植物向性运动的实验设计和观察 人教试验修订本

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1、1 植物向性运动的实验设计和观察植物向性运动的实验设计和观察 学习目标 1 初步了解实验设计的基本原则和基本内容 2 初步学会设计植物向性运动实验的方法 3 学会观察植物的向性运动 学习障碍 1 理解障碍 1 如何掌握设计实验应遵循的基本原则和基本内容 2 如何理解植物向性运动实验的设计思路 3 如何具体设计植物向性运动实验 2 解题障碍 在限定实验条件的情况下 补充设计或完整设计一个实验来验证某一生物现象或结论的问题 学习策略 1 理解障碍的突破 1 用 系统化法 归纳实验设计的基本原则和基本内容 实验设计的基本原则 A 科学性 指设计实验时必须有充分的科学根据 即设计实验时要以前人的实验

2、公式或自己的实验为基 础 不能凭空设想 B 严谨性 欲使实验设计完整 无漏洞 必须注意严谨性 如在某些实验中要设计对照实验 包括某一处 理前的正常对照或对照组 这样便于实验前后对比或组间对比 得出明确的结论 有些实验则要建立在严 谨的推理基础之上 C 实验条件的一致性 即单一变量原则 在实验中 除欲处理的因素外 其他诸实验条件必须保持前后一 致 不能在实验过程中随意变动 D 可重复性 重复 随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则 实验设计中必须注意实验的可重复性 只有足够的实验次数 才能判断结果的可靠性 E 器材的选择 实验设计中 要依据实验设计的目的 原理及实验要求选择恰当的实验用具和材料

3、 F 采用恰当的方法表述和处理实验结果 实验设计的基本内容 一个比较完整的实验设计方案 一般包括以下内容 A 实验题目 B 实验目的 本实验最后要达到的目的 C 实验原理 实验的依据与思路 D 材料用具 E 实验假设 即对可见现象提出的一种可检测的解释 F 实验预期 即在检测一个假设之前 先提出实验的预期结果 如果预期没有实现 则说明假设不成立 如果预期得到实现 则假设成立 G 实验 根据实验目的和提出的假设 来具体设计实验的方法步骤 在实验的方法步骤设计中 必须遵循 对照的原则设置对照实验既可排除无关变量的影响 又可增加实验结果的可信度和说服力 对照的常用方 法有以下几种 空白对照 不给对照

4、组任何处理因素 条件对照 虽然给对照组施以部分实验因素 但不是所要研究的处理因素 2 自身对照 对照和实验都在同一研究对象上进行 相互对照 不单设对照组 而是几个实验组相互对照 在实验中要注意 变量 的控制 一般只确认一个变量 即对实验结果有影响的变量 H 观察和收集数据 在实验方案中要事先设计定时观察的内容和观察的次数 同时应按要求进行观察 并 将观察到的现象和结果如实记录下来 有的实验还需要采集数据 I 实验分析 对实验记录下来的现象 结果 数据进行整理 分析 有的可以用图表表示出来 J 实验推论 即根据实验事实进行推论 得出结论的过程 K 成果交流 即写出书面实验报告 2 用 具体化法

5、理解植物向性运动的实验设计思路和方法 植物向性运动实验的设计思路 植物的向性运动实验设计方案示例 例 1 植物的向光性实验设计 1 实验题目 植物的向光性实验 2 目的要求 观察植物在单侧光照射下的生长情况 验证植物的生长具有向光性 3 材料用具 植物幼苗 玉米 小麦等 火柴杆 小花盆 或培养皿 泥土 不透光的纸盒 台灯 剪刀 4 实验假设 依据植物生长的向光性原理 幼苗应朝纸盒开孔的方向生长 也就是向着光源的方向生长 5 实验预期 经过一定时间后 幼苗将弯向光源生长 6 方法步骤 用剪刀在不透光的纸盒一侧挖一个直径为 1 cm 的孔 待模拟单侧光照射时使用 将几株长势相同但真叶尚未长出胚芽鞘

