高中生物实验专题复习课件.ppt

课件制作：张向阳 王纪谷,高中生物实验设计 专题学习,要求考生能掌握教学大纲中规定的实验，包括了解实验目的、实验原理和实验步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察和分析实验现象，解释实验结果（数据），并得出实验结论；能够根据要求设计简单的实验方案。,一、高考考试大纲,二、实验设计的含义,在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的实验目的和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。,科学研究的一般步骤：,观察现象提出问题做出假设预期设计实验实验验证得出结论。,修正,三、实验设计的原则,科学性原则：有充分的科学依据 可行性原则：实践上可行 简便性原则：装置简单，材料易取，操作简便，步骤少，时间短 平行重复原则：避免偶然性 单一变量原则：控制其它因子不变而只改变其中一个因子 对照性原则：排除无关条件干扰 等量性原则：除对照变量外，其它均应等条件,四、实验设计方案的内容,实验名称：是关于一个什么内容的实验。 实验目的：要探究或者验证的某一事实。 实验原理：进行实验依据的科学道理。 实验对象：进行实验的主要对象。 实验用具：完成该实验必需的仪器、设备、药品条件。 实验方法与步骤：实验采用的方法及必需操作程序。 实验测量与记录：对实验过程及结果应有科学的测量手段 与准确的记录。 实验结果预测及分析： 能够预测可能出现的实验结果并 分析导致的原因。 实验结论： 对实验结果进行准确的描述并给出科学结论。,例1,实验设计题的分类： 验证型 对于实验现象可以由要验证的结论直接得出， 不必讨论 研究型 对于实验现象一般要讨论并得出相应的结论 （正、反、中间）,五、实验设计型题的一般解题思路,1明确实验目的 明确实验到底要解决什么问题 2分析实验原理 进行实验所运用的基础知识 3确定实验思路 建立实验设计的基本框架 4设计实验步骤 充分利用题目中所给的实验条件，进行 精心设计 5 预测结果与分析 针对实验可能的现象进行分析，得出结论。 6 实验结果的表达与处理,例2,1实验步骤设计型,六、高考实验设计题的类型,2实验方案设计型,3实验方法改进型,此类题目要求根据给定的器材和药品以及实验提出的目的，设计或补全实验步骤。,题目给出实验目的及一些附加条件，让学生设计实验方案，写出实验原理。解答这类题目，首先根据题目的要求和给出的条件，确定跟书本相关的知识点和实验原理，构思相关的生物情景，然后再设计便于操作的实验方案。,此类试题主要考查学生对实验设计的严密性和科学性，并以此为媒介，引导解决问题的思想方法，进一步培养学生的科学素质和科学能力。,七、实验设计应注意的问题 在这一环节上，学生往往会出现各种各样的错误。 例如： 结果预测中，不全面； 加碘后，“不变蓝”不等于“无色”或“没有颜色变化”； 另外“不变”，也不能说成“无现象”。 用亚甲基蓝做菌量检测等实验时，不能把“褪色” 说成“无色”。 在验证甲状腺激素对促进幼小动物发育的作用时， 不能把“发育”说成“生长”。,操作细节的设计要合理规范、切实可行，否则也会造成 很大的失分。如： 不同的情况下要合理地选用不同的水。如：清水、池水、 凉开水、蒸馏水、生理盐水。等 向淀粉糊中加了唾液后是否要振荡试管呢？ 酶促反应的试管如何加热？是直接加热，还是水浴保温？ 在用酒精溶解叶中叶绿素时，酒精要加热，是直接加热， 还是隔水加热？ 使甲状腺制剂、胰岛素、生长激素进入动物体内的方法 应如何操作？是饲喂，还是注射？ 从动物体内取血，是从臀大肌中抽取，还是从血管中抽取？ 取血前是否要用酒精棉球对取血部位进行消毒？,七、实验设计应注意的问题,1、 合理地设计操作过程,2、实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）,3、在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达。