1、考点实验探究考点实验探究考点清单考点清单重难突破重难突破一、实验的变量及实验设计原则一、实验的变量及实验设计原则1.生物实验中的生物实验中的变量变量变量是实验过程中可以变化的因素。在设计实验时,要注意使自变量可控制、因变量比较好检测,并尽量避免无关变量对实验的干扰。(1)变量的种类变量是指可被操纵的特定因素或条件。根据其在实验中的作用可分为两大类:实验变量(自变量)与反应变量(因变量)。实验变量是指实验中由实验者操纵的因素或条件,而反应变量是指由实验变量引起的变化结果,二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。无关变量。无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的
2、因素或条件,其对实验变量与反应变量的获得起干扰作用。(2)变量的控制控制变量是指控制其他因素不变,集中研究其中一个因素的变化,保证实验不受干扰或将干扰因素降到最低程度。通过实验控制,尽量减小实验误差,以取得较为精确的实验结果。操纵实验变量的方法:设法给研究对象施加干扰,造成研究对象的变化,从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。检测反应变量的方法:根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体包括:观察特异性的颜色变化、沉淀反应;观察形态结构、生理变化;测量生长发育速度;测量生化反应速度。控制无关变量的方法(平衡控制):排除因实验对象的个体差异带来的影响;设法创造稳定的相同的
3、条件进行对照,以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰;设法提供适宜条件,以排除不利环境条件对实验对象的影响;重复实验,排除偶然因素的干扰,减小实验误差。实验名称自变量因变量无关变量探究温度对淀粉酶活性的影响不同温度(至少三种)酶的活性(加碘液后溶液颜色的变化)pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等探究pH对过氧化氢酶活性的影响不同pH(至少三种)酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度)温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等探究酵母菌的呼吸方式氧的有无CO2生成量(澄清石灰水的浑浊程度);有无酒精产生(用重铬酸钾检测)葡萄糖溶液及石灰水的量、温度、p
4、H、锥形瓶的洁净程度等探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度不同浓度的生长素类似物扦插枝条的生根数量或长度实验材料的一致性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时间酵母菌种群数量培养液的成分、培养条件、空间等【知能拓展】【知能拓展】2.实验设计的原则实验设计的原则设计实验时要把握的原则有很多,如科学性原则、对照原则、单一变量原则、平行重复原则、随机性原则、可行性原则和简便性原则等。(1)科学性原则:包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。实验原理的科学性实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依
5、据,因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。实验材料选择的科学性根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如还原糖鉴定实验中以苹果或雪梨组织液为材料,观察植物细胞质壁分离与复原实验中以紫色洋葱为实验材料等。a.避免材料颜色对实验结果的干扰还原糖的鉴定:应选择浅颜色的组织材料如苹果、梨。叶片中淀粉的鉴定:用脂溶性物质将叶片中色素溶解掉。b.根据所提取或鉴定的物质选材料色素的提取与分离:选深绿色材料如菠菜叶,不选浅绿色或不含色素的材料。还原糖的鉴定:所选材料必须含有还原糖,如苹果、梨、血浆、糖尿病病人尿液等,但甜菜等因主要含蔗糖而不能作为实验材料。油
6、脂的鉴定:选富含油脂的种子,如花生种子。蛋白质的鉴定:选富含蛋白质的材料如大豆种子(或用豆浆)、鸡蛋蛋白(去掉蛋黄,稀释,留样液作对照)。c.遗传方面的实验材料:要求相对性状明显,繁殖周期短。植物一般选择草本、自花传粉(闭花授粉)植物;动物中常用果蝇。d.细胞分裂方面的材料:细胞分裂旺盛的部位如根尖分生区、形成层部分;细胞周期短而分裂期长的材料。e.可用洋葱作为实验材料的实验观察质壁分离及质壁分离复原紫色洋葱鳞片叶外表皮(细胞液呈紫色便于观察);观察细胞的有丝分裂根尖分生区(乳白色)。实验方法的科学性只有用科学而严谨的实验方法,才能得出正确而可靠的实验结果。如鉴定蛋白质的实验中,根据蛋白质分子
7、在碱性环境中与硫酸铜反应呈紫色的反应特点,实验过程中必须先加双缩脲试剂A液(质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液),振荡后再加B液(质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液),而不能反过来或把A液与B液混合后加入。又如在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件;在鉴定光合作用产物实验中,要首先对植物进行饥饿处理,去除细胞内原有的淀粉。实验结果处理的科学性对于实验过程中得到的一些数据、现象或其他信息,不能简单处理,应整理后仔细分析,找出它们所能够透露的最多信息。(2)单一变量原则:在实验设计中通常把要研究探讨的条件作为单一变量,其他条件应完全一样。所用生物材料要相同,即所用生物材料的