6、的小麦幼苗依次排开 分别栽种在两个花盆中 在幼苗的旁边插 一根火柴杆 作为对比的参照物 将制作好的遮光罩扣住花盆 一组用不透光的纸盆 另一组用一侧带小孔的纸盒 白天将装置置于阳光 充足的地方 夜间以台灯代替光源 并使光从小孔中透入纸盒 每天打开纸盒 观察幼苗的生长情况 记录下高度 倾斜角及当日温度 天气等情况 并间断地拍照 保留图 片记录 但要注意 打开纸盒观察实验现象的时间应该尽可能地短 并保持透光孔的方向与前次一致 7 实验记录 将观察日期 时间 环境条件 温度 天气 幼苗生长情况等列表记录 记录时 不但要记 载符合预期的现象 也要记载与预期相矛盾的现象 以便对结果进行如实分析 同时从中找

7、出实验成功的 原因或失败的教训 8 实验结果和结论 分析实验结果 得出结论 例 2 植物向重力性实验设计 1 实验题目 植物的向重力性实验 2 目的要求 了解植物根的生长具有向重力性的特点 3 材料用具 刚萌发的玉米种子 胚根长 0 5 cm 左右 培养皿 棉花 滤纸 胶布 橡皮泥 剪刀 4 实验假设 根的生长与地心引力有关 3 5 实验预期 经过一定时间之后 4 粒玉米种子的胚根都向下生长 6 方法步骤 取 4 粒同样大小已萌发并长出胚根的玉米粒 平放在一个培养皿内 使其胚根尖端部分朝向培养皿中央 各萌发的玉米粒分别位于罗盘的东 南 西 北位置 将滤纸剪成培养皿大小 盖在玉米粒上 然后再盖上

8、湿棉花 直到填满整个培养皿 注意不要将棉花塞 紧 以免影响根的生长 盖上培养皿盖 边缘用胶布封口 竖起培养皿 用橡皮泥固定住 将竖立的培养皿放入恒温箱中培养 注意培养皿中玉米粒的位置必须保持不变 使最上面的玉米粒的胚根垂直向下 最下面玉米粒的胚根垂直 向上 左右两个玉米粒的胚根处于水平位置 如下图 7 实验记录 列表记录这 4 粒玉米种子胚根的生长情况 8 实验结果和结论 分析实验的结果 得出结论 2 解题障碍的突破 用 发散思维与辐合思维结合法 解有关实验设计的问题 实验设计题一般要求确定实验原理 选择实验器材 安排实验步骤 设计数据处理的方法及分析实验现象 主要考查是否理解实验原理和学会分

9、析实验结果 是否具有灵活运用实验知识的能力 题型有如下几种 设计实验方案先明确实验目的及附加条件 写出实验原理 设计实验方案 解答这类题首先根据题目的 要求和给出的条件 确定和书本相关的知识点及实验原理 然后再设计便于操作的实验方案 实验步骤 根据题目给定的实验器材和药品以及实验提出的目的 设计或补全实验步骤 预期实验结果 与分析 解答这类题的步骤如下 A 明确实验目的 B 分析实验原理 实验原理可能以新信息的形式给 出 C 分析实验材料 对实验材料的分析常常是解题的突破口 D 确定实验思路 e 分析实验步骤 f 预期结果与分析 设计实验改进方法 要求我们分析已有的实验设计方案中的科学性和严密

10、性 并以此为媒介 引导解决 问题的最佳方法 进一步培养我们的科学素质和科学实验能力 例 1 如下图所示 将植物横放 茎弯曲向上生长 根弯曲向下生长 这与重力影响生长素的分布和根 茎对生长素的敏感性不同有关 下列分析正确的是 A A 处生长素浓度较 B 处高 茎对生长素敏感性高 A 处生长受抑制 B 处生长快 茎向上生长 B D 处生长素浓度较 C 处高 根对生长素敏感性高 D 处生长受到抑制 C 处生长快 根向下生长 C C 处生长素浓度较 D 处高 根弯曲向下生长 D B 处生长素浓度较 A 处高 茎弯曲向上生长 解析 单侧光照射和地心引力 重力 都可以改变生长素在植物体内的分布 从而引起植

