高考生物实验专题复习：实验设计.ppt

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1、实验设计实验设计生物的生命活动往往是错综复杂的，影响某一个生命活动的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清变化的原因和规律，当研究多个因素之间的关系时，往往先，集中研究其中所产生的影响，这种方法叫控制变量法。这是一种研究问题的常用的科学实验方法。( (二二) )单一变量性原则单一变量性原则 即所用生物材料的数量、重量、长度、种类和生即所用生物材料的数量、重量、长度、种类和生理状况等方面特点要尽量相同理状况等方面特点要尽量相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题体积上等量的问题 保温或冷却，光照或黑暗等保温或冷却，光照或黑暗等条件条件

2、都要一致。都要一致。( (三三) )等量性原则等量性原则空白对照：对照组为不做任何处理的对象组。如在空白对照：对照组为不做任何处理的对象组。如在“探究影响探究影响淀粉酶活性的条件淀粉酶活性的条件”的实验中，的实验中，1号试管加号试管加1mL蒸馏水，蒸馏水，2号、号、3号试管分别加等量的号试管分别加等量的NaOH、HCI溶液。溶液。1号试管即为典型的空白号试管即为典型的空白对照组。对照组。自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。如自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。如“观察植物细胞的质壁分离和复原观察植物细胞的质壁分离和复原”实验，即是典型的自身对照实验，即是典型的自

3、身对照-实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。验组。条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如在在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，存在以下实的实验中，存在以下实验组和对照组。甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）。乙组：饲喂验组和对照组。甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）。乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂（条件对照组）。丙组：对蝌蚪不作任何处理甲状腺激素抑制剂（条件对照组）。丙组：对蝌蚪不作任何处理（空白对照）（空白对照）相互对照

4、：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。相互对照：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。如如“不同的生长素浓度对扦插枝条生根的影响不同的生长素浓度对扦插枝条生根的影响”的实验。的实验。 ( (四四) )对对照性照性原则原则例例1 1：为了研究人工合成的生长素类似物萘乙酸是否对为了研究人工合成的生长素类似物萘乙酸是否对植物的开花具有影响，有人设计了以下实验：取植物的开花具有影响，有人设计了以下实验：取2020个水个水仙头，随机均分成两组，一组仙头，随机均分成两组，一组1010个不做任何处理，任其个不做任何处理，任其自然生长，作为对照；另一组自然生长，作为对照；另一组1010个水仙头均

5、剥去部分鳞个水仙头均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用片叶，露出花芽，并用0.1mg/mL0.1mg/mL的萘乙酸处理。两组放的萘乙酸处理。两组放在相同温度和湿度环境下培养。在相同温度和湿度环境下培养。实验组的实验组的1010个水仙头除个水仙头除2 2个死亡外，其他个死亡外，其他8 8个分别在个分别在6-96-9天时间内开花，平均比对照组早开花一个月。天时间内开花，平均比对照组早开花一个月。 （1 1）据此得出萘乙酸可以促进水仙开花的结论）据此得出萘乙酸可以促进水仙开花的结论. .实验还实验还有哪些不够严密的问题会对实验结果造成干扰？有哪些不够严密的问题会对实验结果造成干扰？（2）为了研究人工合成

6、的生长素类似物萘乙）为了研究人工合成的生长素类似物萘乙酸是否对植物的开花具有影响，请你重新设计酸是否对植物的开花具有影响，请你重新设计合理方案。合理方案。解题策略分析解题策略分析2 2 解题解题 - “ “两环节两环节”环节一环节一:书写实验设计步骤书写实验设计步骤“四步走四步走” 1 审题审题 - “四明确四明确” 明确实验目的明确实验目的 明确实验原理明确实验原理 明确实验变量明确实验变量 明确观测指标明确观测指标 环节二环节二:实验结果、分析及结论实验结果、分析及结论第一步：第一步：分组分组(或组装或组装) 即在控制实验变量前的准备工作即在控制实验变量前的准备工作 选取实验材料用具选取实

7、验材料用具,组装实验设备组装实验设备,平均分组并编号平均分组并编号第二步：第二步：对照对照(或处理或处理) 即用实验变量处理即用实验变量处理(确保单一变量原则确保单一变量原则) 进行空白对照进行空白对照 、自身对照、自身对照 、 相互对照相互对照 、条件对照等、条件对照等第三步：第三步：培养（或反应）培养（或反应）即等待实验变量发挥作用即等待实验变量发挥作用第四步：第四步：观察观察(或测量或测量) 即对实验结果的处理即对实验结果的处理(现象或数据现象或数据)结果描述指标，分析对应原理，结论反映目的结果描述指标，分析对应原理，结论反映目的例例2：现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度现