8、数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。所用实验器具要相同,即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的型号要完全一样。所用实验试剂要相同,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。所用处理方法要相同,即保温或冷却、光照或黑暗、搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说似乎是毫无意义的,但最好还是要做同样的处理。(3)对照原则对照组实验是指除所控因素外其他条件与实验组完全相同的实验。科学地设置对照实验,能够有效地排除其他因素干扰实验结果的可能性。设置对照组有4种方法:空白对照,即不给对照组做任何处理。如在唾液淀粉酶催化淀粉水解的实验中,实验组滴
9、加了唾液淀粉酶液,而对照组只加等量的蒸馏水,起空白对照作用。如在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入本尼迪特试剂,作为空白对照。条件对照,即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做不同条件的处理,通过得出两种相对立的结论,以验证实验结论的正确性。例如,在动物激素饲喂小动物的实验中,甲组为实验组(饲喂甲状腺激素),乙组为条件对照(饲喂甲状腺激素抑制剂);不饲喂药剂的是空白对照组。如课本中温度对淀粉酶活性影响的实验中0、100等温度下的对照即为条件对照。通过条件对照,实验说服力大大增强。自身对照,指对照组和实验组都在同一研究对象上进行,不
10、再另外设置对照组,例如,质壁分离与复原实验,自身对照简便,但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化。将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂,可催化过氧化氢分解,即为自身对照,处理前的对象状况为对照组,处理后的对象变化为实验组。相互对照,不单独设置对照组,而是几个实验相互对照。植物向光性实验中,利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照,说明了生长素与植物生长的关系。证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中,不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照。(4)平行重复原则:为了避免偶然误差,在实验组和对照组中都要有一定数量的重复实验。如矿质元素对植物的影响,每一组实验都有数棵植物作
11、为实验对象。【知能拓展】【知能拓展】验证性实验每个装置只出现一种现象,探究性实验可能有多种情况。验证性实验只有一种结论,探究性实验对每种现象分别作出说明。一般说来,探究性实验预测往往有三种可能性:正相关、负相关、中间(无影响)。而验证性实验则只有一种可能性,要么结论是成立的,要么结论不成立。二、实验方案设计中的语言推敲与不同类型实验应注意的问题二、实验方案设计中的语言推敲与不同类型实验应注意的问题1.实验材料选择实验材料选择(1)植物:“大小相似,长势相同的同种植株”。(2)动物:“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”,有时甚至要“性别”相同。2.试剂选择试剂选择:在量上难以做到准确的量化描述,
12、应尽可能用“定性”的语言表达,要注意恰当使用“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等语言;实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等语言。3.实验器具选择实验器具选择(1)容器应使用大小相同的。(2)如果使用滴管滴加不同溶液,应选用不同的滴管。4.各种不同类型实验应注意的问题各种不同类型实验应注意的问题(1)有关酶的实验设计,应注意各步骤的顺序,必须先调节相关条件(温度、pH等)才能使反应物与酶相遇,还应注意在空白对照中加入“等量蒸馏水”。(2)有关生长素的实验设计中,应注意对胚芽鞘的生长状况的描述:“向哪方弯曲生长”“向上生长”“不弯曲不生长”,无籽番茄培育时注意“去雄”“套袋”“一定浓度生长素类似物处理”。(3)动物激素调节实验中,甲状腺激素生理功能的研究常用饲喂法、切除法、注射法,常用蝌蚪、小白鼠、小狗作实验材料,在设计过程中常做甲状腺激素含量增多、减少和不变三种处理;而胰岛素、胰高血糖素的研究常用注射法,少见切除法,常用小白鼠作实验材料,在设计过程中常做该激素含量增多和不变两种处理。(4)遗传学实验植物杂交实验:如果为两性花(花中既有雄蕊又有雌蕊)的植物杂交,则应注意“去雄”“人工授粉”“授粉后套袋”,如果为单性花(即有雄无雌或有雌无雄),则无需“去雄”,但要“套袋”。
