2012届高考生物二轮总复习专题导练（江苏专版）课件：专题17 实验设计.ppt

1、1.(2011年江苏卷)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备用。饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增

2、重率分别为859.3%、947.2%制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表：根据上述实验，回答下列问题：(1)步骤中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是；实验前的驯养是为了。(2)步骤中将配制好的饲料进行烘干要特别注意，其原因是。蛋白酶活性(U/mg)脂肪酶活性(U/mg)淀粉酶活性(U/mg)对照组1.090.080.12实验组1.710.100.13成体生长缓慢，实验效果不明显让鲈鱼适应实验养殖环境温度不能过高高温会使植酸酶变性而失去活性(3)步骤中还应控制好的无关变量主要有。(4)本实验得出的初步结论是。(5)推测鲈鱼的食性并说明理由：。水温、盐度和溶氧量等添加植酸酶

3、的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小肉食性，其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶【解析】(1)利用幼体鱼作为实验材料，是因为其生长快，实验效果显著；驯养的目的是使鲈鱼适应实验环境。(2)由于饲料中加入了植酸酶，若温度过高会使其变性失活。(3)实验过程中要严格控制与鲈鱼生命活动直接相关的无关变量，例如水温、盐度、溶氧量等。(4)由表格数据即可得出结论。(5)因为鲈鱼消化道中蛋白酶活性高，说明鲈鱼主要取食动物性食物，原因是动物性食物中蛋白质的含量要高于植物性食物。2.(2011年北京卷)(实验一：用不带特殊病原体的小鼠进行如下特异性免

4、疫实验，过程如图1，结果如图2。(1)实验中，对B组小鼠的处理是作为A组小鼠的处理。对照(2)从图2可知，组与组相比，小鼠脾脏中的活细菌数量的增长趋势相同，说明血清中的抗体不能有效抑制脾脏内的细菌繁殖。注射来自于A组小鼠的T细胞后，在4天内组小鼠脾脏中的活细菌数量无明显变化，说明该组T细胞(活化T细胞)抑制细菌数量的增长。由此推测该细菌生活在。(3)实验中，组小鼠感染的是细菌X，感染的时间是在注射T细胞或血清的天。细胞内前1实验二：在体外观察小鼠的T细胞和巨噬细胞(一种吞噬细胞)对细菌X的杀伤力，结果如图3。(4)由图3可知，能有效杀伤细菌X的是细胞，而不是活化T细胞。活化巨噬(5)有人假设，

5、活化T细胞释放某种物质活化了巨噬细胞。若用体外实验验证该假设，实验组应选择的实验材料包括(填选项前的符号)。a培养过活化T细胞的培养液b培养过巨噬细胞的培养液cA组小鼠的巨噬细胞dB组小鼠的巨噬细胞e培养过未活化T细胞的培养液f细菌X(6)该系列实验的目的是研究。a、d、f小鼠抗细菌X的免疫应答【解析】(1)实验一中B组为A组的对照组。(2)由于组注射的是活化的T细胞，同时由曲线图可看出组抑菌效果最好，故推测该细菌生活在细胞内。(3)由图示信息即可得出答案。(4)由图示曲线可得出答案。(5)根据实验目的，实验组选择的材料应为a、d、f。实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目标和

6、要求，运用有关科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法和步骤等全部方案的制订。实验设计应遵循以下原则：1对照原则该原则既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。考点1：实验设计遵循的原则对于对照实验，一个实验包括实验组和对照组。实验组，是接受实验(自)变量处理的对象组；对照组，也称控制组，是不接受实验(自)变量处理的对象组。常用的对照类型有以下几种：(1)空白对照：对照组不做任何处理的对象组。例如，在“探究pH影响酶的活性”实验中，滴加氢氧化钠、盐酸的为实验组，滴加等量蒸馏水的为空白对照组。(2)自身对照：指对照和实验都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组。例如，“观

7、察植物细胞的吸水和失水”实验，即典型的自身对照，其中实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。(3)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。如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，设计了如下三组实验：甲组，饲喂甲状腺激素；乙组，饲喂甲状腺激素抑制剂；丙组，对蝌蚪不作任何处理。其中甲组是实验组，丙组是空白对照组，乙组为条件对照组。(4)相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互作为对照。如“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验中，不同的生长素类似物浓度之间形成相互对照。2单一变量原则在实验中，变量是指可被操纵的特定的因素或条件。单

8、一变量原则是指控制其他因素不变，只改变其中一个因素(要研究的因素)，观察其对实验结果的影响。3平行重复原则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。如在“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验中，每个浓度处理的植物枝条应该有35根。4科学性原则科学性原则是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基础知识和基本原理，以及其他学科领域的基本原则。主要体现在以下几个方面：(1)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。(2)实验