8、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，和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关，探究光的探究光的有无对该种子萌发的影响有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计，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。应的结论。材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等面消毒过的种子等方法步骤：方法步骤： 可能的实验结果及相应的结论：可能的实验结果及相应的结论： 取若干相同的培养皿倒入

9、适量的水，均分为取若干相同的培养皿倒入适量的水，均分为1、2两组，将等量的两组，将等量的 种子分别放入两组培养皿中。种子分别放入两组培养皿中。将将1组置于有光照的环境中，组置于有光照的环境中，2组置于黑暗环境中。组置于黑暗环境中。 在培养过程中，使两组的温度、水分、氧气等条件适宜且相同。在培养过程中，使两组的温度、水分、氧气等条件适宜且相同。 观察两组的萌发情况（计算发芽率）观察两组的萌发情况（计算发芽率）可能的实验结果及相应的结论：可能的实验结果及相应的结论：有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率无显著有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率无显著差异）差异）结论：该种植物的种子萌发不受光的影响。

10、结论：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（或答有光组发芽率有光组萌发，无光组不萌发（或答有光组发芽率高于无光组）高于无光组）结论：光是该种植物种子萌发的必要条件之一。结论：光是该种植物种子萌发的必要条件之一。有光组不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽率有光组不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽率高于有光组）高于有光组）结论：光抑制该种植物种子的萌发。结论：光抑制该种植物种子的萌发。例例3：现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，：现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，现提供试剂和用品如下：铁架台

11、、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。粉溶液、稀碘溶液和细棉线。（1）设计如下实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能）设计如下实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜。否通过该膜。（2）实验结果预测及结论：）实验结果预测及结论：袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过； 袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过； 袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；表明碘能通过，淀粉不能通过； 袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，袋外

12、液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过。表明碘不能通过，淀粉能通过。 (袋内)例例4在园艺上，常采用扦插的方法快速繁殖柳树苗。请在园艺上，常采用扦插的方法快速繁殖柳树苗。请设计实验，证明带芽的枝条容易生根和植物生长素对扦插设计实验，证明带芽的枝条容易生根和植物生长素对扦插枝条有促进生根的作用。枝条有促进生根的作用。 写出实验步骤、预测结果。写出实验步骤、预测结果。实验材料：实验材料： 带饱满芽的一年生柳枝条若干、剪刀、人带饱满芽的一年生柳枝条若干、剪刀、人工合成的适宜浓度生长素类似物、编号的标签若干、装沙工合成的适宜浓度生长素类似物、编号的标签若干、装沙土的花盆等。土的花盆等。实

13、验结论：带芽的枝条容易生根，一定浓度的生长素对扦实验结论：带芽的枝条容易生根，一定浓度的生长素对扦插枝条有促进生根的作用。插枝条有促进生根的作用。实验步骤：实验步骤：剪取长短相当的带芽柳树条均分成剪取长短相当的带芽柳树条均分成3组并编号；组并编号；将甲组枝条直接插入沙土中，乙组枝条去芽后扦插，丙组枝将甲组枝条直接插入沙土中，乙组枝条去芽后扦插，丙组枝条去芽后，用一定浓度的生长素溶液浸泡后扦插；条去芽后，用一定浓度的生长素溶液浸泡后扦插；一段时间后，观察生根情况。一段时间后，观察生根情况。预测结果：甲组枝条生有大量的不定根，乙组枝条没有生根，预测结果：甲组枝条生有大量的不定根，乙组枝条没有生根，

14、丙组枝条生有大量的不定根。丙组枝条生有大量的不定根。例例5为了证明为了证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”，某同学制订了下，某同学制订了下列实验方案：（列实验方案：（1）实验目的（略）（）实验目的（略）（2）实验材料和用具（略）实验材料和用具（略） （3）实验方法和步骤：）实验方法和步骤：取取1支试管，注入支试管，注入2mL浆糊；浆糊；用凉开水用凉开水漱口后，用小烧杯收集唾液；漱口后，用小烧杯收集唾液；向试管内加入向试管内加入2mL唾液；唾液；将试管将试管振荡后放在振荡后放在37水浴中恒温水浴中恒温10min；取出试管，往试管中滴加取出试管，往试管中滴加2滴滴碘液，观察

15、试管内浆糊颜色变化。（碘液，观察试管内浆糊颜色变化。（4）结果：无颜色）结果：无颜色（5）结论：唾液中含有淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖）结论：唾液中含有淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖该实验步骤以及结果结论有没有错误？如果有，请指出并改正。该实验步骤以及结果结论有没有错误？如果有，请指出并改正。改为取两只试管并编号改为取两只试管并编号改为向中注入改为向中注入 2mL唾液，中唾液，中注入 2mL蒸馏水蒸馏水（4）结果：中不变蓝，中变蓝）结果：中不变蓝，中变蓝（5）结论只能证明唾液中含有淀粉酶使淀粉水解，不能证明淀粉）结论只能证明唾液中含有淀粉酶使淀粉水解，不能证明淀粉被分解成麦芽糖被分解成麦芽糖验证性实验验