11、物的向性生长 重 4 力引起生长素的分布情况是 近地一侧分布得多 背地一侧分布得少 由于生长素作用的双重性及植物根 和茎对生长素的敏感程度不同 根生长需要的生长素浓度低 茎生长需要的生长素浓度高 因此 同一浓 度的生长素对根的生长表现为抑制 而对茎的生长则表现为促进 把植物横放一段时间后 由于近地侧生 长素浓度高 对根来讲 抑制近地侧的生长 而使背地侧生长得快 对茎来讲 促进近地侧的生长 而使 近地侧生长得快 因此植物就表现出根向地生长 茎背地生长的现象 答案 BD 总结 本题考查学生运用生长素的知识解释植物向性运动的原因 通过对本题的解答 加深学生对生长素 生理作用两重性的理解 例 2 下图

12、曲线 表示茎伸长生长与植物生长素浓度的关系 如果将同样浓度范围的植物生长素使用于 侧芽 则能代表它生长状况的曲线是 A B C D 解析 考查生长素的生理作用特点及学生的图解变换能力 同一浓度的生长素对同一植物的不同器官影响 不同 即同一植物的不同器官对生长素的敏感性不同 对于芽来讲 促进生长的最适浓度是 10 8 mol L 左 右 而对于茎来说 最适浓度为 10 4 mol L 左右 而该浓度已严重抑制芽的生长 因此随着生长素浓度的 逐渐增大 一定范围内 茎的生长速度逐渐增大的话 芽的生长速度会逐渐减小 因为该浓度范围已超过芽 生长的最适浓度 答案 A 总结 本类型的题是高考考查的主要趋向

13、之一 题目源于课本而高于课本 题在书外理在书内 既考查了 学生对基本知识的理解 又考查了学生对图解 曲线的迁移能力 两个目标有一个达不到 就不可能作出 正确的判断 例 3 宇 宙 飞 船 上 的 植 物 生 长 是 否 也 具 有 向 光 性 为 什 么 2 如果在太空飞船的暗室里放一盆植株 这盆植物放在一个v 8 转 分匀速转动的旋转器上 且暗室中始 终亮着一个固定光源 如上图所示 过一段时间后 这盆植株的茎将 生长 原因是 该植物的根是否还具有向地性 原因是什么 解析 考查植物的向光性及向重力性 植物的向光性是由于植物受到单侧光的刺激而作出的定向运动 只 要有单侧光就能发生向光性运动 若把

14、植物放在匀速旋转的转盘上 再放在固定光源下生长 植物均匀受 光 将不会发生弯曲生长 又因宇宙飞船中存在失重现象 因此植物的根也不具有向地性 茎也不具有背 5 地性 植物会按照原来的固定方式生长 答案 1 具有 因为向光性是植物单侧光引起生长素分布不均匀造成的 2 朝下 由于旋转 植物均匀 受光 不会弯向光源生长 由于失重 植物茎失去重力的刺激 不会表现出背地性 不具有 失去重力的 刺激 生长素均匀分布 同步达纲练习 1 下列植物生命活动的调节不是向性运动的是 A 向日葵的幼嫩花盘随阳光而转动 B 雨点使含羞草小叶合拢 C 植物根向地生长 茎背地生长 D 植物根的向肥 向水生长 2 将燕麦的胚芽

15、鞘顶端套上一个不透光的锡箔小帽 然后在暗室中从左侧照光 胚芽鞘经过一段时间 A 向左弯曲 B 不弯曲 C 向右弯曲 D 无规律弯曲 3 设计一个在室外空旷处进行的 在不用任何药剂 装置和触及幼苗的情况下 使幼嫩植株长成下图所示 形态的实验方案 并说明原理 1 实验方案 2 设计原理 参考答案 同步达纲练习 1 解析 植物的向性运动是植物体受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动 植物体受单向刺激引起的 向性运动方向一定 B 项含羞草受刺激后运动方向不定向 A C D 三项表现为受刺激后产生定向运动 答案 B 2 解析 考查植物的向光性 胚芽鞘的顶端既是产生生长素的部位又是感受光刺激的部位 顶端用锡箔小 帽包住 顶端产生的生长素均匀向下运输 胚芽鞘直立生长 答案 B 3 答案 1 将正常生长的植株花盆向右侧放在地上 待其弯向上方生长后 再摆正花盆 生长一段时间 后 再把花盆向左侧放在地上 待其弯向上方生长后 再把花盆摆正 6 2 利用茎的背地性生长的特征