高中生物实验设计

高中生物实验设计专题复习一、考纲解读（1）能独立完成教材17个实验，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的运用。（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断。（4）能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。二、实验题按能力要求可划分为四大题型：（1）实验分析题型：根据提供的实验方案，分析其中的步骤、现象、结果，作出解答。（2）实验方案的纠错或完善题型：对实验方案中的错误或不完善处，进行改正、补充，使实验方案趋于完善。（3）实验设计题型（验证性实验；探究性实验）：根据题目提供条件，自行设计实验方案。（4）实验有关的综合类题型：以实验为背景，主要涉及代谢、遗传和生态相关知识。所有实验设计的主要问题就是“六依托”，即细心审题、原理分析、材料分析、变量分析、结果分析和正确表达。三、实验设计遵循的原则1、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。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。②无关变量无关变量：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。强调：单一变量原则强调的是自变量的单一性，即实验组和对照组相比只能有一个变量。除了自变量之外的一切无关变量必须相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响，2、对照性原则①空白对照实验组，是接受自变量处理的对象组。对照组，是不接受自变量处理的对象组。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,但这种处理不是所研究的实验处理因素；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。其中每一种既是实验组有事对照组，如“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。3、等量原则：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、量要相同。④所用处理方法要相同如：温度、光照强度等都要一致四、实验设计的基本思路1、明确实验目的（1）确定是探究性实验还是验证性实验（一般在题干中有“验证……”、“证明……”、“探究……”，其后内容就是实验的目的。）（2）确定自变量、观测指标（因变量）和无关变量2、分析实验原理实验原理是选择实验材料、药品，设计实验步骤和预期实验结果的依据。实验原理有的包含在实验题干的叙述中，有的需要联系课本中的生物学理论知识提取出相关的实验原理。3、分析实验材料如试题给出材料了用具，就不能随意填写。但完全开放性试题要求根据实验目的，自主选择实验材料和用具。4、实验步骤设计（1）取材、分组、编号（等量原则、对照原则）取材关键词：植物：一般描述为长势正常且相同的同种植株动物：一般描述为健康状况相同，体重大致相似（有的实验还要求年龄、性别等，例如生长激素、性激素作用的研究）种子：一般描述为大小一致、饱满程度相同、活的同种分组关键词：“。。。。随机或平均分成若干组”（2）对实验组和对照组作相同处理和不同处理（单一变量原则、等量原则）关键词：一组加适量．．的……，二组加等量．．的……..5、观察现象、记录结果关键词：在相同条件培养（饲养、保温）相同时间后ⅰ观察………，记录……五、分析结果，得出结论首先要根据题目判断该题是验证性实验还是探究性实验，（1）如果是验证性实验，则结果结论只有一个，即题目中要证明的内容。（2）如果是探究性实验，则结果一般有三种：①实验组等于对照组，说明研究的条件对实验无影响。②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。③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。关键词：“若……….，则………..”实验练习题一、实验分析题：1、研究发现豚鼠血清对人淋巴瘤细胞有抑制作用，而对正常细胞无影响。进一步研究发现，发挥作用的物质是L-天冬酰胺酶，它能将L-天冬酰胺分解，而淋巴瘤细胞自身不能合成该氨基酸，增殖被抑制。（1）为验证该酶对两种细胞的影响，某兴趣小组进行了以下实验。实验材料：正常细胞、淋巴瘤细胞、培养基（含细胞生长所需的物质）、L-天冬酰胺酶实验步骤：a．分组实验组：培养基+L-天冬酰胺酶+淋巴瘤细胞对照组：培养基+b．适宜条件下培养后，观察细胞生长状态、检测L-天冬酰胺含量。实验结果（如下表）实验分组生长状态L-天冬酰胺含量培养液细胞内实验组①缺乏缺乏对照组正常缺乏正常结果分析：该实验利用了酶的特性；表中①应为；对照组细胞内L-天冬酰胺含量正常的原因是。（2）患者多次静脉注射该外源性酶后疗效降低，是因为发生了反应；该酶口服无效，原因是。（3）根据实验结果，你认为理想的抗肿瘤药物应该具有的特性是。2、瘦素是动物脂肪细胞分泌的一种蛋白质激素，机体脂肪储存量越大，瘦素分泌越多。下丘脑的某些细胞接受到瘦素信号后，机体能通过复杂的神经内分泌网络调节摄食行为。（1）脂肪是细胞内良好的物质，与糖类相比，脂肪分子中氧的含量。