,1、实验组别编号描述,如：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3或A、B、C或甲、乙、丙等加以编号便于区分。,如：第一步。 第二步。 ,如：1、。 2、。 ,如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。,2、简明、准确组织语言文字,4、叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，,如：“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等。,5、注意避免“词不达意”。,如：如图二，有些学生描述为“分别在甲、乙两试管中加入A、B物质”，如此表达则成了图三的含义，显然与图二不符。准确的描述应为“在甲乙两支试管中分别加入A、B物质”或“在甲试管中加入A物质，乙试管中加入B物质。”,简明、准确组织语言文字、图形,附：常用的实验方法,一、化学物质的检测,1、淀粉碘液 2、麦芽糖斐林试剂 3、CO2Ca(OH)2 4、乳酸石蕊试剂 5、O2 熄灭、复燃 6、蛋白质双缩脲试剂 7、DNA 二苯胺试剂 8、脂肪苏丹（）,1、光合速度CO2吸收量 2、呼吸速度O2消耗量 3、代谢途径同位素示踪 4、细胞液浓度大小质壁分离和复原 5、性激素的作用切除、移植性腺 6、甲状腺激素作用饲喂法，切除 7、生长素作用向光性 8、胰岛素作用切除、移植胰腺 9、菌量菌落数或亚甲基蓝褪色程度,二、实验方案的确定,增加水中氧气泵入空气或吹气或放入绿色植物 减少水中氧气容器密封或油膜覆盖或用凉开水 除去容器中CO2NaOH溶液 除去叶中原有淀粉置于黑暗环境（饥饿处理） 除去叶中叶绿素酒精加热 除去光合对呼吸干扰给植株遮光 如何得到单色光棱镜色散或薄膜滤光 血液抗疑加入柠檬酸钠 线粒体、细胞膜提取细胞匀浆离心 骨的脱钙盐酸溶液 CO2浓度的平衡NaHCO3溶液,三、实验条件的控制,再见,平行重复原则,在实验设计中，为了避免实验结果的偶然性，应该对所做实验进行足够次数的重复，不能只进行12次便得出结论。即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。,对照性原则,空白对照：不给对照组任何处理 条件对照：给对照组施以另外的因素 自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行 相互对照: 不单设对照组，而是几个实验组相互 对照。,实验中的无关变量很多，必须严格控制， 要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对 照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。,所谓对照实验是指除所控因素外其它条件 与被对照实验完全相等的实验。常用方法：,空白对照：不给对照组任何处理因素,实验组,对照组,甲状腺制 剂饲喂,(一)对照性原则,（自身对照） 对照组和实验组都在同一研究对象上进行,质壁分离 和 复原实验,(一)对照性原则,（相互对照） 不单设对照组，而是几个实验组相互对照,不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究,(一)对照性原则,（条件对照） 给对照组部分实验因素，保证除了要 研究的变量不同外其他条件完全相同,燕麦实验法,(一)对照性原则,小结,(一)对照性原则,所用生物材料要相同 即所用生物材料的数量、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、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。 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 如：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，看起来似乎是毫无意义的， 但最好还是要作同样的处理。