高中生物二轮复习：实验设计专题

1、实验目的实验目的:明确要干什么明确要干什么?实验原理实验原理:明确实验的依据是什么明确实验的依据是什么?实验材料实验材料:科学合理科学合理,易得易得.主要步骤主要步骤:取材分组取材分组;设置变量设置变量;观察记录观察记录 做出预期或分析结果做出预期或分析结果得出结论得出结论对考纲要求的实验内容应明确对考纲要求的实验内容应明确1.什么是实验设计：什么是实验设计：2.实验设计应遵循的一般原则：实验设计应遵循的一般原则： 实验设计就是根据实验目的，确定实实验设计就是根据实验目的，确定实验的原理，选择实验的材料和用具，并验的原理，选择实验的材料和用具，并用文字的形式制定的合理的实验方案。用文字的形式制

2、定的合理的实验方案。3.实验的变量实验的变量实验的目的就是获得实验变量与反应变量之间的关实验的目的就是获得实验变量与反应变量之间的关系系 实验组、对照组设置的正确与否，关键是如何在施加的实验组、对照组设置的正确与否，关键是如何在施加的实验变量不同实验变量不同的条件下，尽量保证的条件下，尽量保证“其它条件的完全其它条件的完全相同相同”。具体来说有如下具体来说有如下四个方面：四个方面： 所用生物材料所用生物材料的种类、数量、质量、来源和生理状况的种类、数量、质量、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同，而且适量。等方面要尽量相同或至少大致相同，而且适量。 所用实验器具所用实验器具的品种和型号

3、要相同。的品种和型号要相同。 所用实验试剂所用实验试剂的成分、浓度、体积等都要相同。尤其的成分、浓度、体积等都要相同。尤其要注意体积等量且适量的问题。要注意体积等量且适量的问题。 所用处理方法所用处理方法要相同，如保温或冷却；搅拌或振荡都要相同，如保温或冷却；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。毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。一个实验必须具有实验组和对照组一个实验必须具有实验组和对照组, ,实实验组一般是接受实验变量处理的对象验组一般是接受实验变量处理的对象组组, ,对照

4、组一般是不接受实验变量处理对照组一般是不接受实验变量处理的对象组。的对象组。对照的方法：对照的方法：空白对照空白对照验证胰高血糖素具有升高血糖作用的实验验证胰高血糖素具有升高血糖作用的实验中，实验组给予生理盐水配制的适宜浓度中，实验组给予生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，对照组给予等量的生的胰高血糖素溶液，对照组给予等量的生理盐水作对照理盐水作对照空白对照组空白对照组实验组实验组质壁分离复原质壁分离复原质壁分离质壁分离 探究性实验探究性实验 验证性实验验证性实验实验目实验目的的探究研究对象的未知属性、特探究研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系征以及与其他因素的关系验证研究对象的已

5、知属验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因性、特征以及与其他因素的关系素的关系实验假实验假设设往往具有多种可能往往具有多种可能因结果已知，故不存在因结果已知，故不存在假设假设实验过实验过程程不定不定模仿已经作过的模仿已经作过的实验对实验对象象未知，可以不描述未知，可以不描述已知，应准确描述已知，应准确描述实验结实验结果预测果预测对应假设，分类讨论。采用对应假设，分类讨论。采用“若若A则则B”的形式表述，的形式表述，无无实验结实验结论论无无对应所给实验目的，得对应所给实验目的，得出肯定结论出肯定结论2.2.5.5.如何进行实验设计：如何进行实验设计： （1）认真审题确定实验类型，明确实验目的）

6、认真审题确定实验类型，明确实验目的（2）分析实验材料，明确实验原理，确定实验）分析实验材料，明确实验原理，确定实验思路思路准备和选材准备和选材:后面步骤中要用到的东西（试剂、材后面步骤中要用到的东西（试剂、材料等），如果题目没有给出，则必须在前面的步料等），如果题目没有给出，则必须在前面的步骤中准备好，如实验中要用蔗糖液，而题目中只骤中准备好，如实验中要用蔗糖液，而题目中只给出蔗糖，我们就要先配制好蔗糖液；题目中如给出蔗糖，我们就要先配制好蔗糖液；题目中如果已经给好（如给的是配好的试剂），则不需再果已经给好（如给的是配好的试剂），则不需再配制了。选材应保持条件相同（如：日龄相同、配制了。选材应

