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高中生物实验专题复习 实验设计 长沙市天心一中 姚君山 教学大纲课程标准考试说明 教学大纲 学会科学观察和实验方法 初步学会提出问题 做出假设 设计并进行实验 分析和处理实验数据 作出合理的结论 课程标准 初步学会生物科学探究的一般方法考试说明 2005 1 独立完成实验的能力 2 设计简单实验方案并处理相关实验问题的能力 提出设计对实验题思路时 最为关键的是抓住3个变量 即实验变量 自变量 相关变量 反应变量 因变量 在具体设计过程中 实验变量怎样操纵 相关变量怎么控制 反应变量怎么检测 1 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2 等量性原则 每次实验所加试剂的量要相等 3 控制与平衡原则 该原则是指要严格地操纵自变量 以获取同一变量 同时 要严格地均衡相关变量 以消除额外变量 误差 干扰 即尽量消除实验误差 以取得较为精确的结果 4 单因子变量的原则 即控制其它因素不变 而只改变其中一个因素 观察其对实验结果的影响 不论一个实验有几个实验变量 都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量 实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰 实验设计的原则 在探究实验题中常见的错误 1 没有弄清题意 审题错误2 忽视实验原理的分析 科学性错误3 实验材料 仪器功能不熟悉 实践经验不足4 混淆假设与预期 结果与结论 缺乏方法性知识5 不会控制变量 观察和测量实验变化 缺乏方法性知识6 不善于从图 表中获取有效的信息 解读数据能力不足7 不会用有关的原理解释实验现象和实验结果 结论错误8 对实验结论的表达不到位或错位 表达方法能力不强 实验设计题的类型 实验设计题的类型 实验设计题的类型 实验设计的类型 开放型 只给出课题 自选材料 试剂 用具等 设计实验方案 限制型 给出课题 原理 材料 试剂 用具等 设计实验方案 改进型 分析所提供的实验方案 对其中的不完善之处提出改进方案 补充型 要求学生对实验过程中的个别方面进行科学的补充 给你一株盆栽幼苗 你如何将他设计成如图所示形状的植物 要求 1 自选材料 试剂 用具等 2 写出实验原理 方法步骤 3 预测实验结果 开放型 限制型 2004广东 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 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镏水 饲养一定时期 测定与记录甲 乙组鼠的耗氧量和活动量 改进型 2001年广东 为证实 二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料 某同学制定了下列实验方案 1 实验目的 略 2 实验材料和用具 略 3 实验方法和步骤 用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液 密封不漏气 将上述植物及装置放在暗室中饥饿 消耗掉叶肉内贮藏的有机物 暗室内装有红色安全灯 饥饿一段时间后 自暗室中取出 照光若干小时 使其充分进行光合作用 取一叶片 放入盛有酒精的烧杯中 水浴加热 使叶绿素溶于酒精中 将已脱绿的叶片取出 平铺在一个培养皿内 用碘 碘化钾溶液 检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现该实验方案有几项明显错误 请指出错误并改正 对照 2002年理综为验证 镁是植物生活的必需元素 三位同学进行了实验设计 下列是实验的基本思路 请分别指出三个实验思路能否达到实验目的 为什么 再写出你的实验思路 1 实验一 取生长状况一致的大豆幼苗 用符合实验要求的容器进行培养 对照组容器内只盛有蒸馏水 实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液 