,对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去 保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：,变量,1、实验变量与反应变量 实验变量也称自变量，指实验中由实验者所操作的因素或条件。 反应变量也称因变量，指实验中由于实验变量引起的变化和结 果。 *通常：实验变量是原因，反应变量是结果，二者有因果关系 *实验目的在于获得和解释这种前因后果。,2、无关变量和额外变量 无关变量也称控制变量，指实验中实验变量以外的影响 实验现象或结果的因素或条件。 额外变量也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。 *显然：额外变量对反应变量起干扰作用。,例：在“温度对唾液淀粉酶活性的影响”的实验中,实验变量：,给定的“低温（冰块）、室温（37度）、 高温（沸水浴）,反应变量：唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化。,无关变量：,*该实验在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。,生物实验设计中，实验变量与反应变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从反应变量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。生物实验中很多实验变量就是实验条件。设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。同时，对其他无关变量或非研究变量（控制变量）应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（实验变量），观察其对实验结果（反应变量）的影响。通过对照的建立，达到对变量的控制，这是生物实验设计的灵魂。,实验设计中实验变量与反应变量的确定和控制,例2：给予生长状况相似盆栽菊花5组（每组23盆），2，4-D溶液，小喷雾器、移液管、烧杯等。请设计一个实验，观察不同浓度的2，4-D对菊花花芽分化的影响。,实验原理,2，4-D对菊花花芽分化有抑制作用（假设），能延迟菊花的开花时间（预期结果）,实验步骤,1、配制浓度分别为0.01mg.L-1、 0.1mg.L-1、 1mg.L-1、5mg.L-1 的2，4-D溶液。 2、选取5组盆栽菊花，编号1.2.3.4.5，放置在阳光、通风、水分、温度等条件适宜相同的环境下管理。 3、分别用配制好的4种不同的2，4-D溶液喷洒编号1-4组菊花的植株，第五组喷洒清水作对照组。喷洒次数及量相同。,实验记录,定期观察、测量、记录菊花发育的情况，填写下表：,例5：血糖含量的相对恒定是保证动物机体进行正常生理活动的重要条件，一旦机体内血糖含量过低，细胞的正常活动则受到影响，动物会出现惊厥、昏迷等现象。为了验证“胰岛素具有降低血糖的生理作用”，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预测实验应出现的结果，并写出实验结论。 （一）实验材料和用具： 小白鼠4只；鼠笼2个；胰岛素溶液；50%葡萄糖溶液；生理盐水；注射器若个。 （二）实验步骤：（实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求） 第一步：将4只小白鼠分为实验和对照两组，每组2只。 实验结论：,二、实验步骤和实验结果,第一步：将4只小白鼠分为实验和对照两组，每组2 只。,第二步：将两组小白鼠饥饿处理1824小时,第三步：实验组在腹腔下注射适量的胰岛素， 对照组注射等量的生理盐水， 置于3037 环境中。,现象：甲组（实验组）惊厥昏迷等现象，对照组正常,第四步：两组皮下均注射葡萄糖， 实验组恢复正常,对照组仍正常。,实验结论：实验鼠出现惊厥、昏迷是血糖降低的结果，血糖降 低是胰岛素的生理作用所引起的。