实验专题复习.docx

实验专题复习.docx

《实验专题复习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验专题复习.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验专题复习

高中生物实验设计专题复习

  实验：

为了检验某种科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动。

【考试大纲解读】

（1）能独立完成所列生物实验，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、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。

生物科学研究的一般过程：

1.观察、发现问题

2.提出假说

3.设计并完成实验

4.分析得出结论

 常用实验方法：

1.观察法：

直接观察法、显微观察法

2.对照实验法

空白对照、自身对照、条件对照、相互对照

3.纸层析法

4.差速离心法

5.同位素标记法

6.模拟实验法

7.杂交实验法

8.调查法

常用生物实验技术：

1.显微镜使用技术

2.装片制作技术

3.研磨过滤技术

4.离心技术

生物实验的类型：

1.验证性实验：

结论已知

2.探究性实验：

结论未知

生物实验设计的内容：

1.明确实验目的

2.做出问题假设

3.制定方案

4.分析实验现象，得出实验结论

生物实验设计的内容：

明确实验目的。

实验目的是设计实验的纲要，只有明确实验目的，我们才能设计合理的变量。

根据目的又可以分为：

验证性

实验：

如：

“请利用提供的实验材料和用具，验证胰高血糖素具有升高血糖的作用”。

这样的实验将来预期的结果是确定的，胰高血糖素一定升高血糖；

另一种是探究性实验：

“探究光的有无对种子萌发的影响”。

实验预期的结果实不确定，有多种情况，可能光促进种子萌发、可能抑制萌发或者无影响。

 生物实验设计的内容：

1.明确实验原理

2.选择材料用具：

3.确定方法步骤（实验程序）

 实验的步骤

①分组与编号

②实验变量的处理

③无关变量的处理

④观测与记录

变量：

指实验设计中可以变化的因素或条件。

依据其作用可分为：

实验变量和反应变量

无关变量和额外变量

 实验变量：

也称为自变量，指实验中由实验者

所操纵的因素或条件。

该因素的变化将引起实

验结果的相应改变，是实验要研究的因素。

反应变量：

亦称因变量，指实验中由于实验变

量而引起的变化和结果。

通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二

者具有因果关系。

实验的目的在于获得和解释

这种前因后果。

 无关变量：

指实验中除实验变量以外的影响实

验结果的因素或条件。

若不能有效控制，则得

不到正确的实验结果或结论。

额外变量：

指实验中由于无关变量而引起的变

化和结果。

额外变量会对反应变量有干扰作用。

无关变量的控制要做到相同且适宜。

操纵实验变量捕获反应变量

控制无关变量消除额外变量

 4.设计实验记录方案。

根据可能出现的实验结果进行下列实验记录的设计，以保证实验记录科学、准确、客观全面。

不丢掉有用的信息为结果分析提供丰富的资料。

⑴确定观察和记录的时间

⑵根据实验内容设计观察和记录内容，如观察菌落的形态、观察溶液颜色、记录小蝌蚪完成变态发育所需要的时间；在相同的时间内（10min）液滴向左移动的距离等

5.预期可能实验结果（根据实验类型和所学的知识）

分析实验现象，得出实验结论。

实验结果分析：

对记录下来的现象、数据进行整理、分析得出结果⑴正确处理实验数据：

数据资料要用数学计算及统计、图解（坐标曲线图、柱形图表格等）等方法加以判断、推理和分析。

⑵深入分析实验结果：

叙述实验结果及假设是否成立（预期结果得到实现，假设成立；预期结果没有出现，假设不成立），并对结果加以说明、解释或评价；对预期以外的结果做出恰当的分析和说明

2.获得结论。

（要紧扣实验的）。

注意实验结果和实验结论的联系和区别,给予光照一组种子萌发率高于黑暗组——实验结果，光照可以促进该种植物种子的萌发——实验结论。

生物实验设计的原则：

1.对照性原则

2.等量性原则

3.单一变量原则

4.重复性原则

实例：

研究性学习小组的同学在某电镀厂排水口采集

重金属污染液l00OmL。

利用以下实验材料和器材设

计实验，探究不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发

和生长的影响。

实验材料和器材：

水稻种子，试管，培养皿，纱布，

尺子（l00mm），蒸馏水，恒温光照培养箱（温度设

定为28℃，光强度为200OLux）。

（实验材料和器材

的数量不限）

根据给出的实验材料和器材．请设计实验方法和步

骤．预测实验结果并作出分析。

（1）方法和步骤：

（2）结果预测和分析：

解析：

变量的确定和控制方法是实验设计的核心内

容，现分析如下：

实验变量：

各种不同浓度的重金属污染液对研究对象施加干扰，即用清水作对照，配制几种不同浓度的重金属污染液作实验组

无关变量：

①影响种子萌发的内因，如籽粒是否饱满、大小等②影响种子萌发的外因，如适宜的水分、温度、空气、光照等③用一粒种子的偶然性

控制方法：

①选饱满、大小一致的水稻种子，去掉种子籽粒自身对实验的影响②利用平衡等量原则，给实验组和对照组相同的、适宜的外界条件③重复原则，选一定数量的种子进行实验。

反应变量：

①种子萌发情况——统计发芽率②水稻生长状况——测量幼苗株高，并计算平均值

答案：

（1）方法和步骤：

①用蒸馏水将重金属污染液逐级稀释10、102、103、104倍获得4种不同浓度的污染液。

②挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子250粒，随机分成5组，每组50粒。

③取5只培养皿，垫上纱布；其中4只培养皿加人等体积的不同浓度重金属污染液（浸润纱布即可），另1只培养皿加入等体积的蒸馏水作为对照。

④在每只培养

皿的纱布上，均匀放置50粒水稻种子；⑤将5只培养皿置于恒温光照培养箱培养；每天实验组补充等量的相应浓度重金属污染液，对照组补充等体积的蒸馏水，以保持纱布的湿润。

⑥1周后统计各组的发芽率；用尺子测量幼苗株高（或根长），计算平均值。

（2）结果预测和分析：

不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发均

有抑制作用，随着浓度的增加，萌发率逐渐降

低；不同浓度的重金属污染液对水稻幼苗的生

长均有抑制作用，随着浓度的增加，株高（或

根长）逐渐降低。

探究题：

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，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出实验的方法

