是存在于细胞质还是细胞核上，科研人员做了如下实验设计：宫颈癌细胞单个癌细胞单个肝脏细胞小鼠肝脏肝细胞核 癌细胞质癌细胞核肝细胞质胰蛋白酶处理核质分离根据以上思路，请继续完成下列实验设计方案：a实验方案：（实验提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求）用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。 。取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。 。 。b预期实验结果及结论： 。 。 。答案取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙。取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙两只培养瓶中，进行细胞培养。分别观察甲、乙培养瓶中的细胞增殖情况和形态。b预期实验结果及结论： 若甲瓶中的细胞（或重组甲细胞分裂产生的细胞）增殖较快，形态发生明显变化，则调控基因存在细胞核中。若乙瓶中的细胞（或重组乙细胞分裂产生的细胞）增殖较快，形态发生明显变化，则调控基因存在细胞质中。若甲、乙瓶中的细胞（或重组甲、重组乙细胞分裂产生的细胞）增殖都较快，形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在细胞核和细胞质中。（三）设计改错：例5、为证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪生长发育的影响”，某同学制定了下列实验方案： 取两个玻璃缸分别编号：1号、2号； 在两个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入10条发育状态不同的蝌蚪； 向1号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料； 每天分别向各缸投放一些这样的饲料； 每隔一定时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上（1mm x1mm），观察并测量蝌蚪的体长变化（前肢和后肢的生长情况、尾的变化等）。 上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不妥，请你修改完善该设计方案： 答案： 取3个玻璃缸分别编号：1号、2号、3号 ； 在3个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后每个玻璃缸中分别放入10条发育状态相同的蝌蚪 ； 向1号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料；3号缸中内投放不含任何激素的常规饲料 ； 和原方案不变。实验现象预测；l号缸内蝌蚪将在短期内发育成微型青蛙；2号缸内蝌蚪将停止发育；3号缸内蝌蚪将正常发育 。习题：练习1：科学研究表明，氟对雄性大鼠下丘脑垂体性腺内分泌系统具有干扰作用，但不清楚具体影响的部位。请完成下列相关实验设计内容：(1)实验目的：探究_。实验步骤：第一步：选用适龄成年雄性大鼠36只，随机均分为对照组、低氟组、高氟组。第二步：给对照组饮用去离子水，低氟组饮用氟浓度为30 mg/l的水，高氟组饮用氟浓度为100 mg/l的水，饲喂8周后检测各组大鼠血清中各激素的含量(单位：105mol/ml)。实验结果：促性腺激素释放激素促性腺激素雄激素对照组5.3425.25142.45低氟组12.3422.32113.88高氟组18.2620.6181.92(2)通过上述实验结果可得出，氟对下丘脑垂体性腺内分泌系统的干扰部位最可能是_。(3)分析原因：下丘脑垂体性腺等内分泌系统存在_调节机制，即血清中性激素含量下降时，对下丘脑和垂体的抑制作用会_(填“增强”或“减弱”)，而在该实验中，随着饮水中氟含量的增多，雄性激素的含量下降，而促性腺激素释放激素的含量上升，促性腺激素含量_。解析由“氟对雄性大鼠下丘脑垂体性腺内分泌系统具有干扰作用，但不清楚具体影响部位”这一关键信息，获取实验的目的是探究氟对雄性大鼠下丘脑垂体性腺内分泌系统的干扰部位。据实验结果可知，随着氟含量的增加，下丘脑分泌促性腺激素释放激素的量增加，而垂体分泌的促性腺激素减少，由此可判断氟影响了垂体的活动。