（2）组成瘦素的基本单位是。在核糖体中合成的瘦素蛋白，必须通过进行加工和运输才能分泌到细胞外，随运送到全身各处。下丘脑中的靶细胞通过来识别瘦素。（3）现有两类患肥胖症的小鼠，A类小鼠肥胖是瘦素受体基因缺陷所致，B类小鼠肥胖原因未知。分析以下实验：组别处理措施正常饲喂一段时间后的实验结果1正常小鼠与A小鼠连体共生正常小鼠摄食量明显减少，A小鼠无变化2正常小鼠与B小鼠连体共生正常小鼠无变化，B小鼠摄食量略微减少3A小鼠与B小鼠连体共生A小鼠无变化，B小鼠摄食量明显减少（注：连体共生即通过手术使两只小鼠的血液循环贯通）①根据实验结果推测，连体前A小鼠体内瘦素的含量比正常鼠，B小鼠肥胖的原因最可能是。②为排除手术对实验结果的干扰，可增设一组处理措施为的对照实验。二、实验完善题：3、“生长素促进细胞伸长生长”的理论认为：生长素能与细胞膜上的蛋白质结合，从而激活细胞膜上转运H＋的载体，将H＋向膜外运输，使细胞壁酸化、变得松弛，细胞吸水膨胀产生压力，促使细胞生长。为了验证生长素是以酸化细胞壁的方式促进细胞生长的，请完成实验设计：材料用具：燕麦胚芽鞘若干、中性缓冲液、弱酸性缓冲液、一定浓度的生长素溶液、蒸馏水等及必要的用具。(提示：缓冲液均为低浓度，可以维持酸碱度的恒定且对植物的代谢没有影响；不考虑生长素浓度改变对生长的影响。)(1)实验时，首先应对燕麦胚芽鞘作怎样的处理？________。(2)补充实验步骤：第一步：取三个小瓶，编号甲、乙、丙，分别加入处理过的等量燕麦胚芽鞘；第二步：甲瓶中加入_________作对照，乙瓶中加入________，丙瓶中加入__________。第三步：培养相同时间后，观察、测量并记录燕麦胚芽鞘的长度。(3)预测实验结果：________________。4、用某种降血糖物质X做以下实验（注：用生理盐水配制X溶液）。回答下列问题：某同学要验证X的降血糖作用，进行如下实验：选择一批体重相同的正常小鼠，测定____________，并将小鼠随机等量分成实验组和对照组，实验组注射适量的________，对照组注射等量的_________，一段时间后，测定两组小鼠的________，若_____________________________，则表明X有降血糖的作用。（2）若要验证一定量的X能使患糖尿病的小鼠的血糖浓度下降到正常的范围，进行如下实验：用__________小鼠作为实验组，用患糖尿病小鼠作为对照组1，用______小鼠作为对照组2；实验组注射______________，对照组1、2注射等量的生理盐水，一定时间后若实验组和对照组___的血糖浓度均在正常范围内，而对照组___的血糖浓度高于正常范围，则表明一定量的X能使患糖尿病的小鼠的血糖浓度下降到正常范围。三、实验设计题：5、2006年11月16日，上海规模最大的水产市场——沪西水产市场发出通知，要求即日起停止销售多宝鱼(味道鲜美的菜肴)。经上海市食品药品监督局抽检的30件多宝鱼样品中全部检出硝基呋喃类代谢物，且最高检出值为1mg/kg左右。硝基呋喃类药物为禁用渔药，长期摄入存在致癌的可能。我校生物兴趣小组想利用以下材料，设计实验探究硝基呋喃类药物是否可能诱导动物致癌，请你为他们完成下列实验设计、预测实验结果并分析。(一)实验题目：探究硝基呋喃类药物是否可能诱导大鼠患癌症。(二)材料用具：大鼠若干只；普通饲料；三种不同剂量的硝基呋喃类药物溶液A、B、C(分别为低、中、高浓度)；其他所需条件均满足。(三)步骤设计：(请简要写出)第一步：__________________________；第二步：；第三步：____________________________；第四步：两年后，检查大鼠的健康状况，统计各组大鼠癌症的发生率。(四)实验结果预测与分析：(至少写出三种情况)(1)____________________________；(2)__________________________(3)__________________________________。6、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：四、综合类型题型7.植物的根与茎分别具有向地生长和背地生长的特性，这与重力影响植物体内生长素的重新分布有关。实验一：将植物幼苗分成甲、乙两组。将甲组幼苗根的前端中央插入一薄云母片（见下图）。提示：云母片不影响植物生长，但不能让生长素透过。将两组幼苗水平放置培养一段时间后，两组幼苗的生长情况如上图所示。（1）根据上述实验结果得出的实验结论是：。（2）图乙所示幼苗的幼茎和幼根近侧端的生长素都远比远地侧高，但两者所发生的反应却不相同，这是因为实验二：科学家研究发现，在单侧光的照射下，胚芽鞘中生长素能从向光侧横向运输到背光侧，从而导致胚芽鞘向光弯曲生长。为了验证胚芽鞘中的生长素的横向运输是发生在A段（胚芽鞘尖端）而不是B段（胚芽鞘下面一段），请根据提供的材料和用具，设计实验加以验证。（1）实验材料及用具：胚芽鞘，一侧开孔的硬纸盒，薄云母片，光源等。（2）绘图表示实验装置及方法，并用文字加以注解或补充说明。（3）实验结果的预测、解释和结论：8、右图为研究渗透作用的实验装置,请回答下列问题:(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为吟h,此时S1和S2浓度大小关系为_________。(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的_________,两者在物质