两组置于相同的适应条件下培养 并对溶液通气 观察比较两组植物的生长发育情况 2 实验二 取生长状况一致的大豆幼苗 栽培在盛有砂性土壤的容器中 砂性土壤肥力均匀 容器符合实验要求 对照组浇以蒸馏水 实验组浇以用蒸馏水配制的镁盐溶液 两组置于相同的适应条件下培养 观察比较两组植物的生长发育情况 3 实验三 取生长状况一致的大豆幼苗 栽培在盛有砂性土壤的容器中 砂性土壤肥力均匀 容器符合实验要求 对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液 实验组浇以不含镁离子的完全营养液 两组置于相同的适应条件下培养 观察比较两组植物的生长发育情况 4 下面由你进行实验设计 请写出你的设计思路 补充型 2001理综有人设计了下列实验 试图证明 生长素 IAA 在植物体内的运输 主要是从植物体形态学上端 顶端 向下端 基端 运输 而不能倒转过来运输 如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输 一 材料 用具 胚芽鞘 琼脂 刀片等二 方法 步骤与结果 一 制备琼脂块 二 取一段胚芽鞘中间部分 上面放合IAA的琼脂块 下面放空白琼脂块 三 取步骤 二 下面琼脂块 a 的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧 三 结论 以上实验证明了 生长素 IAA 在生物体内的运输 主要是从植物体形态学上端 顶端 向下端 基端 运输 而不能倒转过来运输 我们认为 仅用该实验步骤 一 二 三 还不足以严密论证以上结论 请在上述实验的基础上补充相应的实验方法 步骤和结果 有一种菊科植物可以用 分根 的方法进行营养繁殖 这种植物生长在阴地的叶形较大而且全缘 在阳地生长的则叶形较小而且叶缘呈缺刻状 这种差异是基因起决定作用还是环境因素所致 为此 请你完成下面的实验设计 并预测结果 得出相应结论 一 实验设计 1 春天 从阳地 或阴地 生长的植株中选择若干幼芽生长状况符合要求的植株 2 分根处理后 将其从 移栽到 3 移栽后 待芽萌发 枝叶展开后 收集实验数据 并以 的植株的叶为对照 4 整理数据 总结实验结果 请写出上表中首行 列空格项目 二 预测实验结果 得出相应结论 预测1 结论 预测2 结论 预测3 结论 实验设计的基本思路1审准实验目的 实验原理 2找出自变量 实验变量 和因变量 反应变量 以及影响本实验的相关变量 然后构思自变量的控制方法和因变量的获取手段 3选择合适实验对象和满足实验条件 4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 5能够做到有效预测实验结果 科学描述实验结果 并得出科学的实验结论 例1矿质元素主要是由植物的根系所吸收的 它对植物正常的生长发育至关重要 缺乏矿质元素的植株一般生长缓慢 植株矮小 瘦弱 而矿质元素的吸收与根的呼吸作用关系密切 请利用下列所提供的材料用具设计一个实验验证根系的有氧呼吸能促进根对矿质养料的吸收 植物生理类 一 材料用具玉米幼苗 植物油 脱脂棉 广口瓶 塑料细管 植物无土培养液二 实验步骤和实验结果 参考答案 1 取两只一样大小的广口瓶 分别注入等量的无土培养液 再分别滴入等量的少许植物油 在培养液表层形成油膜 编号为甲瓶 乙瓶 2 取两株长势大致相同的玉米苗 分别放入上述广口瓶中培养 并用脱脂棉分别加以固定 将两瓶置于有光照的地方 每天用塑料细管向甲瓶中吹气数次 乙瓶不吹气 每天观察记录甲 乙两瓶中植株的生长情况 结果 甲瓶玉米苗生长迅速 植株高大 健壮 乙瓶玉米苗生长缓慢 植株短小 瘦弱 例2 众所周知绿色植物堪称为自动的空气净化器 能吸收C02放出02这是地球上所有动物和人类赖以生存的基本前提 因而有些园艺爱好者习惯于夜晚临睡前在自己的卧室内摆放较多的绿色盆景 以提高室内02的含量 你认为这种做法是否恰当 为什么 请利用下面所提供的实验材料和用具设计一个简单的试验来证明你的观点 一 你的观点二 实验材料和用具校园内的桂花树广口瓶火柴纸张三 实验步骤和实验结果 一 因为夜晚绿色植物不仅不能进行光合作用放出02 