下丘脑垂体性腺等内分泌系统存在负反馈调节，当血清中性激素含量增多时，会抑制垂体和下丘脑的活动，当血清中性激素含量少时，其对下丘脑和垂体的抑制作用减弱。答案(1)氟对雄性大鼠下丘脑垂体性腺内分泌系统的干扰部位(2)垂体(3)反馈减弱下降练习2、染色体的断裂片段在有丝分裂时不能进入子细胞核中，而在细胞溶胶中形成圆形结构，称为微核。通过染色可观察到微核，常用含微核的细胞数占观察细胞总数的比例(微核率)来检测有毒物质对细胞的危害程度。某研究小组应用微核检测技术探究不同浓度的氯苯对人类细胞的危害程度。请根据以下提供的实验材料与用具，补充完成实验思路及其它小题。材料和用具：人成纤维细胞悬浮液、培养液、0.1 mg/l氯苯溶液、染色液、显微镜、细胞培养瓶、二氧化碳培养箱等。(染色和制作装片的具体方法不作要求)(1)实验步骤配制_，分别等量加入到细胞培养瓶中，另设一只培养瓶不加氯苯化合物，并编号；向各培养瓶中加入_。取各培养瓶中培养液，_。(2)绘制一个用于呈现实验数据的坐标系，并画出最可能的实验结果。(3)检测微核时可用_溶液作染色剂。解析欲探究“不同浓度”的氯苯溶液对人类细胞的危害程度，宜配制系列浓度梯度的氯苯溶液，并设置不添加氯苯的对照组，实验应遵循单一变量原则及等量原则，进行动物细胞培养宜置于co2培养箱中，绘制坐标图时应以横轴为自变量(即氯苯化合物浓度)，纵轴为因变量(即微核率)，观察微核应使用碱性染料染色。答案(1)浓度从低到0.1 mg/l的具有一定浓度梯度的氯苯化合物等量的培养液和人成纤维细胞悬浮液，放入二氧化碳培养箱中培养一段时间取各培养瓶中培养液，染色后分别制成装片，在显微镜下观察并计数，统计出微核率(2)(3)龙胆紫或醋酸洋红练习3、糖尿病是威胁人类健康的十大杀手之一。常见的糖尿病分为两种类型：i型糖尿病和型糖尿病。请根据所学知识回答问题。(1)型糖尿病的病因是免疫系统攻击胰岛细胞进而造成胰岛细胞受损。此疾病属于免疫异常中的_病。由于胰岛细胞受损，患者体内胰岛素含量_，使组织细胞对葡萄糖的_作用减弱，导致血糖升高并出现糖尿。(2)型糖尿病的病因是胰岛细胞功能正常，但体内含有抗胰岛素受体的抗体，给这种患者注射胰岛素_(填“能”或“不能”)有效调节其血糖水平，原因是_。(3)现给出以下材料，请你设计实验验证型糖尿病是由胰岛素缺乏引起的。实验材料：两只健康且大小相同的狗、胰岛素、试管、斐林试剂及其他必需用品。实验步骤：第一步：将其中一只狗的胰岛切除，另一只狗不切除胰岛但做相应处理。第二步：分别收集狗的尿液于两支试管中，然后滴加斐林试剂并加热，观察颜色变化。第三步：给切除胰岛的狗喂食适量的胰岛素，一段时间后收集尿液，用斐林试剂鉴定，观察颜色变化。请根据以上内容回答问题：指出上述实验步骤中的一项错误之处：_；改正：_。请推测步骤纠正后实验狗的实验现象：第二步的实验现象是_。第三步的实验现象是_。本实验设置了两种对照：一种是_，另一种是_。解析(1)自身免疫系统攻击胰岛细胞属于自身免疫病；胰岛细胞受损，分泌的胰岛素减少，故体内的胰岛素含量降低；胰岛素具有促进组织细胞对葡萄糖摄取、利用和储存的作用，其含量降低，造成相应的作用减弱，从而导致血糖浓度升高。(2)根据题意，型糖尿病是因为体内含有抗胰岛素受体的抗体而使胰岛素和受体不能结合，因此注射胰岛素也不能有效调节血糖平衡。(3)胰岛素为蛋白质类激素，不能饲喂，因此实验步骤三中的“喂食胰岛素”错误。胰岛素具有降低血糖的作用，当切除狗的胰岛后，狗体内的胰岛素来源被切断，血糖浓度升高，因此尿中含糖，向实验狗的尿液中滴加斐林试剂，加热后出现砖红色沉淀；第三步中若对实验狗注射适量胰岛素，则狗体内血糖浓度降低，恢复正常，尿中不含糖，用斐林试剂鉴定不出现砖红色沉淀。本实验采取了实验狗和正常狗的空白对照，同时也采取了实验狗切除胰岛和注射胰岛素的自身前后对照。答案(1)自身免疫减少(降低)摄取、利用和储存(2)不能胰岛素无法与受体结合(3)第三步给切除胰岛的狗喂食适量的胰岛素给切除胰岛的狗注射适量的胰岛素收集实验狗的尿液的试管出现砖红色沉淀，收集正常狗的尿液的试管不出现砖红色色沉淀两支试管均不出现砖红色沉淀实验狗与正常狗的空白对照实验狗补充胰岛素前后的自身对照得分要诀掌握多肽和蛋白类的激素不能口服，只能注射；明确实验的对照包括空白对照、实验组相互对照、自身前后对照和条件对照等是解题的关键。