实验原理及处理2

1、高三生物 实验专题复习(2),(二)实验原理,实验设计(或操作)的依据和实验现象(或结果)的原因。可以通过生物学教材上学习过的知识、规律和结论来阐述，也可以通过阅读整个试题来概括。,1. 实验处理与结果的关系(即自变量和因变量关系)。 2. 通过观察指标来判断(推测、验证)自变量和因变量 的关系。,根据实验目的和步骤写实验原理通常由二部分组成：,例、2005年全国卷第30题： 为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠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组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会

2、出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。 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：（1）该实验原理是：,参考答案 （1）胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，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。,(实验操作的科学依据),根据处理后小鼠的活动状况来判断胰岛素具有降血糖作用。,例:（08四川理综）为确定人体在运动时呼出气体中的CO2浓度是否比静止时高， 某同学进行了如下探

3、究： 作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2的浓度比静止时高。 实验过程：在3个烧杯中，分别注入100mL蒸馏水，测定其pH。 实验者在安静状态（静坐2min）、中度运动（步行2min）以及剧烈运动 （跳绳2min）后，立即分别向上述3个烧杯的水中吹入等到量气体，测定PH。 经多次重复实验，所得平均数据如下表： （1）作出上述假设的依据是 （2）该实验的原理是,由于人在运动时耗能增加，呼吸作用加强，产生的CO2增加，所以呼出的CO2浓度增加。,CO2在水中溶解后使水的pH下降，人在不同运动状态下产生的CO2不同，溶于水后也会导致PH不同，通过测定水中pH的变化可以推测出呼出的CO2浓度的变化。

4、,例、（2012台州一模）微核是染色体的断裂片段，不能随有丝分裂进入子细胞核，成为存在于细胞质中的圆形结构。通过染色显微镜下可观察到微核。多种理化因子可导致细胞染色体断裂，形成微核。某研究性学习小组为了探究一定浓度的EDTA和氯化钠溶液对蚕豆根尖细胞造成染色体断裂的影响，设计实验步驟如下。 第一步蚕豆的发芽和处理：一定浓度的EDTA和氯化钠溶液处理根尖。 第二步制作临时装片： 第三步观察和统计：将临时装片置于显微镜下观察，统计具微核的细胞数，计算具有微核的细胞数占全部观察细胞数的百分比。 问：该实验所依据的原理是：,EDTA和氯化钠溶液对蚕豆根尖细胞造成染色体断裂，形成微核。,根据处理后具有微

5、核的细胞数占全部观察细胞数的百分比判断一定浓度的EDTA和氯化钠溶液是否导致蚕豆根尖细胞造成染色体断裂,例、某些水果如苹果、桃子等以及某些蔬菜如马铃薯、山药等去皮后颜色的变化吗？那是什么原因引起的呢？原来是由于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。研究表明红褐色物质颜色的深浅与酶活性呈正相关。据测定得知新稻米中过氧化氢酶的活性明显高于陈稻米。新收获的稻米煮出的饭香气诱人，但是不法商贩用抛光、增白、上油等方法处理陈稻米，以假乱真，坑害消费者。 请你根据上述提供的信息，为食品卫生质量检验人员设计一个检测稻米新鲜程度的简易实验，并预测结果及结论。 实

6、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，与氧浓度成正比。) 实验原理：,参考答案：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成正相关。新稻米中过氧化氢酶的活性明显高于陈稻米。 通过测定稻米中过氧化氢酶活性的强弱，即可鉴别此稻米是新稻米还是陈稻米。,生长素促进生根的浓度范围是一定的，浓度过高或过低都不能促进生根。,(1)改进方法： 理论依据：,在某同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上，分别在低于低浓度的范围设置一组浓度梯度、高于高浓

7、度的范围设置一组浓度梯度，以及两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验，从而找到促进枝条生根的适宜浓度。,例、2007年全国卷第30题第小题：（据实验的背景写科学依据） .为了确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度，某 同学用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验 组，用蒸馏水处理作为对照组进行实验，结果发现三组扦插枝条生 根无差异。回答下列问题： (1)参考该同学的实验，在下一步实验中你应该如何改进，才能达到本实验的目的？请说明理论根据。,例.(11浙江卷)为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路： (1)实验分组： 甲组：培养液+Y细胞+ -TdR(标记的胸腺嘧啶脱氧