反而要进行呼吸作用消耗02 因而这种做法反而会使室内02含量降低 二 1 在桂花树上摘下新鲜叶片50片 放在日光下 充分晒干 2 取两只广口瓶 在甲瓶内放入50片与上述干叶相同大小的新鲜叶片 在乙瓶内放入50片上述干叶 将两瓶盖好严格密封 并置于黑暗处存放24小时 3 将纸张制成可点火的纸棒 用火柴点火后分别迅速伸入甲 乙两瓶中 观察纸棒的燃烧情况 结果 甲瓶中纸棒迅速熄灭 乙瓶中纸棒仍能燃烧 动物生理类例1 为了弄清甲状腺激素对动物新陈代谢速度的影响 请根据所提供的实验材料和用具 简要写出实验步骤和实验结果 并对实验结果进行分析 一 实验材料和用具20只生长状况大致相同的小白鼠 鼠笼 鼠饮水器 饲料 甲状腺制剂 1000ML广口瓶 可严格密封 手表二 实验步骤 三 对实验结果的预测和分析 二 实验步骤 1 将小鼠按性别 体重均匀地分为两组 给药组和对照组 每组10只 2 在1 2周内在给药组动物的饲料中添加适量的甲状腺制剂 对对照组动物进行正常饲养 3 将每只小白鼠分别放入容积为1000ML的广口瓶中 把瓶口密封后 立即观察动物的活动并记录存活时间 最后汇总全组动物的实验结果 计算平均存活时间 并与对照组结果进行比较 三 对实验结果的预测和分析实验结果 实验组小鼠平均存活时间比对照组短结果分析 实验组小鼠平地匀存活时间短 说明实验组小鼠单位时间内的耗氧量较大 也说明其体内物质氧化分解速度较快 这说明甲状腺激素能促进动物的新陈代谢 例2 酶的化学本质是蛋白质 请根据提供的实验材料和用具 设计一个实验对此加以证明 一 实验材料和用具蛋白酶粉剂1 的淀粉糊银氨溶液试管大小烧杯酒精灯三脚架温度计清水滴管二 实验步骤和实验结果 1 用凉开水漱口后 从自身取得唾液置于小烧杯中备用 2 取两个试管 分别编号为1号和2号 然后各注入2毫升唾液 再向1号试管中加入少许蛋白酶粉剂 向2号试管中加入少许清水作用照 然后振荡这两个试管 3 将这两个试管放在37 水中恒温 10分钟后再向这两支试管中各加入2毫升淀粉糊 并振荡后继续放在37 水中保温10分钟 4 10分钟后向这两个试管各加入2毫升银氨溶液 用酒精灯加热恒温水浴至60 70 恒温5分钟 结果 1号试管不出现银镜现象 2号试管出现银镜现象 微生物类例1 在微生物实验中 一般用琼脂培养基来培养细菌等微生物 它在加热后呈液化的溶胶状态 在室温下又呈半透明的凝胶状态 在凝胶状态下其表面及内部的不同部位可生长大量的不同代谢类型的肉眼可见的细菌菌落 请用下列材料和用具 设计一个实验来判定某种细菌的异化作用类型 一 材料用具 某细菌种 琼脂试管培养基2支 无菌接种设备 恒温箱 水浴锅二 操作步骤 三 实验可能会出现哪些结果 并对每一结果作出相应的鉴定 二 1 将琼脂培养基试管置于水浴锅中加热溶化 2 待培养基冷却至凝固前 用于无菌接种设备将某细菌接种于一试管培养基中 另一试管不接种作对照 搓动试管 使细菌均匀混于培养基内 3 将恒温箱内温度调至30 左右 等琼脂凝固后 将两试管置于恒温箱内培养 两天后开始观察 连续观察几天 直至结果清晰为止 三 1 若某细菌菌落只生长在培养基表面 则其为好氧性细菌 2 若某细菌菌落只生长在培养基底部 则其为厌氧性细菌 3 若表面及全部培养基都有菌落生长 则其为兼氧性细菌对照管若无菌落出现 说明培养基灭菌和无菌操作合乎要求 若对照管有菌落出现 则说明培养基灭菌或无菌操作不合要求 整个实验应该重做 例2亚甲基蓝是一种活体染色剂 它在溶液中易被好氧性细菌分解 而使其溶液褪色 请以此为实验原理根据下面所提供实验材料和用具设计一个简单的实验来验证饮用生水不利于身体健康 一 实验材料和用具0 01 亚甲基蓝溶液肉汤试管大小烧杯恒温箱滴管酒精灯无污染的池塘清水三角架二 实验步骤和实验结果三 对实验结果的分析 答案 1 用烧杯取少量清水 在酒精灯上加热至沸腾 然后冷却 再煮沸肉汤并冷却 2 取两个试管 分别编号为1号和2号 在1号试管中加入3毫升清水 在2号试管中加入等量的上述凉开水 在两支试管中各加入0 5毫升冷却后的肉汤 3 将这两个试管同时放在恒温箱 30 中恒温24小时 4 同时取出这两支试管 在每只试管中滴入10滴亚甲基蓝溶液继续恒温4 