7、保持条件相同（如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠）体重相近的雄性成年大白鼠） （3）设计实验步骤（单一变量、对照）设计实验步骤（单一变量、对照）第一步：编组标号：研究对象、器皿等要编第一步：编组标号：研究对象、器皿等要编组标号，设立实验组和对照组；组标号，设立实验组和对照组；第二步：实验处理：分别对实验组和对照组第二步：实验处理：分别对实验组和对照组施加单一变量（确定实验变量）；除实验施加单一变量（确定实验变量）；除实验变量外，对实验组和对照组的处理、培养变量外，对实验组和对照组的处理、培养或饲养等条件应要相同，即（控制无关变或饲养等条件应要相同，即（控制无关变量）。量）。 第三步：培养（

8、或饲养）、观察、记录第三步：培养（或饲养）、观察、记录:观察观察记录实验现象和实验数据记录实验现象和实验数据. （4）预测实验结果，分析讨论）预测实验结果，分析讨论6.6.实验设计的注意事项：实验设计的注意事项：（1）题目中提供的实验材料、器皿，一般情况下都有用、都）题目中提供的实验材料、器皿，一般情况下都有用、都要用，我们需要考虑的是怎样用？要用，我们需要考虑的是怎样用？（2）步骤设计一般不宜连续表述，往往需要分段进行，并加）步骤设计一般不宜连续表述，往往需要分段进行，并加以编号如以编号如“、”（3）凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用）凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2

9、、3或或A、B、C或甲、乙、丙或甲、乙、丙等加以编号便于区分。等加以编号便于区分。（4）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”的语言表达。如：的语言表达。如：“一段时间一段时间”、“适宜的温度适宜的温度”、“适量适量的的”、“一定量的一定量的”、 “适宜的条件适宜的条件”等。等。 （5）两种溶液混合，注意要振荡混合均匀。涉及到一些相关）两种溶液混合，注意要振荡混合均匀。涉及到一些相关实验处理时，要有相应的处理条件、时间的描述。实验处理时，要有相应的处理条件、时间的描述。（6）用规范的科学术语表述，语言要精炼）用规范的科学术语表述，语言要精

10、炼7.实验结果的预测和分析实验结果的预测和分析对结果进行预测和分析时，必须对结果进行预测和分析时，必须将每一种可能性都列出来进行逐将每一种可能性都列出来进行逐一的分析。一的分析。表述形式：若表述形式：若，则，则。只要写出正确的结果并分析即可只要写出正确的结果并分析即可探究性实验：探究性实验：验证性实验：验证性实验：实验评价题应对策略：实验评价题应对策略：n看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理。看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理。 n看实验是否遵循了单一变量原则。看实验是否遵循了单一变量原则。n看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。n看实验仪器

11、、药剂的使用的是否合理。药剂的配看实验仪器、药剂的使用的是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。备、使用及用量的大小。 n看实验结果的验证是否合理。看实验结果的验证是否合理。n试题明确给出了试验目的、原理和设计步骤，要试题明确给出了试验目的、原理和设计步骤，要求把步骤中的错误之处指出来并加以改正。求把步骤中的错误之处指出来并加以改正。例题：例题：绝大多数酶的化学本质是蛋白质。请根绝大多数酶的化学本质是蛋白质。请根据提供的实验材料和用具，请设计一个实验对此据提供的实验材料和用具，请设计一个实验对此加以证明。加以证明。一、实验材料和用具一、实验材料和用具 一定浓度一定浓度蛋白酶蛋白酶溶液溶液 、质