8、核苷)+生理盐水 乙组：培养液+Y细胞+ -TdR+X(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： （1）实验目的：_。 （2）预测实验结果及结论： _、 _、 _。 （3）实验中采用3H-TdR的原因： _。,探究X对Y细胞增殖（DNA合成）的影响。,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

9、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情况,（5）数据处理 （能设计实验记录表或图）,自变量、因变量（如果多组、多个、求平均值）,记录表,表格的设计： 首先要读懂题目要求在表格记录的内容。 其次注意在第一列或第一行中肯定要写组别，即实验组 和对照组（相互对照中组数可能更多），如果重复测 定，则分别列出每一次测定中的组别，求平均值。 如是连续的过程、实验不能取平均值。 再绘制表格：只要设计完成一张空白表格即可，不要造 出数据来填入其中。设计表格

10、时，要先在草稿纸上画出 表格轮廓，再写入答题纸中。 表格设计好后，切勿忘记给表格添上名称。,例9. 科学家研究了发酵池中酶的作用，他们发现温度变化对气体产量的影响，他们在20温度下收集10 min内放出的气体体积，以后在不同温度下重新做这样的测量，他 们的记录如下表：,温度变化对气体产量的影响记录表,10 min 内 放 出 的 气 体 体 积,要理清横轴的含义？纵轴的含义？纵横轴的单位？ 曲线的走势？关键点？柱状图的高度？,例： 红绿色盲是一种人类遗传病，某中学生物兴趣小组开展研究性学习，对该校01、02、03、04级学生中红绿色盲发病情况进行调查。请你设计一表格，记录调查结果。,某中学各年

11、级红绿色盲调查情况表,（2010年浙江省高考样卷）为了验证甲状腺激素具有促进机体新陈代谢的作用，以耗氧量为测定指标，请你根据以下提供的实验材料与用具，设计实验步骤和表格，将预期的实验结果填入表中。 材料与用具：体重相同的正常同龄雌性小鼠若干只、适宜浓度的甲状腺激素溶液、生理盐水、耗氧量测定仪等。（要求：答题时具体注射剂量不作要求） （1）实验步骤： （2）设计一张表格，将预期的实验结果填入表中。,将小鼠随机分成甲、乙两组，用耗氧量测定仪测定每只小鼠单位 时间内的耗氧量。 甲组每只注射等量甲状腺激素溶液；乙组每只注射等量生理盐 水，作为对照。 一段时间后，用耗氧量测定仪测定甲、乙两组每只小鼠单位

12、时间 内的耗氧量。 对所测得的耗氧量数据进行统计分析。,甲状腺激素对小鼠耗氧量的影响,例、(2010浙江卷)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。 材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。 （要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求） （1）实验思路： （2）设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。,配制质量分数由低到1.5%的NaCl溶液，分别等量加入各支 试管中。 向上述各支试管中分别加入等量的兔红细

13、胞稀释液，放置一定 时间。 取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用 显微镜观察并比较红细胞形态的变化。,不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响,例、（09浙江卷）给正常成年实验兔注射甲药物后，使其患了高血压病，注射乙药物可使高血压症状缓解。为了验证甲、乙两种药物的上述作用，请您根据以下提供的实验材料与用具，设计实验步骤，并在下面的坐标中画出实验过程中该组图的血压变化示意曲线，标注注射药物的时间点。 材料与用具：一组正常成年实验兔、血压测定仪、适宜浓度的甲药物、适宜浓度的乙药物、注射器等。 （要求：答题时对该组实验兔不再分组；对动物的手术过程与药物的具体注射剂量不做要求） （1

14、）实验步骤： ,该组实验兔不再分组，所以本实验采用前后自身对照进行。 参考答案 （1）用血压测定仪对该组每只实验兔每隔一定时间测定血 压，计算血压的平均值作为对照。 给该组每只实验兔注射等量的甲药物，用血压测定仪对 每只实验免每隔一定时间测定血压，计算血压的平均值。 当每只实验免患高血压后，给每只实验兔注射等量的乙药物，用血压测定仪对每只实验免每隔一定时间测定血压，并计算平均值。,评分标准:（红线所示为采分点，一个采分点1分.,3学生的典型错误 （1）分组: 0分（如果先进行整组实验，后分组，则从分组处开始扣分，之前步骤给分数 （2）一组变一只: 0分（5只以下均不给分） （3）兔变鼠: 扣1