5小时 同时观察两试管中溶液的褪色情况 结果 A试管溶液褪色较快 褪色程度明显 B试管褪色缓慢 褪色不明显 三 A试管褪色明显 说明其中含菌量较高 这说明清水比凉开水含较多的细菌 可见生活中不宜喝生水 应喝开水以防病菌进入体内引起疾病 环境保护类例1 据调查 在我国有很多城市附近的天然水体受到了生活污水的严重污染 其表现主要是水色发绿发蓝 继而发黑 发臭 水生动物大量死亡 很多学者认为含P洗衣粉是造成水体富营养化的一个重要因素 请你利用下面的材料用具设计一个实验对学生们的上述观点加以验证 一 实验材料和用具1 取自然界的清水2 玻璃水槽3 含磷洗衣粉4 发绿池水100ML5 蝌蚪20只6 不含磷洗衣粉 1 在两只玻璃水槽中放入等量的清水 再加等量的发绿池水 甲槽中加入少许含P洗衣粉 乙槽中加入等量的不含磷洗衣粉 2 将甲 乙两槽放在有阳光直射的地方 每天观察水质的变化 结果 甲槽水原逐渐发绿变黑 发臭 乙槽水制无明显变化 3 等甲槽水质变绿黑时 各向甲乙两槽放入蝌蚪10只 并观察蝌蚪的成活情况 结果 甲槽中蝌蚪逐渐死去 乙槽蝌蚪能正常生活 例2 近些年来 世界范围内蛙类数量迅速减少 尽管其原因是多方面的 但科学家认为一个重要因素是 臭氧层变薄 日光中紫外线增加 使蛙卵发育中基因突变的几率大大增加 请用下面所提供的材料和用具设计一个实验来判定上述观点的正误 一 材料用具蛙受精卵数百粒玻璃水槽三个紫外线发射器水温调节棒清水小型空气泵蝌蚪饲料紫外线遮挡板二 实验步骤 三 实验的可能结果及其说明的结论 二 1 在甲 乙 丙三个水槽中注入等量的清水 然后各入50粒蛙卵 并用空气泵分别向三个水槽充氧 2 将三水槽置于室外有日光照射的地方 使甲槽再受较强的紫外线照射 丙槽用遮挡板盖住使其免受日光照射 用水温调节棒使三水槽有相同的水温 3 连续观察蛙卵的孵化情况 统计每水槽孵化出的蝌蚪数目和畸形蝌蚪数目 4 用饲料饲喂蝌蚪 并观察蝌蚪发育情况 统计每水槽发育出的幼蛙数和畸型蛙总数 三 1 若三水槽中蛙卵发育情况无明显差别 说明日光紫外线增加不是蛙类减少的重要因素 2 若三水槽中蛙卵发育情况差距明显 并且是甲最差 丙最好 则说明日光紫外线增加是蛙类减少的重要因素 3 若有其它实验结果 则需认真分析实验操作过程是否有失误和重新探讨紫外线对蛙发育的具体影响 遗传变异类例1 随着人们对生物生命活动的深入了解 人们将获得越来越大的改造生物体的能力 可以创造出世界上并不存在的新的物种 例如青菜和萝卜本是两个不同的物种 但我们可在它们的基础上创造出一个新物种X 后者可具青菜和萝卜两物种的某些特征 而且还能自行繁殖后代 下面请你根据所提供的实验材料和实验用具 设计出一个简单的实验来培育出新品种X 一 实验材料和实验用具青菜籽萝卜籽秋水仙素小剪刀小毛笔纸袋必要的栽培用具和物资二 实验步骤 答案 1 安排好青菜和萝卜的播种期 使两种植株同时进入开花期 2 在青菜萝卜即将开花前 打开花被 用小剪刀剪掉青菜花的雄蕊 再使其雌蕊柱头接受一些萝卜花的花粉 然后套上纸袋 3 收获杂交后的种子 并适时播种 对幼苗用秋水仙素处理 处理后所长成的植株即为新品种X 其它类例1 夏末初秋时节 当人们到野外郊游散步时 可见到在不同的环境中生活着不同体色的蝗虫 有的是草绿色的 有的是黄褐色的 它们的不同体色皆可称为保护色 它能使蝗虫不易被敌害所发现 有利于蝗虫的生存 请你利用这两种蝗虫为实验材料及其它的辅助材料和用具 设计一个简单的实验以验证保护色对物体的作用 一 其它材料和用具二 实验步骤和实验结果 答案 开放性的 一 1 家鸡 2 捕虫网 3 绿色草地 4 枯黄草地 5 可移动的简易塑料大棚二 1 用捕虫网在野外捕捉草绿色蝗虫和黄褐色蝗虫各200多只 2 将塑料大棚移至绿色草地上 在其中较均匀地放入两种蝗虫各100只 然后放入5只家鸡 观察鸡的捕食情况 3 当蝗虫的半数被食时 赶走鸡群 捕捉并清点两种蝗虫的数目 结果 绿色蝗虫数多于黄色蝗虫数 4 将塑料大棚移至枯黄草地上 在其中较均匀地放入两种蝗虫各100只 然后放入5只家鸡 观察鸡的捕食情况 5 当蝗虫约半数被食时 赶走鸡群 捕捉并清点两种蝗虫的数目 结果 黄色蝗虫数多于绿色蝗虫数