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向培养皿中倒入，将分别放入A、B

两组培养皿中；

②将A组置于环境中，B组置于环境

中。

在培养过程中，调节等状况宜且相同。

（2）可能的实验结果及相应的结论：

①；

②；

③；

方法步骤：

①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入

两组培养皿中。

②将一组置于有光照的环境中，另一

组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、

水分、空气状况适宜且相同。

可能的实验结果及相应的结论：

①若有光组和无光组种子的发芽率差别不大，则该种植物种子的萌发不受光的影响。

②若有光组和无光组种子的发芽率差别很大，有光组发芽率明显高于无光组，则光是该种植物种子的萌发的必要条件之一。

③若有光组和无光组种子的发芽率差别很大，无光组发芽率明显高于有光组，则光抑制该种植物种子的萌发。

1实验设计的一般程序：

1.1明确实验目的；1.2分析实验原理；1.3选择材料用具；1.4设计实验步骤；1.5预测实验结果；

1.6观察收集数据；1.7分析推理得出结论。

2实验设计遵循的原则：

⑴单一变量原则 

①自变量与因变量

自变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而因变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。

实验的目的就在于获得和解释前因与后果。

例：

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）就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。

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。

②无关变量与额外变量

无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。

由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。

它们之间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。

实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。

反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。

而其他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。

强调：

不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，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。

⑵对照性原则 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。

①空白对照

空白对照是指不做任何实验处理的对象组。

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。

②条件对照

条件对照是指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的，或不是所要研究的处理因素。

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,“动物激素饲喂小动物”实验,其实验设计方案是：

甲组：

饲喂甲状腺激素（实验组）；乙组：

饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；丙组：

不饲喂药剂（空白对照组）。

显然,乙组为条件对照。

该实验既设置了条件对照,又设置了空白对照,通过比较、对照,更能充分说明实验变量---甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。

③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。

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。

④相互对照

相互对照是指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照。

如“植物激素与向光性向重力性实验”和“温度对唾液淀粉酶活性的影响的实验”中,所采用的都是相互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。

⑶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：

①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。

②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。

③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。

④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。

⑷科学性原则

3.实验设计的类型

⑴验证性实验

例1.构成细胞的生物膜是选择透过性膜。

其特点是水分子可以自由通过，被选择的小分子和离子可以通过，不被选择的小分子和离子及大分子物质不能通过。

请根据提供的试验材料和用具简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，以验证活细胞膜的选择透过性功能。

实验材料和用具：

①新鲜的红色月季花②烧杯③玻璃铅笔④质量分数为15%的盐酸⑤清水⑥量筒等

实验步骤：

（1）                                                                    ；

（2）                                                                    ；

（3）                                                                     。

预期结果：

                                                               。

结果分析：

                                                               。

[参考答案]