15、分 （4）甲乙药变A B药: 从出现AB处开始，后边没分 （5）满分很少，11分卷主要错误在两处:无“待该组兔出现高血压病”，或没计算平均值。 （6）无等量观念，相当多的考生都写一定量，则该采分点扣分。 （7）注射变饲喂，则相关两个采分点扣分。,（2）在下面的坐标中画出实验过程中该组兔的血压变化示意曲线，并标注注射药物的时间点。,评分标准：（后来曲线上升不作要求，曲线上升或下降的具体值不作要求，关键是出现上升后和下降后两个平台，时间必须标注在平台期）,典型错误 （1）曲线无平台期，少一个平台扣2分。 （2）曲线标注在上升之后（甲药）或下降之后（乙药），错一个 扣2分，即曲线和标注捆绑得分，考生

16、得分为0、2或4分。 （3）曲线从0开始 曲线0分 （4）曲线中甲乙变AB 曲线0分,三、典例分析,例3 蚕豆叶片是观察气孔的优良材料，尤其是下表皮气孔数目 较多，气孔是各种气体进出叶片的通道。下图为气孔结构示意图， 气孔两侧的细胞称为保卫细胞，决定着气孔的开闭。有人提出气孔 的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关。,请你根据试题中所给的材料和用具 设计一实验，探究保卫细胞吸水和失水与 气孔开闭之间的关系，并得出相应结论。 （1）材料用具：显微镜，镊子，刀片， 吸管，载玻片，盖玻片，吸水纸，蒸馏 水，0.3g/mL的蔗糖溶液。,（2）实验步骤： 步骤1：取载玻片2片，分别在中央滴加蒸馏水和蔗糖溶液各

17、一滴 步骤2： 步骤3：,用镊子撕取蚕豆叶片下表皮两块，分别置于载玻片中央的液滴中，盖上盖玻片，制成临时装片,将装片分别置于显微镜下观察,（3）实验结果预测及结论 ,如果蒸馏水中气孔开放，蔗糖液中气孔关闭，说明失水使 气孔关闭，吸水使气孔开放,如果蒸馏水中气孔关闭，蔗糖液中气孔开放，说明失水使 气孔开放，吸水使气孔关闭,例4、 某课题小组的研究性学习课题是“探究影响细菌生长繁殖的因素。”他们在培养细菌的过程中发现了某种细菌（记作X）的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。他们把X细菌接种到专门的培养基上培养，一段时间后除去X细菌，用该培养基再培养其他细菌，结果其他细菌仍然不能生长和繁殖。据以上材料回

18、答下列问题：,（1）从生态学的角度分析，X细菌与其周围细菌之间的关系称 。 （2）X细菌周围的其他细菌不能生长和繁殖的原因最可能是,竞争,X细菌代谢过程中产生了能抑制其他细菌生长和繁殖的物质。,（3）为验证（2）中的原因进行了如下实验。请参照上述题目中给出的有关材料，补充相关的实验步骤及结果： 第一步：取两个培养皿，按相同营养成分配制成甲、乙两个培养基。 第二步： 第三步： 第四步：在相同条件下，让甲、乙两个培养基上的细菌生长繁殖。 实验结果：,在甲培养基上接种X细菌，培养一段时间后将X细菌除去；乙培养基上不接种X细菌作为对照。,在这两个培养基上分别培养接种相同的其他细菌。,甲培养基上的其他细

19、菌不能生长繁殖，乙培养基上的其他细菌能正常生长繁殖。,例5：淀粉酶可以通过微生物发酵生产。为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。 （1）写出主要实验步骤：,第一步：将培养好的生产菌株分为两组，一组用一定剂 量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。 第二步：制备含淀粉的固体培养基。 第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体 培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。 第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透 明圈变大的菌株。,例5：一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在海拔10m、500m和1000m的同一山坡上。在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不