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1、专题三专题三 探究性实验理论提示(一)概述实验步骤的设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的预先规划。遵循的原则主要是对照原则和单一变量原则。 (二)注意事项1实验前的准备(1)器具、材料的选取并编号（要保证等同和等量）。 (2)自变量的确定（根据实验目的确定自变量，如探究X射线是否会引起癌变，自变量是X射线）。(3)对照组的设置（要保证除自变量外，实验组和对照组的其他条件完全相同）。2实验过程的处理除自变量外，要保证等条件、等时间，如温度、湿度、压强、材料大小等相同。（充分体现单一变量原则）3结果的
2、比较与分析对于探究性实验来说，结果是不确定的，一般有三种可能，即正相关、负相关和不相关。4结论的得出对于探究性实验来说，结论是根据实验结果得出的，不同的结果会有不同的结论。(三)实验操作步骤的设计程序 应用示例有人设计实验探究有机肥是否能提高土壤肥力并优于化肥。实验分为两组，一组农田施有机肥，一组农田施化肥。该实验设计缺少（ ）A施用有机肥和适量化肥的对照田 B既不施用有机肥也不施用化肥的对照田C施用大量化肥和少量有机肥的对照田 D施用少量化肥和大量有机肥的对照田【分析】B实验设计的对照原则可分为空白对照、自身对照、条件对照和相互对照，以增强实验的说服力。对于该题的实验设计，必须有既不施化肥，
3、也不施有机肥的空白对照，才能说明问题。例2.2009年诺贝尔生理学或医学奖授予三位美国科学家，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。端粒是染色体末端的一段特殊的DNA序列。端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示了细胞癌变与端粒酶活性的关系，据表完成下面的实验： 细胞类型 增殖代数 端粒酶活性 正常体细胞 5060 无 癌细胞 无限 有（1）实验目的：探究端粒酶活性与细胞癌变的关系。（2）实验材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。（3）实验步骤：_分组并编号。_（体现单一变量和对照原则）。_（观察与记录）。（4）结果预测及结论：A组比B组增殖代数减少，说明_。A
4、组仍然无限增殖，说明_。【答案】（3）将癌细胞分成A、B两组A组加入端粒酶抑制剂，B组不加，相同条件下进行细胞培养记录并比较A、B两组细胞的增殖代数（分裂次数）（4）端粒酶活性与细胞癌变（连续分裂）有关 端粒酶活性与细胞癌变（连续分裂）无关例3.2009广东卷小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。实验材料和用具：大豆种子（200粒）、光照培养箱（光照强度范围0-10 000Lux，温度、湿度等均可自行设定）、培养皿、直尺等。（1） 实验方案：_。（2）实验结果测试：_Z#X#X#K_。【分析】本题考查
5、根据自然现象设计实验方案及预测实验结果的能力。在设计实验过程中，注意遵循对照原则，单一变量原则，平行重复原则等科学原则，所以至少分三组，且有黑暗作为对照，每组必须有一定的种子数量，且数量相等。预测实验结果要根据题中所给的自然现象，即黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多，即可得出正确答案。【答案】（1）实验方案： 实验材料：选出180粒大小一致的种子，分成六组，每组30粒，在培养皿中培养。 培养条件：光照强度0、2000、4000、6000、8000、10000Lux，温度25度，培养一周。 测定指标：用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。注：要求至少分为三组（三个处理），每组有一定
6、的种子数量，光照强度必须有0 Lux（黑暗）。实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。例4.现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分，温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关，探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。材料和用品：铺有滤纸的培养皿、无菌水、数量充足的表面消毒过的种子等 （1）方法步骤：_。_。 （2）可能的实验结果及相应的结论：_。_。_。 【分析】本题设计取材于初中生物种子萌发条件，但考查的内容和能力都在初中知识基础之上作了拓展和提高。要探究的问题是“光的有无对该种子萌发的影响”，光是该探究
7、实验唯一的控制变量，根据实验设计的对照原则和单一变量控制原则，实验装置一组置于有光照环境中，另一组置于黑暗环境中，并确保温度、水分和空气状况等其他条件都相同。 【答案】（1）方法步骤：向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中。将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。 （2）可能的实验结果及相应的结论：有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率差异不显著），该种植物的种子萌发不受光的影响。有光组萌发，无光组不萌发（或答有光组发芽率高于无光组，差异显著），光是该种子萌发的必要条件之一。有光组不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽
8、率高于有光组，差异显著），光抑制该种植物种子的萌发。例5.2010浙江卷为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。（要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求）（1）实验思路： _； _； _； _。（2）设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。【分析】 实验目的为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，所以需要将1.5%的NaCl溶液稀释成若干组（56组）NaC
9、l溶液，再行实验。【答案】（1）实验思路：用1.5%的NaCl溶液和蒸馏水，配制出NaCl质量分数为0.5%、0.75%、1% 、1.25%的溶液取12滴兔红细胞稀释液于载玻片，制成临时装片，在显微镜下观察红细胞的形态。取6支试管，标记为16，分别加入蒸馏水、0.5%、0.75%、1% 、1.25%、1.5%的NaCl溶液各2mL，再取适量且等量的红细胞稀释液加入16号试管。一段时间后，分别取各试管中的溶液12滴制成临时装片观察红细胞的形态，并做好记录网（2） 组别细胞形态 原因兔红细胞液正常细胞在等渗溶液中吸水与失水速率相等试管1 涨破在蒸馏水中吸水过多涨破 试管2 膨胀由于细胞内单位体积水分子数少于外界溶液，吸水速率大于失水速率，吸水膨胀 试管3 膨胀 由于细胞内单位体积水分子数少于外界溶液，吸水速率大于失水速率，吸水膨胀 试管4 皱缩由于细胞内单位体积水分子数多于外界溶液，吸水速率小于失水速率，失水皱缩 试管5 皱缩由于细胞内单位体积水分子数多于外界溶液，吸水速率小于失水速率，失水皱缩 试管6 皱缩由于细胞内单位体积水分子数多于外界溶液，吸水速率小于失水速率，失水皱缩