实验步骤：

（1）用玻璃铅笔在两只大小相同的烧杯上分别标上A和B；两烧杯中分别加入等量的红色新鲜月季花瓣；

（2）分别用量筒量取等量清水和盐酸,分别加入到A、B两烧杯中；（3）一段时间后，观察烧杯中花瓣和溶液的颜色变化。

预期结果：

清水中的花瓣颜色不变，水呈无色；盐酸中的花瓣颜色逐渐变浅，溶液的颜色逐渐变红。

结果分析：

在盐酸溶液中，细胞膜的结构被破坏，选择透过性功能丧失，色素分子从细胞内进入外界溶液。

⑵探究性实验

例2.探究过了保质期的生长激素的活性。

一批生长激素过了保质期，需设计一个实验来检验它是否还有使用价值。

现给你一群生长状况完全相同的幼龄小白鼠和饲养它们的必需物品，正常的生长激素、过期的生长激素、生理盐水、注射器、酒精棉等物。

请回答下列有关问题：

1）在设计实验步骤时，

其实验组是              ；对照组是                                          。

2）预测可能的4种实验结果，并得出相应得结论：

①              ；②              ；③             ；④              。

［答案］实验组：

对一只小白鼠注射适量的过期的生长激素溶液

对照组：

A组：

对一只小白鼠注射等量的正常生长激素溶液；B组：

对另一只注射等量生理盐水

①若实验组个体和对照A组个体的大小（或体重）相同，则说明过期生长激素还具有完全正常的生物活性，可以使用；②若实验组个体比对照A组个体的小，但比对照B组的大，则说明过期生长激素还具有部分生物活性，可以使用；③若实验组个体和对照B组个体的大小相同，则说明过期生长激素丧失了生物活性，没有使用价值；④若实验组个体在实验过程中出现死亡或不良反应，则过期生长激素不能使用。

4 一些常见的实验方法

⑴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Ⅲ（橘黄）或+苏丹Ⅳ（红色）；

蛋白质+双缩脲试剂（紫色）等等

⑵用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性

⑶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

⑷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。

⑸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。

⑹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。

⑺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

⑻确定某一显性个体基因型的方法：

      测交；该显性个体自交。

⑼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。

⑽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。

⑾育种的方法杂交育种；人工诱变育种；人工诱导育种；单倍体育种；基因工程育种；细胞工程育种等。

⑿测定种群密度的方法：

样方法；标志重捕法

…………………

5．实验设计的具体方法

实验设计往往是解答实验题的难点，但只要理清思路，找准方法和突破口，也能化难为易。

实验的设计可遵循以下思路和方法进行。

（1）首先确定实验目的，并对其去粗取精，提炼要点,确定是验证性实验还是探究性实验。

（2）运用所学知识，找准实验原理，并要做到对原理理解透彻----------------是实验设计的依据

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。

（3）根据实验原理，对照实验目的，通过初步分析，在头脑中搜寻教材上或曾做过的实验模型，初步形成大致方案，实验设计大多与单因子变量和对照实验有关。

（4）结合实验所给的条件，选取适当的方法（简便性原则），开始草拟具体步骤方案，设计具体步骤后，要顺藤摸瓜，通过实验结果（现象）的判断，分析综合得出实验结论。

（5） 回归检验。

看看自己设的实验是否存在科学性原则，紧扣实验原理来进行分析；是否有遗漏的地方；是否还有其它可能性存在，即检验实验的严密性、科学性问题。

实验设计的检验过程最终应该对照实验原理，回归实验目的。

（6）实验设计中反应变量的确定和控制

生物实验设计中，反应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反应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。

生物实验中很多反应变量就是实验条件。

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反应变量。

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（反应变量），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。

6.实验材料的选择

（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、甘蔗内含有蔗糖，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。

【知识小结】

（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

①材料等量（种类、数量、生理状况等）    

②处理方法等量（温度、光照、时间等

7.实验步骤的书写———三步曲

（1）材料器具的准备：

包括分组、编号、非条件处理等………………………②

 取两套规格相同的器材（或取长势相同的某种生物材料随机平均分成两份）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，有的非条件处理需在条件处理之后，则需写在第二步。

（2）设置实验组（有单一变量）和对照组（无）………………………………①

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2ml……在B组中加入2ml……”。

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或相应不影响实验结果的溶液；如果用试管做实验，实验中加入试管的各溶液的总量一般不超过10mL。

另外，要注意单一变量原则，即本步处理的变量只能有一个。

（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……………③

 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）。

本步骤强调各对照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。

（注意：

a.最佳的书写步骤是①→②→③；b.规范性语言准确地描述。

）

8.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等

（2）化学法、物理法

①鉴定淀粉的方法：

         碘液

②鉴定可溶性还原糖：

       斐林试剂或班氏试剂

③鉴定脂肪：

               苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液

④鉴定蛋白质：

             双缩脲试剂

⑤鉴定DNA：

               二苯胺试剂或甲基绿试剂

⑥追踪物质运行和变化过程：

同位素标记法

（3）生物特性

①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

②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

③生长速率    植物株高、干重或动物身高、体重

④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

⑤某物质对生物的毒性①种子的发芽率或植株染病情况②动物寿命、染病情况

常用的观测指标

1.物理化学特性：

颜色反应、有无气泡、沉淀等。

2.生物特性：

生物形态结构、生理、生长发育等。

【知识小结】

1.文字描叙：

注意提取题干中对解题有用的关