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1、实验能力特训(1)作业目标训练实验中的变量思想；训练实验中对照原则的应用作业设计限时：40分钟满分：100分一、材料导读(一)变量的应用(1)根据实验目的和要求，首先确定好三个变量即自变量、因变量、无关变量三者之间的关系。自变量，指实验中由实验者根据实验目的所研究操纵的因素或条件。因变量，指实验中由于自变量而引起的变化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的即在于解释这种前因后果。无关变量，指实验中除自变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。实验中应尽量避免无关变量对正常实验结果造成干扰，如果无关变量处理不当影响了正常结果的出现，此无关变量就成为干扰变量了，所以
2、消除无关变量成为干扰变量是实验成功的前提。(2)单一变量原则。即控制其他因素不变，只改变其中某一因素，观察这一因素对实验结果的影响，不论一个实验有几个自变量，都应做到一个实验自变量对应观察一个实验结果。我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同且适宜条件下培养”“加入等量的蒸馏水”等均体现了单一变量原则。(3)典例分析：自变量的确定和控制。根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施。例如：“测定某植物细胞的细胞液浓度”的实验。a变量的确定：自变量是不同浓度的蔗糖溶液，即要“探究什么”，则“什么”就是自变量。b自变量的控制：在确定了自变量是“不同浓度的蔗
3、糖溶液”后，应将溶液设置出一系列不同浓度的溶液，如0、103、102、101(单位为：molL1)等。无关变量的确定与控制。例如：请指出“探究pH对唾液淀粉酶活性的影响”实验中的无关变量是什么。应如何控制？分析：在该实验中，自变量是“pH的大小”。无关变量有温度、唾液淀粉酶的量、淀粉溶液的量、反应时间、加入碘液的量及时间等，在做实验时，对照组和实验组的以上因素都要相同且适宜。(二)对照组的设计实验中设置对照组可有效地排除无关变量对实验结果的干扰，增加实验结果的准确性和可信度。(1)“实验组”与“对照组”确认：实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组。(2)设置对照组
4、有3种方法：空白对照：不给对照组做任何处理(植物材料应用蒸馏水，动物材料应用生理盐水除外)；条件对照：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(这种类型实验在必修3中将要学到)。自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组。相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验组相互作为对照。二、应用训练1(24分)某同学在验证“酶的专一性”时，设计并进行了如下实验：实验原理：淀粉遇碘变蓝，麦芽糖遇碘不变蓝。唾液中含有唾液淀粉酶，不含有蔗糖酶，所以只能催
5、化淀粉水解为麦芽糖，而不能催化蔗糖水解。实验步骤：取A、B、C三支洁净试管，按下表中顺序进行操作：通过该实验，这位同学得出的结论是：唾液淀粉酶只能分解淀粉，不能分解蔗糖，证明了“酶具有专一性”。请根据以上内容回答下列问题：(1)该同学实验设计所用的实验原理()A不正确B无法验证淀粉是否被分解C非常好D无法验证蔗糖是否被分解(2)该实验中采用两组对照进行比较，它们分别是_、_，分别比较的是_、_。(3)你认为应该对该实验的哪一步骤进行改进后才完善？将_并给予_条件。这时试管C的结果为_，说明_。答案(1)D(2)试管A与试管B试管B与试管C清水和唾液对淀粉水解的催化效果的差别唾液对淀粉和蔗糖水解
6、的催化效果的差别(3)试管C中滴加碘液的步骤换成加入斐林试剂沸水浴加热无颜色变化唾液淀粉酶不能催化蔗糖水解，唾液淀粉酶具有专一性2(28分)已知2H2O2=2H2OO2，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、3.5% FeCl3溶液、0.01%过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。(1)实验步骤：_；_；_。(2)实验结果预测及结论：整个实验中，不同处理的试管中O
7、2的释放速度从快到慢依次是：_。由此可得出的结论是_。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80 ，重做上述实验，O2释放的速度最快的是_，原因是_。解析本题设计实验来验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。验证其催化作用的有无就需和无催化作用的蒸馏水作对照，验证其高效性就需和无机催化剂FeCl3溶液作对照。在遵循对照原则的同时，在其他条件相同的情况下，遵循单一变量原则。因为过氧化氢酶的最适温度是37 ，所以应将试管放在37 的恒温水浴锅中适当的时间。如果将实验中的恒温水浴改为80 时，过氧化氢酶在高温下失去活性，而无机催化剂FeCl3的催化活性会升高。答案(1)取3支试管，各加入等量且适量的H2O2
8、溶液，放入37 恒温水浴锅中保温适当时间分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液观察各试管中释放气泡的快慢(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性(3)加FeCl3溶液的试管在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性3(24分)在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的荧光素发光时间与ATP浓度的关系。(1)实验材料：萤火虫的发光器冻干粉(发光器活组织低温干燥下研磨的粉末)、ATP制剂、蒸馏水、大小相同的小烧杯和试管若干、标签纸若干、暗盒和秒表等其他
9、必需材料。(2)实验目的：_。(3)实验原理：_。(4)实验步骤：配制不同浓度的ATP溶液置于小烧杯中，贴上标签；将发光器冻干粉分成_分别放入试管，贴上标签；_(“分别”或“同时”)在每支试管中加入等量不同浓度的ATP溶液；观察和测试_并记录。(5)结果预测：_。(6)实验最可能的结果：_；理由：_。解析ATP能为生命活动直接供能，离体萤火虫发光器活组织，有了ATP就能够发出荧光。而且发光强度和发光时间与ATP的供应量呈正相关。答案(2)探究萤火虫的荧光素发光时间与ATP浓度的关系(3)荧光素氧气ATP氧化态荧光素ADPPi光能(释放荧光)(注：答案可放宽，合理即可)(4)若干等份分别发光时间
10、(5)发光时间随ATP溶液浓度升高而延长；发光时间随ATP浓度升高而缩短；在不同浓度的ATP溶液条件下，发光时间没有变化(6)发光时间与ATP浓度成正比因为萤火虫发光器冻干粉的量是一定的，其中的荧光素和荧光素酶等的含量一定，氧气的供应量充足时，荧光素发光时间的主要决定因素就是ATP的量，浓度大的则含量多，发光时间较长(合理即可)4(24分)探究温度对细胞膜流动性的影响。物质通过细胞膜与细胞膜的流动性有密切关系，为了探究温度对细胞膜流动性的影响，做了下述实验：分别用红色、绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在37 下融合，40分钟后，发现融合后细胞膜上的红色和绿色均匀相间分布。有
11、人认为该实验没有完成，请你继续完成该探究实验：(1)补充未完成步骤：_。(2)请指出可以从哪些方面来观察实验结果。_。_。(3)请预测该实验最可能得出的结论：_。解析该实验主要探究温度对细胞膜流动性的影响，在设计实验时要注意遵循单一变量原则和对照原则。第一步：分组编号：取若干人和鼠细胞，并分别用红色和绿色荧光剂标记，平均分为两组，编号为A、B。第二步：设置对照实验：将A、B两组分别置于不同温度下，让两种细胞发生融合。第三步：观察并记录实验结果：注意设置观察标准，即相同时间内荧光物质的分布情况或荧光物质分布均匀所需要的时间。答案(1)分别将细胞放在温度低于37 (如0 )、高于37 (如60 )的条件下重复上述实验(2)相同时间之后，观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况比较红色和绿色荧光物质在细胞膜上均匀分布时所需要的时间(3)在一定温度范围内，随着温度的升高，细胞膜的流动性加强