12、量分数、质量分数1%1%的的可溶可溶性性淀粉淀粉溶液溶液 、唾液、斐林试剂、试管、唾液、斐林试剂、试管、 大小烧大小烧杯、酒精灯、三脚架、温度计、杯、酒精灯、三脚架、温度计、蒸馏水蒸馏水、滴管、滴管二、实验步骤二、实验步骤三、实验结果和结论三、实验结果和结论实验中的鉴定试剂是斐林试剂实验中的鉴定试剂是斐林试剂还原糖，但材料中没有，给的糖是淀粉还原糖，但材料中没有，给的糖是淀粉常用来鉴定常用来鉴定材料中材料中有唾液有唾液还原糖可由淀粉经酶解得到还原糖可由淀粉经酶解得到但这些似乎和证明酶是蛋白质无关！但这些似乎和证明酶是蛋白质无关！用蛋白酶先处理唾液淀粉酶用蛋白酶先处理唾液淀粉酶 ！ ！针对实验目

13、的，对各种实验材料和用具进行逐针对实验目的，对各种实验材料和用具进行逐一分析，联系教材中的知识点和相关原理，理一分析，联系教材中的知识点和相关原理，理清思路，最终确立实验思路清思路，最终确立实验思路实验思路实验思路实验思路实验思路使用斐林试剂鉴定使用斐林试剂鉴定使用斐林试剂鉴定使用斐林试剂鉴定1 1%的淀粉糊混合、保温的淀粉糊混合、保温1 1%的淀粉糊混合、保温的淀粉糊混合、保温蛋白酶蛋白酶处理唾液处理唾液实验组实验组对照组对照组蒸馏水蒸馏水处理唾液处理唾液实验步骤：实验步骤：（1）取两个试管，分别编号为）取两个试管，分别编号为1号和号和2号，然后各注入号，然后各注入2ml唾唾液液（2）1号试

14、管中加入一定量蛋白酶溶液，向号试管中加入一定量蛋白酶溶液，向2号试管中加入等号试管中加入等量蒸馏水作对照，振荡，量蒸馏水作对照，振荡，37恒温水浴中保温一定时间恒温水浴中保温一定时间（3）向两支试管中各加入）向两支试管中各加入2ml1%的可溶性淀粉溶液的可溶性淀粉溶液 ，振荡，振荡。放在。放在37恒温水浴中保温一定时间恒温水浴中保温一定时间（4）向两支试管中各加入）向两支试管中各加入2ml斐林试剂斐林试剂，振荡。用酒精灯加，振荡。用酒精灯加热沸水浴热沸水浴1分钟分钟（5）观察是否出现砖红色沉淀并纪录）观察是否出现砖红色沉淀并纪录三、实验结果和结论三、实验结果和结论1号试管不出现砖红色沉淀，号试

15、管不出现砖红色沉淀，2号试管出现砖红号试管出现砖红色沉淀。证明唾液淀粉酶是蛋白质。色沉淀。证明唾液淀粉酶是蛋白质。探究实验：植物细胞的吸水和失水提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结果分析结果（原生质层是一层半透膜吗？）原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜）设计设计方案方案（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：分析实验结果，得出结论：）预期预期结果结果将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在

16、清水中，观察其大小的变化。在清水中，观察其大小的变化。在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。央液泡会变大，细胞膨胀。探究实验： ：测定植物细胞液的大致浓度测定植物细胞液的大致浓度 提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结果分析结果植物细胞液的具有一定的浓度植物细胞液的具有一定的浓度 ？植物细胞液的浓度介于未发生质壁分离的最大植物细胞液的浓度介于未发生质壁分离的最大外界溶液浓度和发生质壁分离时的最小外界溶外界溶液浓度和发生质壁分离时的最小外界溶液

17、浓度之间液浓度之间 设计设计方案方案（分析实验结果，得出结论：分析实验结果，得出结论：）预期预期结果结果将植物细胞分别浸润在已配制具有一系将植物细胞分别浸润在已配制具有一系列列 ，观察其初始质，观察其初始质壁分离变化，引起壁分离变化，引起50%左右细胞发生初左右细胞发生初始质壁分离的蔗糖溶液浓度始质壁分离的蔗糖溶液浓度 就是细胞液就是细胞液的浓度的浓度在某一蔗糖溶液浓度可见到有在某一蔗糖溶液浓度可见到有50%左右细左右细胞的角隅处开始出现原生质体离开细胞壁。胞的角隅处开始出现原生质体离开细胞壁。浓度梯度的蔗糖溶液浓度梯度的蔗糖溶液培养皿蔗糖溶液浓度（mol/l)发生质壁分离的比例10.220.

