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1、一、探究实验基础知识 1变量与对照实验 (1)实验过程中可以变化的因素称为 ，生物学实验中常涉及的类型有 、 和无关变量。 (2)一个实验通常分为实验组和对照组。,第2讲 实验探究与设计,变量,自变量,因变量,2实验探究与实验设计 (1)科学探究一般过程为：观察、 设计、完成实验分析数据， 交流、表达和再探究。 (2)探究实验设计时要遵循三大原则：科学性原则、 。 (3)实验一般程序：分组编号设置 条件处理_ 。,提出问题,作出假设,得出结论,对照原则,单一变量原则,对照,观察比较,得出结论,二、探究类实验,三、实验探究中的研究方法与思维 1根据颜色来确定某种物质的存在 待测液I2呈蓝色，待测
2、液中存在淀粉； 待测液斐林试剂呈砖红色，待测液中存在还原糖； 待测液苏丹(或苏丹)呈橘黄色(或红色)，待测液中存在脂肪； 待测液双缩脲试剂呈紫色，待测液中存在蛋白质。 2用大分子染料如红墨水来验证生物组织细胞膜的选择透过性或检验细胞的死活。 3用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性。,4同位素示踪法：探究光合作用产生氧气的来源；噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；探究DNA的复制是半保留复制；用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径等。 5模拟实验法：如渗透作用的实验装置，分离定律的模拟实验等。 6获得无子果实的方法：用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去
3、雄的子房，如无子番茄的获得；诱导染色体变异，如无子西瓜的获得。 7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。 8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。,9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。 10确定某一显性个体基因型的方法：测交，该显性个体自交。 11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杂交(自交)，观察后代性状表现。 12确定某一个体是否具有抗性基因的方法：确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈菌去侵染小麦叶片，一段时间后，观察有无锈斑出现。
4、 13测定种群密度的方法：样方法，标志重捕法。 14化学分析法：如番茄和水稻对Ca2和Si4选择吸收，叶绿体中色素的提取和分离实验等。,15理论分析法：如大、小两种草履虫竞争的实验，植物根向地生长、茎背地生长的实验，植物向光性实验等。 16等组实验法：如小麦淀粉酶催化淀粉水解的实验，发现生长素的燕麦胚芽鞘实验。,1科学性原则 实验是在人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。 科学性原则包括实验原理的科学性、实验材料选择的科
5、学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。 2对照性原则 对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。科学地设置对照实验，能够有效地排除其他因素干扰结果的可能性。设置对照组有4种方法：,生物学实验设计应遵循的基本原则,3.单因子变量原则和等量原则 理解实验控制中的变量是正确设置对照的基础：,例如，当研究光照强度对植物光合作用的影响时，自变量就是光照强度，因变量是植物的光合作用强度，无关变量就是温度、水分、矿质营养的供应等。但无关变量也会影响因变量，因此实验中设置对照的目的就在于消除无关变量对实验结果的影响，使实验结果只受实验变量的影响。 4平行重复原则 任何实验都必须能够
6、，在同样条件下重复实验，实验结果应该是一致或相似的。任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。在实验中，可以通过在一组实验中同时处理多个材料来体现重复性原则。 5随机性原则 实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体中_的。这样做的原因有：可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。,重复,任意抽取,1如图1所示，将取得的切段浸入蒸馏水中1小时后，再分别转入5种浓度的A溶液(实验组)和含糖的磷酸盐缓冲液(对照组)中。在23 的条件下，避光振荡培养24小时后，逐一测量切段长度(取每组平均值)，实验进行两次，结果见图2。下列
7、相关叙述中，错误的是( ),A本实验中浓度为1 mg/L的A溶液促进作用效果最明显 B振荡培养不仅可以增加溶液中的溶氧量，还能使切段与溶液成分接触更均匀 C将切段先用蒸馏水浸泡的目的是减少切段中的内源激素对实验结果的影响 D图2中，A溶液浓度为0.1 mg/L时实验二所得的数据与实验一偏差较大，做原始记录时应将该数据舍弃,解析：图1表示的是切段制备的方法，图2表示的是实验的结果。从图2中可以得知该实验的自变量是A溶液的浓度，因变量是切段的生长长度。对比图2中的实验结果可知，浓度为1 mg/L的A溶液促进作用效果最明显，A正确。振荡培养的目的有两个：一是增加溶液中的溶氧量，以满足细胞呼吸需要；二