练习4、实验发现山核桃外果皮的提取物中富含多种生物活性成分，它们具有抗氧化损伤作用，可能有防护动物辐射损伤的作用。实验动物血液中超氧化物歧化酶(简称sod，是o的天然消除剂)的活性可作为确定防护辐射损伤作用的效果标志之一。为探究山核桃外果皮提取物是否对接受过辐射的实验小鼠有防护作用，设计如下实验：实验材料及试剂：生长发育状态相似的健康的未接受过辐射的小鼠10只、生理盐水、注射器、不同浓度(15g/ml、9 g/ml、3 g/ml)的山核桃外果皮提取液、sod活性测定仪器。实验步骤：取生长发育状态相似的健康的未接受过辐射的小鼠10只，随机分成5组，每组2只(不考虑性别的影响)，分别标记为甲、乙、丙、丁、戊。甲、乙、丙三组每天分别注射15 g/ml、9 g/ml、3 g/ml三种不同浓度的山核桃外果皮提取物10 ml，丁、戊两组每天分别注射_。5组小鼠在相同的适宜条件下培养15天后，甲、乙、丙、丁4组小鼠分别用相同剂量的60co射线辐射处理，戊组_，作为阴性对照组。辐射后第5天，提取各组实验动物的血液，分别用sod活性测定仪器测定各组实验动物血液中sod的活性，记录各组实验数据，计算平均值。请回答下列问题。(1)实验原理：_。(2)请完善上述实验步骤中空格内的有关内容。(3)根据上述实验步骤，设计一个表格记录实验结果。(注：不需写出记录表的标题)(4)预期的实验结果与结论：若甲、乙、丙三组sod的活性平均值甲乙丙，且明显高于丁组，与戊组接近，说明山核桃外果皮提取液具有防护辐射损伤的作用，且浓度越大效果越好。若甲、乙、丙三组sod的活性平均值差不多，且明显高于丁组，与戊组接近，说明山核桃外果皮提取液具有防护辐射损伤的作用，但与浓度无关。若_，说明山核桃外果皮提取液不具有防护辐射损伤的作用。解析欲探究山核桃外果皮提取物是否对接受过辐射的实验小鼠有防护作用，除设置不同浓度山核桃外果皮提取物处理的辐射小鼠组别外，还应设置不同山核桃外果皮提取物(即用生理盐水)处理的辐射小鼠作对照，同时宜设置不经辐射处理的小鼠作阴性对照；记录表格的设置除应体现甲戊组别外，还应能体现sod活性记录框及各组sod活性平均值，由于是探究实验，应进行分组讨论，讨论时对是否具防护辐射损伤作用的评价，应与丁、戊作对照。答案(1)辐射可导致实验动物血液中sod活性的改变，通过检测注射过不同浓度的山核桃外果皮提取物的实验动物血液中sod活性的变化来说明辐射损伤防护作用的效果(2)等量的生理盐水不作处理(3)酶活性分组 实验动物sod的活性各组实验动物sod活性的平均值甲乙丙丁戊(4)甲、乙、丙三组sod的活性与丁组接近，且明显低于戊组练习5、现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。1、方法步骤：（1） ；（2） 。2、可能的实验结果及相应的结论：（1） ；（2） ；（3） 。解析根据题目要求可知：该实验的实验目的是什么？（探究植物种子萌发与光是否有关）这个实验中自变量是什么？（光照的有无）这个实验中无关变量是什么？（水分、温度、氧气）该实验可作出怎样的假设（“当水分、温度、氧气条件满足时，种子可能萌发，也可能不萌发；当水分、温度、氧气、光照条件满足时，种子可有萌发，也可能不萌发”）。实验步骤：取a、b两组培养皿，倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中；（实验准）将a置于黑暗的环境中，b组置于有光环境中，培养过程中使两组水分、温度、氧气的状况适宜且相同。可能的实验结果及相应的结论：a组萌发，b组不萌发（或a组发芽率高于b组），光抑制该植物种子的萌发；a组萌发，b组也萌发（或发芽率差异不显著），该植物种子萌发不受光的影响；a组不萌发，b组萌发（或b组发芽率高于a组），光是该植物种子萌发的必要条件之一。性。在实验中除要设计的变量外，其他条件都要一致，并且一个实验不能只看一次的结果，必须有足够的实验次数，才能判断出实验结果的可靠性。实验器材的选择。实验中材料用具的选择是非常重要的，要根据实验所提出的问题和要求，联系命题者所提供的器材，准确判断和筛选实验所需的用具及材料。准确表达实验结果和进行数据处理。专题四：实验与探究试题参考答案例1答案(2)方法与步骤：将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定的时期。测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和