,例：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固，草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用，请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题： （一）实验材料和用具：家兔 生理盐水 酒精棉 适宜浓度的草酸钾溶液 适宜浓度的氯化钙溶液 试管、注射器（针管、针头） （二）实验步骤和实验结果 第一步：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水（见下图） 第二步 问题：设置B管的目的_。,第二步：用酒精棉消毒，用注射器取家兔血 第三步：立即将等量的新鲜血分别加入A、B两试管中，过一段时间后，结果A管不凝固，B管凝固。 第四步：将等量的CaCI2 溶液分别加入到A、B两试管中。 结果：A管凝固，B管仍凝固。 设置B管的目的:作为A管的对照,例21928年，德国学者施佩曼用较细的婴儿头发将蝾螈的受精 卵结扎成A、B两个半球(其中的A半球的细胞质中含灰新月区和 细胞核，B半球不含这个区带和细胞核)进行下列不同处理： 单独培养A半球；单独培养B半球；将A中的细胞核移入B中 继续培养。结果发现：实验发育成胚；实验不能发育成胚； 实验也不能发育成胚，细胞也不能分化，只能发育成没有一定 形状的团块。请据上述材料回答下列问题： (1)这个实验说明： 保证蝾螈胚胎正常发育的一个不可或缺的条件 是 （ ）。 实际上，细胞质在胚胎发育中的作用 是 。 (2)施佩曼的另一个实验是验证细胞核在卵裂过程中起主导作用。 现提供如下材料：蝾螈的受精卵、较细的婴儿头发等材料用具。 请设计一个实验证明细胞核在卵裂过程中起主导作用。 写出实验步骤、现象和结论。,影响细胞核基因的选择性表达。,细胞质中的灰新月区,实验步骤、现象： 用较细的头发_ _; 现象是 _ _; 让一个细胞核_; 现象是 。 实验结论：在胚胎发育过程中_。,将受精卵结扎，使一个半球含细胞核， 另一个半球不含细胞核,有细胞核的半球能够进行正常的卵裂， 没有细胞核的则不能卵裂。,通过结扎处进入无核的半球，,结果这个半球也开始卵裂，并且发育成了正常胚胎,细胞核占主导作用,例：设计一个于室外空旷处进行的、在不用任何药剂、装置和触及幼苗的情况下，使幼嫩植株长成如图示形态的实验方案，并说明其原理。 （1）实验方案：,（2）设计原理：,将正常生长的植株花盆侧放地上，待其茎弯向上方生长后，再摆正花盆,利用茎的背地生长的特性,练习题：,1、空气中的含菌量是衡量空气质量的指标之一。为了检测学校生物实验室、教室、校长室、小树林四个地方空气中的含菌情况，请利用所提供的条件设计一个简单实验。 （1）请用100mL量筒、4副培养皿、煮沸过的洗碗水，设计取样的实验步骤。 （2）请用4支试管、滴管、0.01亚甲基蓝溶液，设计检测的实验步骤。 （3）实验结果的预测及分析。 （4）你所设计的实验检测到的细菌的代谢类型是 。 （注：好氧菌能使0.01亚甲基蓝褪色）,参考答案：,1、设计取样步骤： 用量筒取等量的煮沸过的洗碗水分别倒入4只培养皿中； 分别将以上4只培养皿暴露放置于4个场所；静置13天后同时加盖取回。 2、 设计检测的实验步骤： 分别取4只培养皿中等量放置过的洗碗水放入4支试管中； 在每支试管内滴加510滴0.01的亚甲基蓝溶液，置于温暖处。 3、根据4支试管内洗碗水在相同时间内褪色的程度，来判断空气中的含菌量，褪色程度最大的，空气中含菌量相对最高；褪色程度最小的，空气中的含菌量最低。 4、由于用的检测试剂是0.01的亚甲基蓝溶液，再加上取样和培养都是在开放性条件下进行的，所以检测到的细菌是好氧性的。,解析此题为实验方案设计的结论开放题。设计方案可以有多种。由题目的信息可知：此“白毛”性状是隐性性状，且由基因突变得到，这只白色雄猕猴属于纯种。可以设计出以下三种方案： （1） 用这只白毛猕猴与正常雌猴交配，再让F1近亲交配，其后代中约有1/4的猕猴为白色猕猴。 （2）用这只白毛猕猴与正常雌猴交配，再让F1中的正常雌猴与白毛雄猕猴相交，即进行回交，其后代中约有1/2的猕猴为白毛猕猴。 （3）利用克隆技术繁殖白毛猕猴。其过程为：取出白毛雄性猕猴某体细胞中的细胞核，植入去核的正常猴的卵细胞中。