实验设计解题步骤课件

实验设计解题步骤

(1)了解题目要求科学性原则单一变量原则对照原则实验设计原则(2)明确实验目的(3)分析实验原理(4)确定实验思路(5)设计实验步骤(6)预期结果与分析[例1]（2000年生物高考上海卷）根据下述条件设计一实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验操作步骤并分析结果。

一瓶10%的蔗糖溶液，一瓶30%的蔗糖溶液，250ml烧杯1只、半透膜制成的透析袋1只、刻度玻璃管1支、细线1根、支架1个。

（1）实验步骤：

（2）结果分析：[解析]

(1)了解题目要求。

首先要明确题意，只有明确题意才能方向明确，少走弯路。本题的要求有二个：一是设计实验步骤，二是分析实验结果。(2)明确实验目的。

明确实验到底要解决什么问题。本实验的目的题目中已告知，即鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，实验只要求定性区别两瓶蔗糖溶液的浓度，不要求作具体的浓度测定。(3)分析实验原理。

鉴别蔗糖溶液浓度的方法很多，如用化学方法直接测定蔗糖溶液的浓度，用物理方法通过测定不同蔗糖溶液的比重，用生物方法通过不同蔗糖溶液的渗透性差异来确定等。原理不同设计方法显然不同。在分析实验原理时要充分利用实验所给的条件，并结合所学知识来解决。本题实验条件中给出的半透膜制成的透析袋告诉我们，所运用的原理是根据不同溶液的蔗糖溶液其渗透性不同，即：通过半透膜，水分总是从溶液浓度较低的一侧向溶液浓度较高的一侧渗透。(4)确定实验思路。

这一步尤如做作文的构思，是建立实验设计的基本框架。运用半透膜来测定两组蔗糖溶液的浓度方法也可以是多样的，如可以设计两组或三组实验进行对照操作，但本题提供的器材只有一组，显然不可能设计成两组或三组实验，只能设计一组实验。这样，将两种蔗糖溶液分别置于半透膜两侧，就成了最佳选择。基本思路就是，将蔗糖溶液之一置于透析袋中，另一蔗糖溶液置于透析袋的外侧，通过观察渗透作用的进行情况来判断溶液的浓度。(5)设计实验步骤。

有了思路，具体怎样操作？这就需要在确定思路的基础上进行精心的设计。这一设计一定要充分利用题目中所给的实验条件，要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别是起什么作用的？怎样运用？要注意：一是题目给出的实验试剂和材料都必须充分运用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。本题的具体设计应为：（有下划线的为题中所给的实验试验和材料）①将一瓶中的蔗糖溶液倒入烧杯中。②将另一瓶中的蔗糖溶液装满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用细线将袋口和玻璃管扎紧。③将插有玻璃管的透析袋放入装有蔗糖溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管的液面刻度。④一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降一、实验材料和用具（1）家兔（2）生理盐水（3）酒精棉（4）适宜浓度的草酸钾溶液（5）适宜浓度的氯化钙溶液（6）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：

草酸钾溶液生理盐水

问题：设置B管的目的是­­­————。（2000年高考理科综合能力测试）[例2]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，起抗凝固作用。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。

[解析]本题要求有二个，一是完成实验设计和给出实验结果，二是回答实验设计中的相关问题。实验的目的是验证钙离子在血液凝固中的作用，钙离子是实验因子。实验的原理题目中以信息的形式给出，包括二方面：一是钙有凝血作用，二是草酸钾溶液能与血液中的钙离子反应生成草酸钙沉淀。尽管题目提供的实验材料和用具没有指明数量，但题目已给出了实验设计的第一步，从第一步可以可出是要设计对照实验，因此实验的思路及预期的结果应是：设计两组实验，有钙→血液凝固，无钙→血液不凝固。题目给出的实验第一步是：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水。很明显，这里的草酸钾是用于与钙结合的，因此A试管是实验组，B试管用的是生理盐水，起的是对照作用，因此B试管是对照实验组。分析实验材料和用具的作用：家兔提供血液，酒精棉用于消毒，注射器用于抽取血液，试管、生理盐水和草酸钾已在第一步实验中用到。这样就可以有以下的实验设计：第二步：用酒精棉消毒，用注射器取家兔血液。第三步：立即将等量的新鲜血分别加入到A、B两试管中。根据题目所给的信息，由于甲试管中有草酸钾，与血液中的钙离子结合生成了草酸钙，血液中没有了钙离子，预期血液将是不凝固；乙试管中加的是生理盐水，不影响血液中的钙离子，因此预期血液将发生凝固。所以实验结果是：A管凝固，B管不凝固。