8、是使切段与溶液成分接触更均匀，B正确。由于切段内有一部分内源激素，会影响生长素类似物对实验结果的影响，所以应先将切段在蒸馏水中浸泡，C正确。A溶液浓度为0.1 mg/L时实验二所得的数据与实验一偏差较大，但做原始记录时要如实记录，D错误。 答案：D,1探究性实验与验证性实验的比较,生物实验的基本类型及设计步骤,2.实验步骤设计的一般步骤 第一步：取材、分组和编号 取材：探究实验中一般提供实验的材料，但在设计实验步骤时需注意常用的关键词，如“取相同的(或生理状态相同的)若干只(或株、个等)”。如此设置是防止无关变量对实验结果的影响。 分组：要体现随机性、均衡性或者合理的梯度性。常用的关键词为：“
9、随机(或平均)分为若干组”。 编号：根据实验分组情况而编号，如甲组、乙组等。 第二步：实验处理(相对处理和不同处理) 实验处理遵循单一变量原则。即除自变量外，其他因素都是相同的。常用的模式为：组施加实验变量，组作为对照不施加实验变量。,第三步：观察、记录、统计、比较 实验的因变量尽可能选择较好地反映与实验的自变量之间的关系，并易于实验人员观察和测定的指标。常用的关键词一段时间后观察(测定)做好记录等，统计、比较实验数据和现象，得出实验结论。,2(2015年淮南模拟)下列有关生物实验的叙述中错误的一组是( ) 将糖尿病病人的尿液加入斐林试剂，混匀后即出现砖红色沉淀 探究pH对过氧化氢酶活性影响的
10、实验中，自变量是pH，因变量是过氧化氢分解速率 显微镜下观察根尖的有丝分裂所用的材料始终处于生活状态 观察细胞质壁分离时，浸润在0.3 g/mL蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮细胞液泡颜色变深了 菠菜叶上表皮富含叶绿体，是用作观察叶绿体的理想材料 观察DNA和RNA在细胞中的分布可用甲基绿吡罗红混合染色剂染色 A B C D,解析：将糖尿病病人的尿液加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀，错误；观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验过程中，用盐酸和酒精混合液解离后，根尖细胞已经死亡，错误；菠菜叶靠近下表皮的叶肉细胞中的叶绿体大且数目少，是观察叶绿体的理想实验材料，错误。 答案：A,1实验设计方案,实验设计
11、的方案及评价,3(2015年厦门质检)下列实验课题、自变量与观测指标的对应关系正确的是( ),解析：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生二氧化碳，因此不能用澄清石灰水是否变浑浊作为观测酵母菌呼吸方式的指标；探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用，这一实验的自变量是生长素类似物的浓度，观测指标是扦插枝条的生根数量或长度；探究温度对唾液淀粉酶活性的影响，可用碘液对实验结果进行检测，然后通过观测蓝色的深浅进行判断。 答案：C,例1 (2015年苏北四市模拟)实验中的变量主要有自变量、因变量和无关变量。下列控制无关变量的操作错误的是( ) A验证光合作用能产生淀粉的实验中，首先将实验植物做饥饿处理 B探究
12、唾液淀粉酶的最适pH的实验中，先将每一组温度控制在37 C验证光合作用需要光照的实验中，将叶片的一半用黑纸包住 D探究唾液淀粉酶最适温度的实验中，每一组都加入等量的淀粉,实验变量分析,解析 验证光合作用能产生淀粉的实验中，将实验植物做饥饿处理，避免植物自身原有的有机物对实验结果产生影响属于控制无关变量的操作，A正确；探究唾液淀粉酶的最适pH的实验中，将每一组温度都控制在37 ，是控制无关变量温度对实验的影响，B正确；验证光合作用需要光照的实验中，将叶片的一半用黑纸包住，这是设置自变量，不是控制无关变量，C错误；探究唾液淀粉酶最适温度的实验中，每一组都加入等量的淀粉，淀粉的量也影响实验的结果，需
13、要控制，D正确。 答案 C,例2 现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理如下表。,实验原则应用分析,下列组合不能达到相应目的的是( ) A仅做组与组实验，可探究机械破损对该种子萌发的影响 B仅做组与组实验，可探究种皮完整条件下赤霉素对该种子萌发的影响 C仅做组与组实验，可探究赤霉素或机械破损对该种子萌发的影响 D仅做组与组实验，可探究机械破损条件下赤霉素对该种子萌发的影响 解析 对照实验自变量必须单一，否则无法说明因变量变化的原因。组与组对照自变量为种皮的完整性；组与组对照自变量为完整种皮条件下有无赤霉素；组与组对照自变量为机械破损条件下有无赤霉素；组与组之间变量不单一，无法进行对照。 答案
14、 C,例3 (2013年高考大纲全国卷)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： (1)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
15、_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。,验证性实验的设计,解析 解答本题的关键是理解实验中的变量及对照性原则。(1)由题中信息“验证X的降血糖作用”可推知该实验的自变量为X物质，因变量为血糖浓度，用自变量处理的组为实验组。若X有降血糖作用，实验组小鼠血糖浓度应下降，对照组小鼠血糖浓度应不变，给对照组小鼠注射等量的生理盐水可排除无关变量对实验结果的干扰。(2)根据题中实验目的，需对糖尿病小鼠分别注射一定量的X物质和生理盐水进行对照，并将注射了等量的生理盐水的正常小鼠和糖尿病小鼠进行对照，实验组的测定值若与正常小鼠的测定值基本一致，且低于对照组中患病小鼠的测定值，便能达到实验目的。 答案 (1)血糖浓度 X溶液 生理盐水 血糖浓度 对照组血糖浓度不变，实验组血糖浓度下降 (2)患糖尿病 正常 一定量的X溶液(或X溶液) 2 1,