16、证性实验探究性实验探究性实验预测结果预测结果唯一唯一不唯一不唯一(写全多种可能写全多种可能)实验组比对照组结果强实验组比对照组结果强实验组与对照组结果相同实验组与对照组结果相同实验组比对照组结果弱实验组比对照组结果弱实验结果实验结果唯一唯一唯一唯一实验结论实验结论与实验目的相符与实验目的相符“如果如果则说明则说明”促进促进无影响无影响抑制抑制验证性实验与探究性实验的区别验证性实验与探究性实验的区别2 2、实验、实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）3 3、在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性定性

17、”的语的语言表达。言表达。如：如：“一段时间一段时间”、“适宜的温度适宜的温度”、“适量的适量的”、“一定量的一定量的”、 “等量的等量的”等。等。 1 1、实验组别编号描述实验组别编号描述4 4、探究实验结果预测要全面：探究实验结果预测要全面：如如“影响影响”包括促进、无影响、抑制等。包括促进、无影响、抑制等。 5 5、现象、现象描述要准确。描述要准确。如：加碘后，如：加碘后，“不变蓝不变蓝”不等于不等于“无色无色”或或“没有颜色变没有颜色变化化”；“不变不变”也不能说成也不能说成“无现象无现象”。注意注意例例6果蝇是一种非常小的蝇类，遗传学家摩尔根曾因对果蝇的研究果蝇是一种非常小的蝇类，遗

18、传学家摩尔根曾因对果蝇的研究而获得而获得“诺贝尔奖诺贝尔奖”。近百年来，果蝇被应用于遗传学研究的各个方。近百年来，果蝇被应用于遗传学研究的各个方面，而且它是早于人类基因组计划之前而被测序的一种动物。请回答面，而且它是早于人类基因组计划之前而被测序的一种动物。请回答下列有关问题。下列有关问题。(一一)对果蝇基因组进行研究，应测序对果蝇基因组进行研究，应测序_条染色体，它们是条染色体，它们是_ _(二二)已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（红眼已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（红眼W、白眼、白眼w），且），且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。现有若干红眼和白眼的雌雄果蝇，若雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。

19、现有若干红眼和白眼的雌雄果蝇，若用一次交配实验即可证明这对基因位于何种染色体上，请选择交配的用一次交配实验即可证明这对基因位于何种染色体上，请选择交配的 亲本表现型亲本表现型_实验预期及相应结论为：实验预期及相应结论为： 1_ 2_ 3_ 白眼雌果蝇和红眼雄果蝇白眼雌果蝇和红眼雄果蝇 子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上染色体上子代中雌、雄果蝇全部红眼，则这对基因位于常染色体上子代中雌、雄果蝇全部红眼，则这对基因位于常染色体上子代中雌、雄果蝇既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上子代中雌、雄果蝇既有红眼又有白眼，

20、则这对基因位于常染色体上5条条 3对常染色体各一条，性染色体对常染色体各一条，性染色体X和和Y 例例6 6、研究性学习与实验探究、研究性学习与实验探究某生物兴趣小组开展某生物兴趣小组开展“不同浓度生长素类似不同浓度生长素类似物（物（IBAIBA）对种子萌发和幼苗生长的影响）对种子萌发和幼苗生长的影响”，老师已经为他们准备了生长素类似物浓溶液老师已经为他们准备了生长素类似物浓溶液和萝卜种子。假如你是其中一员，请回答：和萝卜种子。假如你是其中一员，请回答：（1 1）可以采取的测定指标是）可以采取的测定指标是 、 。（2 2）对课题作出的实验假设是）对课题作出的实验假设是 实验预期是实验预期是种子萌

21、发率种子萌发率幼苗长度幼苗长度 一定浓度的生长素一定浓度的生长素类似物（类似物（IBAIBA）溶液对种子萌发和幼苗的会有促进作用）溶液对种子萌发和幼苗的会有促进作用； 经不同生长素类似物（经不同生长素类似物（IBAIBA）溶液处理的）溶液处理的种子，其种子和萌发率和幼苗的生长会有区别种子，其种子和萌发率和幼苗的生长会有区别。（3 3）实验步骤：）实验步骤：配置浓度分别为配置浓度分别为1000mg/L 1000mg/L 、10mg/L10mg/L、0.1mg/L0.1mg/L、1ug/L 1ug/L 、 0.01ug/L0.01ug/L生长素类似物（生长素类似物（IBAIBA），取），取6 6只