18、330.440.550.660.770.880.9一系列浓度梯度的蔗糖溶液实验原理实验原理 ：方法步骤方法步骤 ：当植物缺少某种必需矿质元素时，就会严重影当植物缺少某种必需矿质元素时，就会严重影响植物的生长和发育，并出现特有的病症响植物的生长和发育，并出现特有的病症分别配制完全培养液、缺镁的完全培养液分别配制完全培养液、缺镁的完全培养液取符合要求的玻璃容器若干个，分为取符合要求的玻璃容器若干个，分为A A、B B两组，两组，分别加入分别加入等量等量的培养液。的培养液。A A组用完全培养液，作为组用完全培养液，作为对照；对照；B B组用缺镁的完全培养液，并贴上标签。每组用缺镁的完全培养液，并贴上

19、标签。每个培养瓶中分别种一棵个培养瓶中分别种一棵长势良好、大小相似的长势良好、大小相似的玉玉米幼苗，并作好记录米幼苗，并作好记录将这些装置放在温度、光照等条件相同且适宜的环境将这些装置放在温度、光照等条件相同且适宜的环境下培养，定时补充相应的培养液并定期给培养液通气下培养，定时补充相应的培养液并定期给培养液通气定时观察、记录、比较两组玉米幼苗的生长状况定时观察、记录、比较两组玉米幼苗的生长状况例1:设计实验探究Mg是否是植物的必需矿质元素 结果：结果：结论：结论：镁是植物生长所必需的矿质元素。镁是植物生长所必需的矿质元素。用完全培养液培养的玉米生长情况良好，用完全培养液培养的玉米生长情况良好，

20、而用缺镁的完全培养液培养的玉米生长情而用缺镁的完全培养液培养的玉米生长情况不良，叶色发黄。况不良，叶色发黄。例例2：C4植物叶片中，叶肉细胞和维管束鞘细胞都有植物叶片中，叶肉细胞和维管束鞘细胞都有叶绿体，都能进行光合作用，请设计实验探索光合作叶绿体，都能进行光合作用，请设计实验探索光合作用的产物淀粉产生的部位。预测结果并分析结果。用的产物淀粉产生的部位。预测结果并分析结果。 实验材料和用具实验材料和用具：C4植物的健壮植株，碘植物的健壮植株，碘-碘碘化钾试剂，酒精、酒精灯、烧杯、铁架台、石化钾试剂，酒精、酒精灯、烧杯、铁架台、石棉网、刀片、清水、滤纸、镊子、显微镜等棉网、刀片、清水、滤纸、镊子

21、、显微镜等一、选择一株健壮的一、选择一株健壮的C C4植物，放置在黑暗下植物，放置在黑暗下“饥饿饥饿”处理处理 数小时，消耗完植物体内贮存的淀粉。数小时，消耗完植物体内贮存的淀粉。二、将该植物置于光下一小时。二、将该植物置于光下一小时。三、取一完好叶片，置于酒精中隔水加热脱色。三、取一完好叶片，置于酒精中隔水加热脱色。四、对叶片进行横向徒手切片，制作临时装片。并用碘四、对叶片进行横向徒手切片，制作临时装片。并用碘 液染色。液染色。五、用显微镜进行观察染色的部位。五、用显微镜进行观察染色的部位。实验步骤：实验步骤：结果结果结论结论维管束鞘细胞和叶肉细胞都变蓝维管束鞘细胞和叶肉细胞都变蓝维管束鞘细胞和叶肉细胞都合成淀粉维管束鞘细胞和叶肉细胞都合成淀粉维管束鞘细胞不变蓝，叶肉细胞维管束鞘细胞不变蓝，叶肉细胞变蓝变蓝维管束鞘细胞不合成淀