9、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，是保证实验获得预期结果的关键因素之一。(3)实验方法的科学性。明确实验要求和目的，确定科学实验思路，才能得出正确而可靠的实验结果。(4)实验步骤的科学性。正确的实验步骤是确保实验成功的重要环节。(5)实验结果的科学性。这是指对于实验得出的结论不能简单对待，而应该首先记录，然后整理，最后再经过仔细分析，找出它们所能透露给我们的最大的信息量。5可行性原则指整个实验设计要具有可操作性，包括实验材料、实验器材、实验方法的选择等。例1：(2010广东理综卷)假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：(1)选用恰当的试剂检测某样品中

10、是否含有蛋白质。提供的试剂有：碘液，苏丹溶液，双缩脲试剂，斐林试剂。你选用的试剂应该是_；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为_。(2)完善以下实验设计并回答问题。紫色实 验 组 6中，应 该 为 _，原 因 是_；应 该 为 _，原 因 是 _ _；要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的_和_。普通饲料要排除普通饲料中的植物蛋白对实验结果的影响 无关变量应该处于相同且适宜的状态21平均体长平均体重【解析】本题主要考查学生科学地选择实验试剂、对照实验中单一变量的控制及因(反应)变量的检测。探究A动物蛋白对小鼠生长的影响，不同浓度A动物蛋白的组合即2、3、4、5为实验组，且为相互对照

11、组；第1组为空白对照组，排除基础饲料对实验结果的影响；还缺乏另外一个对照组，来排除植物蛋白对实验结果的影响，即第6组。【变式题1】某研究小组进行一个有关兔水盐代谢调节的实验，以下为实验报告，请予以完善。实验名称 兔的水盐代谢调节(一)材料与方法(1)家兔12只，2.5 kg/只，随机分为3组(甲组、乙组及丙组)，每组4只。(2)对甲组兔静脉滴注1.5%NaCl溶液，乙组滴注0.9%NaCl溶液，丙组滴注蒸馏水。滴注量均为200 mL,0.5 h滴完。(3)从滴注开始收集测定2 h内兔的尿液量。(二)结果与分析(1)甲、乙、丙三组兔平均尿量比较：_。(2)原因：_ _。甲乙丙甲、乙、丙三组兔分别

12、注入1.5%NaCl溶液、0.9%NaCl溶液和蒸馏水。丙、乙、甲三组兔细胞外液的渗透压依次升高，下丘脑的渗透压器所受的刺激依次升高，下丘脑分泌、经垂体释放的抗利尿激素依次增多，肾小管、集合管等对原尿中的水重吸收的量依次增多，所以丙、乙、甲三组兔尿量依次减少(三)讨论(1)实验设计时每组兔能否只用1只？为什么？_(2)有人认为需要增加1组兔才能使本实验设计更为完善，你认为对该组兔最有必要作何实验处理？为什么？_不能。只用一只兔不能排除因个体差异造成的对实验结果的影响。用这组兔作空白对照，不滴注任何液体；可以使甲、乙、丙三组兔的尿量有更好的比较基准。【解析】本题考查实验设计应遵循对照原则、平行重

13、复原则及利用生物学知识对实验结果进行分析。细胞外液渗透压越高，下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素越多，肾小管、集合管等对原尿中的水重吸收的量越多，尿量越少。有空白对照实验数据作为比较，使实验的结果更加准确；平行重复实验才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。例2:请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，斐林试剂、37 恒温水浴锅、沸水浴锅。(1)若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号

14、，请用这些符号完成下表实验设计。考点2:探究性实验和验证性实验(2)实验步骤：按照上表中的设计，取试管、加溶液；_(3)结果预测：_ _。(4)结论：_。混匀，37 恒温水浴一段时间；取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，水浴加热一段时间；观察实验现象并记录实验结果。含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀 酶的催化作用有专一性【解析】(2)实验步骤略。(3)验证性实验应该能够预测到正确的实验结果。(4)结论应该是与实验目的一致的。(5)温度会影响酶的活性。(5)在上述实验中，如果仅将37 恒温水浴锅的温度调到20，而在其他条件不变

15、的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37 时浅，其原因是_。20 低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少【变式题2】(2010安徽卷)面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力。材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田间土与河沙混合，体积比91)，大小一致的花盆。方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土3 kg，并将花盆平均分成A、B两组。(2)A组各花盆中_，B组

16、各花盆中_。(3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于_条件下培养。(4)6周后，_处理10 d，每天观察、记录并统计_。结果预期与分析：_ _。接种等量的摩西球囊霉菌菌种 不接种 适宜且相同 干旱 紫花苜蓿死亡率或存活率或存活天数 A组紫花苜蓿死亡率明显低于B组，则可能是接种摩西球囊霉菌提高了抗旱能力；A组紫花苜蓿死亡率等于或明显高于B组，则可能是接种摩西球囊霉菌不能提高抗旱能力【解析】本题是考查探究性实验的有关内容。根据题意可知，设置对照实验，控制好无关变量，放在干旱环境中进行实验，统计指标为紫花苜蓿死亡率或存活率或存活天数。探究实验的预期结果不唯一。考点3:实验设计的基本程序1确定实验名称