22、只试管，编号使用。试管，编号使用。放于适宜的环境中培养放于适宜的环境中培养一周后进行观察、测量、一周后进行观察、测量、统计。统计。 在在1 15 5号试管中加入等量的不同浓度的的号试管中加入等量的不同浓度的的IBA IBA 溶液，溶液，6 6号试管加入等量的蒸馏水。号试管加入等量的蒸馏水。将等量的种子分别放到各试管中。将等量的种子分别放到各试管中。 一段时间后取出到垫有浸湿滤纸的培养皿培一段时间后取出到垫有浸湿滤纸的培养皿培养。养。. .（4 4）设计一张表格，用于实验时记录数据。）设计一张表格，用于实验时记录数据。不同浓度生长素类似物溶液种子萌发率幼苗长度1000mg/L10mg/L0.1m

23、g/L1ug/l0.01ug/L蒸馏水例例8 8：遗传实验设计：遗传实验设计已知纯种的粳稻与糯稻杂交，已知纯种的粳稻与糯稻杂交，F F1 1全为粳稻。粳稻中含直链淀粉，遇碘呈蓝黑色全为粳稻。粳稻中含直链淀粉，遇碘呈蓝黑色（其花粉粒的颜色反应也相同），糯稻含支链淀粉，（其花粉粒的颜色反应也相同），糯稻含支链淀粉，遇碘呈红褐色（其花粉粒的颜色反应也相同）。现遇碘呈红褐色（其花粉粒的颜色反应也相同）。现有一批纯种粳稻和糯稻，以及一些碘液。请设计方有一批纯种粳稻和糯稻，以及一些碘液。请设计方案来案来验证基因的分离规律验证基因的分离规律。（实验过程中可自由取。（实验过程中可自由取用必要实验器材。基因用用

24、必要实验器材。基因用M M和和m m表示）表示） 实验方案实验方案 实验方法：实验方法：_。 实验步骤：（实验步骤：（1 1）_；（；（2 2）_。 实验预期现象：实验预期现象：_ 对实验现象的解释：对实验现象的解释：_。 实验结论：实验结论：_。 方案一方案一：采用采用测交法测交法加以验证：加以验证： （1 1）首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取）首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取F F1 1杂合杂合粳稻粳稻 （2 2）让）让F F1 1杂合粳稻与糯稻测交，观察后代性状分杂合粳稻与糯稻测交，观察后代性状分离现象。实验预期现象为测交后代应出现两种不离现象。实验预期现象为测交后代应出现两种不同表现类

25、型且比例为同表现类型且比例为1 1：1 1。依据测交使用的糯稻。依据测交使用的糯稻为纯合体只产生一种含糯性基因的配子，后代既为纯合体只产生一种含糯性基因的配子，后代既然出现两种表现型，粳稻（含然出现两种表现型，粳稻（含M M）和糯稻（含）和糯稻（含m m，且为且为mmmm纯合），则纯合），则F F1 1中必然产生两种类型配子，中必然产生两种类型配子，即即M M和和m m。由此可见，。由此可见，F F1 1中必然含有中必然含有M M和和m m基因，且基因，且M M和和m m这对等位基因在这对等位基因在F F1 1产生配子的过程中必定随产生配子的过程中必定随同源染色体的分开而分离，最终产生了两种不

26、同同源染色体的分开而分离，最终产生了两种不同的配子，从而验证了基因的分离规律。的配子，从而验证了基因的分离规律。 方案二方案二：运用：运用F F1 1花粉鉴定法花粉鉴定法： （1 1）首先让纯种粳稻和糯稻杂交，获取）首先让纯种粳稻和糯稻杂交，获取F1杂合粳杂合粳稻稻 （2）F1开花时取其一个成熟花药，挤出花粉，置开花时取其一个成熟花药，挤出花粉，置于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察。于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察。 实实验的现象为花粉一半呈蓝黑色，一半呈红褐色。验的现象为花粉一半呈蓝黑色，一半呈红褐色。 实验现象说明实验现象说明F1在产生配子的过程中产生了一种在产生配子的过程中产生了一种含含M基因的配子（蓝黑色）和一种含基因的配子（蓝黑色）和一种含m基因的配基因的配子（呈红褐色）。子（呈红褐色）。 由此说明，由此说明，F1在减数分裂产在减数分裂产生配子的过程中所含等位基因生配子的过程中所含等位基因M和和m随同源染色随同源染色体的分开而分离，并最终形成了两种不同的配子，体的分开而分离，并最终形成了两种不同的配子，从而直接验证了基因的分离规律。从而直接验证了基因的分离规律。