第四步：将等量的CaCl2溶液分别加入到A、B两试管中。（B管因血液已凝固，在此也可以不加）结果：一段时间后，A管凝固，B管仍然凝固。这样第一到第三步采用的是并列对照实验，第四步则进一步采用前后对照实验，从而较严密地证明了钙对血液凝固的作用。很显然，题目所问设置B管的目的应是作为A管的对照。在本题的解答中还应该注意，本实验总体上采用的是并列对照实验的方法，因此在A、B两试管的处理上除了实验因子外，其余的各项操作都必须是相同或尽量相同的，如加入的血液、氯化钙溶液都必须等量。实验设计和结果似乎已出来了，但我们仔细观察可以发现，题目中还有一个条件没有用到，即适宜浓度的氯化钙溶液。这是很多同学容易忽略的。推敲一下上述三步设计可发现，实验还是不够严密的，A管内血液不凝固的因素并不唯一，是否可能是草酸钾的直接作用？要排除这一因素，一个可行的办法是在A管内继续加入钙，看是否会凝固。因此可继续设计一步操作：42．（14分）某实验小鼠适宜生活在25℃左右的环境中，为探究低于适宜温度的环境（如10℃）对小鼠能量代谢的影响（能量代谢的强弱用单位时间的耗氧量表示），请依据所给的实验装置（如图）、实验材料和用品，在给出的实验方法和步骤的基础上，继续完成探究实验，预测可能的实验结果和结论，并回答问题。实验室温度：25℃左右材料和用品：小鼠、冰袋、秒表等方法和步骤：步骤1：将小鼠放入广口瓶的笼子内，加塞密闭。打开夹子（A）、（B）、（C），片刻后关闭夹子（B），用注射器抽取10毫升氧气备用。关闭夹子（C），打开夹子（B），使水检压计液面左右平齐。步骤2：步骤3：结果预测和结论：①

②

③

该实验最可能的结果和结论应是

。原因是

。本实验运用了自身对照实验的方法来控制实验变量。首先是在25℃条件下测定小鼠的代谢变化，然后其它条件不变，只降低温度，再测定小鼠的代谢变化。设计时还需要注意使用重复性原则。本题后半部分考查对实验结果的预测和结论推导能力和分析结论的能力。在这里应注意两点：一是必须以预测的实验结果（即单位时间的耗氧量）为依据，分析能量代谢强弱变化的结论，不能主观臆测。二是根据恒温动物需要调节产热和散热来恒定体温的知识对最可能出现的实验结果和结论作出预测和原因分析。步骤2：待小鼠安静后，关闭夹子（A），记下时间，将注射器向前推进5毫升（推进数量合理即可），水检压计液面左侧升高，关闭夹子（B），待水检压计的液面左右平齐时，记录时间。得到在25℃环境中小鼠消耗5毫升氧气所用时间。结果预测和结论：步骤3：将冰袋放在广口瓶周围，调节距离，使瓶内的温度稳定在10℃，待小鼠安静后，重复步骤1、2中的有关操作。得到在10℃环境中小鼠消耗5毫升氧气所用时间。①消耗5毫升氧气所用的时间10℃少于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢会加强。②消耗5毫升氧气所用的时间