17、：是关于一个什么内容的实验，同时确定是“验证性实验”还是“探究性实验”。2明确实验目的：实验要解决什么问题。3分析实验原理：完成该实验的理论依据。4设计实验操作步骤：一般按以下步骤进行。(1)取材、分组、编号。根据实验要求选择适宜的材料和器材进行分组。分组编号要有明确的标记，如A、B、C或者甲、乙、丙等，让人看后一目了然，便于实验的观察、统计、比较和对实验现象的描述。(2)实验处理。根据实验要求分别对实验组和对照组进行处理，除实验变量外，其他条件应保持相同，即控制无关变量。(3)相同且适宜条件下培养一段时间。(4)检测、观察、统计、比较。找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据

18、和现象。5实验结果的预测：如果是验证性实验，都可以预测到与实验目的一致的结果；如果是探究性实验，预测的结果不唯一，通常有三种可能：变量促进结果，变量抑制结果，变量与结果无关。6实验结论的归纳：实验结果是由实验变量引起的变化，如测得的有关数据、实验对象出现的颜色的变化、形态和生理等方面的变化，是对实验现象的直接陈述。实验结论是在实验结果的基础上，根据已有的知识合理迁移，通过推理和判断，得出的关于生命现象的最本质的认识。如“鉴定葡萄糖是还原糖”的实验中，葡萄糖与斐林试剂共热煮沸后出现砖红色沉淀，这是实验结果，在此基础上得出“葡萄糖是还原糖”则是实验的结论。例3:小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下

19、生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，验证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010000 lx，温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。(1)实验方案：_ _。(2)实验结果预测：_。【解析】本题考查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。至少分三组，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)实验材

20、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、10000 lx，温度为25摄氏度，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)，每组有一定的种子数量，光照强度必须有0 lx(黑暗)实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。【变式题3】(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

21、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)实验思路：(1)_ _。_ _。_ _。(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。不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响配制一系列质量分数由0到1.5%的NaCl溶液，分别等量加入各支试管中 向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化【解析】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，所以需要设置不同浓度梯度的NaCl溶液，实验原理是动物细胞在等渗溶液中形态不变，在低渗溶液

22、中细胞吸水胀大，在高渗溶液中细胞失水皱缩。【答案】实验评价就是利用已有的生物学知识，从实验取材、药品试剂、步骤及操作、结果及预测等进行评价，从而正确解答有关内容。对实验方案评价时，要注意从以下几方面入手：(1)实验原理是否正确；(2)药品和试剂的使用是否正确；(3)实验材料的选择是否正确；(4)有无对照，如果有看对照设计是否合理；考点4：实验设计的评价与修订(5)实验步骤是否科学(实验是否遵循了单一变量原则，是否漏做了某个实验步骤，操作步骤是否颠倒，操作方法是否正确)；(6)是否采取正确的方法进行实验结果的呈现和记录；(7)对实验结果的预测与分析是否合理；(8)实验的安全性如何。实验设计修订就

23、是在发现问题的基础上提出正确的方案。发现问题是基础，修正是目的。例4：(2008江苏卷)为研究酵母菌种群密度的动态变化，某同学按下表所列条件进行了A、B、C和D共4组实验，用1000 mL锥形瓶作为培养器皿，棉塞封口，在25 下静置培养，其他实验条件均相同，定时用血球计数板计数。根据实验结果绘出的酵母菌种群密度变化曲线图如下，请分析回答以下问题。实验组ABCD培养液中葡萄糖质量分数/%4.04.00.80.8培养液体积/mL200 800 200 800(1)图中曲线、和分别是_组、_组和_组的结果。(2)B组 和 A组 的 实 验 结 果 不 同 的 原 因 是 B组_(3)D组 和 B组

24、的 实 验 结 果 不 同 的 原 因 是 D组_。(4)在整个实验过程中，直接从静置的培养瓶中取培养原 液 计 数 的 做 法 是 错 误 的，正 确 的 方 法 是_和_。(5)实验结束后，用试管刷蘸洗涤剂擦洗血球计数板的做法是错误的，正确的方法是_。葡萄糖浓度较低，故营养物供应较少 培养后期的样液稀释后再计数浸泡和冲洗D培养液较多，与空气接触面积较小，故供氧较少摇匀培养液后再取样BA【解析】本题考查对实验结果的正确分析及实验操作的评价。对于酵母菌来说，影响起始阶段增长速率的主要因素是容器中氧气的含量，氧气含量高，有利于酵母菌种群的增长；影响种群最终数量的是营养物质的含量，营养物质含量多，种群的K值大。静置的培养液酵母菌分布不均匀，酵母菌浓度过高，计数不清，容易产生误差。试管刷容易损坏血球计数板，导致实验误差。【变式题3】原发性低血压是一种人类的遗传病。为了研究其发病率与遗传方式，正确的方法是()在人群中随机抽样调查并计算发病率在人群中随机抽样调查研究遗传方式在患者家系中调查并计算发病率在患者家系中调查研究遗传方式ABCD【解析】本题考查实验方法的正确选择。研究遗传病的发病率必须在人群中随机抽样调查并计算，而研究遗传病的遗传方式必须在患者家系中调查研究。D