经初步培育，再将初期的胚胎移植到正常雌猴的子宫内进行发育，产下来即得白毛猕猴。 这三种方案中，以第（2）种方案最佳，后代白色猕猴数量多；第（1）种方案后代白色猕猴数量少；第（3）种方案技术要求高。,2、现捕获一只罕见的白色雄性猕猴，为了尽快利用这只白猴繁殖更多的白色猕猴，请你设计一个合理可行的实验方案。,3、血糖含量的相对恒定是保证动物机体进行正常生理活动的重要条件，动物体内血糖的调节主要是通过胰岛素来完成的，胰岛素的分泌增加可促进血糖合成糖元，抑制非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖降低。一旦机体内血糖含量过低，细胞的正常活动则受到影响，动物会出现惊厥、昏迷等现象。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证胰岛素在调节血糖方面的作用。 一、实验材料和用具： 小白鼠4只；鼠笼2个；胰岛素溶液；50%葡萄糖溶液；生理盐水；注射器1个。 二、实验步骤和实验结果 第一步：将4只小白鼠分为实验和对照两组，每组2 只。,二、实验步骤和实验结果,第一步：将4只小白鼠分为实验和对照两组，每组2 只。,第二步：将两组小白鼠饥饿处理1824小时。,第三步：实验组在腹腔下注射适量的胰岛素，对照组注射 等量的生理盐水置于3037 环境中。,现象：实验组惊厥昏迷等现象，对照组正常,第四步：两组皮下均注射葡萄糖，对照 组仍正常。实验 组恢复正常,4 某地种、养殖品种及生产的某些因素如表(2)。请依生态学原理，选择种、养殖生物各两种，设计一个良性循环的生态系统(以物质循环示意图方式展示，如有必要请做简要说明)。,解析：本题要求学生运用生态学知识，根据生态平衡原理，设计一个良性循环的生态系统，其条件、方法和方案具有不确定性。其要点是做到投入少、产量高，要有效避免或减轻环境污染，要以生物能转化的废弃物循环利用为基准点。根据题设要求，种植和养殖可随意选取两种，同时可考虑设置沼气池将秸秆和粪便入沼气池发酵产生沼气，供家庭生活使用。沼渣供植物作肥料，植物草茎可作为养殖动物的饲料。施肥要求用农家肥，防止环境污染不用化肥。同样为避免环境污染，治理虫害不用农药，而采取生物防治方法，甚至可采用转基因技术，将抗虫基因导入农作物体内，从而具备抗虫功能。,其参考设计方法如右图所示：说明：可用性引诱剂、害虫天敌等生物防治方法防治害虫。,例2、某生物兴趣小组开展“50oC处理过的甲状腺激素的活性 怎么变化”的课题研究。请你完成以下设计。实验材料有几只 相同的玻璃缸、净洁的河水、发育状态相同的同种蝌蚪，饲 喂蝌蚪的饲料，具有生物活性的甲状腺激素,50oC温水处理过 的甲状腺激素等。,（1）实验步骤： a： b： c : d：观察、记录,（2）可采用何种指标来确定温度对甲状腺激素活性的影响？,（3）实验结果预测：,思考与分析,1、明确要求和目的:,2、联系理论原理：,3、确定实验思路：,4、设计实验步骤,5、实验结果的预期、分析和讨论,6、用恰当的语言来表达,研究温度对甲状激素 活性的影响,甲状腺激素能促进幼 小动物的个体发育,如用什么实验材料,采用何 种指标来反映实验结果等,实验步骤的分析,1、实验要设几组，体现了什么原则？,分析：,二组,方案一： 一组加甲状腺激素 一组加处理过的甲状腺激素,（缺点：只能确定变，还是不变，不能确定活性是否还具备）,方案二： 一组加处理过的甲状腺素 一组不加任何试剂,（缺点：只能确定活性是否还具备，不能确定活性变强还是变弱）,三组,一组加甲状腺激素 一组加处理过的甲状腺激素 一组不加任何试剂,（优点：不仅能确定活性是否还具备，还能确定活性变强还是变弱）,一组,（缺点：不具备可比性，没有说服力）,体现的原则 ： 对照原则,2、 三组试验中，除了所加的 试剂不同以外，其他 条件都相同且合适，有什么意义，体现了什么 原则？,分析：这样能均衡无关因子对实验结果的干扰， 使结果更具说 服力。,体现的原则 ：单一变量原则,3、 蝌蚪的数量为什么不是一只，而是数十只， 有什么意义？,分析：这样能能排除偶然因素的干扰。,体现的原则 ：平行重复原则,参考答案：,（1）步骤： 第一步：取相同的玻