搜索
实验复习材料第一步、讲解实验方法。学生应清楚的知道设计实验的原则以及实验过程中的实验目的、实验假设、实验原理、实验材料和用具、实验方法步骤、实验结果、实验结论、实验分析等的相关知识，并结合例题明白设计一个实验应考虑哪些基本问题。一、实验设计设计和完成实验的能力也是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力。1实验设计的基本内容1.1实验名称是关于一个什么内容的实验。1.2实验目的要探究或者验证的某一事实。1.3实验假设1.4实验原理进行实验依据的科学道理。1.5实验材料和用具1.6实验方法与步骤实验采用的方法及必需（最佳）操作程序。每一步骤都必须是科学的；能及时对仪器、步骤进行有效矫正。1.7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客观的记录。1.8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。1.9实验结论对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。注：关于“假设”与“预期”，“结果”与“结论”的辨析(1）假设“假设”，也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假定。如“孟德尔分离现象解释验证”的测交实验中，提出的假说是：“FI（Dd）产生配子时，因等位基因分离，使得FI产生含基因D和基因d的两种配子，且其数目相等。”再如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中，提出的假说应为：当细胞外溶液浓度＞细胞液浓度→细胞失水当细胞外溶液浓度＜细胞液浓度→细胞吸水（2）预期“预期”是在实验设计方案确定以后，实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果的判断，是依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“假如假设成立，则应有何种结果”，如“孟德尔分离现象验证实验，假如假说成立则有测交的后代应出现Dd与dd为1：1的结果，即高茎与矮茎数量比应为1：1”，而“观察植物细胞质壁分离与复原实验”中，假若假设成立，则应有处于高浓度（30％）蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞因不断失水→质壁分离，而处于清水中的已分离细胞因细胞吸水→质壁分离复原（3）结果：结果应为实验实际出现的情况，如“孟德尔分离现象解释实验”中出现的结果为“得到的64株后代中，30株高茎，34株矮茎，两种性状分离比为1：1”而“质壁分离复原实验”中处于30％蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞果真发生了质壁分离，而处于清水中的已分离细胞果真发生了复原现象。（4）结论：结论的得出须依据实验结果，即若出现的结果与预期结果一致则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”，若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。由此可知，“假设”应对应“结论”，“预期”应对应“结果”，在实验讨论时应注意描述的科学性即“如果出现何种结果，则应有何种结论”，例如用检测呼吸装置的红色液滴检测酵母菌呼吸类型时，应为若液滴向左移动则推出什么结论，若液滴向右移动则推出什么结论，而不能描述为“若为有氧呼吸，则液滴向哪移动”，再如在验证淀粉，碘液能否通过半透膜时应描述为“若袋内外液体均变蓝（结果或现象），则淀粉、碘液均能通过半透膜。”而不能描述为“若淀粉、碘液均能通过，则袋内外液体均变蓝”。2实验设计的四个原则2.1对照性原则——科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。“实验组”与“对照组”确认一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如2005年春季高考3题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。按照对照方式的不同可分为4种：①空白对照：即不作任何实验处理的对照组。例如，在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。②相互对照：即不设控制组，只在几个实验组之间相互对比。例如，在植物激素与向性的设计实验中，5个实验组的相互比较。在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。③条件对照：即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，动物激素饲喂小动物的实验方案中：饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组。④自身对照：即实验与对照在同一对象上进行。例如，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水解，即自身对照，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。再如:在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度)为条件对照。清水(软水)、河水(硬水)对加酶洗衣粉影响中，清水(软水)、河水(硬水)为相互对照。用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。2.2等量性原则——每次实验所加试剂的量要相等。2.3平行重复原则2.4单因子变量的原则。实验变量剖析在实验过程中变量是指可被操纵控制的在性质和数量上可以变化的特定因素或条件，具体分析如下①实验变量与反应变量：a．实验变量是研究者主动操纵的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量（也称自变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。b．反应变量（又称因变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。c.二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。②无关变量（控制变量）是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量，实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。【案例剖析】例如，生物课本内温度对酶活性影响的实验中：实验变量是低温（冰），适温(60℃），高温（沸水）；酶的活性变化即反应变量；试管的洁净度，淀粉酶的稀释度，可溶性淀粉的浓度，碘液的量和浓度，温度处理时间，操作程序等是无关变量。实验中不论有几个实验变量，都应做到每个自变量对应一个因变量，此外还要做到操作规范。在实验设计、实施的全过程中，应严格操纵实验变量，严格控制无关变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量。3实验设计的4性3.1科学性：这是实验方案设计的首要原则（原理、操作、程序、方法正确）。3.2安全性：尽量避免危险性操作（如果必须使用，要注明，防止环境污染和人身伤害）。3.3可行性：实验设计应切实可行，所选取药品、仪器、设备在中学现有实验室内能够完成。3.4简约性：实验方案尽可能简易方便（用药少/步骤少/时间短）。总之，a.原理正确，b.效果明显，c.装置简单，d.操作安全。4实验设计的基本方法4.1认真阅读题干材料，提取有用信息。例1“生长素促进细胞的伸长”的理论认为：生长素能与细胞膜上的蛋白质结合，从而激活细胞膜上转运H的载体，将H向膜外运输，使细胞壁酸化、变得松弛，细胞吸水膨胀产生压力，促使细胞生长。为了验证生长素是以酸化细胞壁的方式促进细胞生长的，请完成实验设计：实验材料用具：燕麦胚芽鞘若干、中性缓冲溶液、弱酸性缓冲溶液、一定浓度的生长素溶液、蒸馏水等及必要的工具。（提示：缓冲溶液均为低浓度，可以维持酸碱度的恒定且对植物的代谢没有影响；不考虑生长素浓度改变对于生长的影响。）（1）实验时，首先应对燕麦胚芽鞘做怎样的处理？---------------------------------------------。（2）补充实验步骤：第一步：取三个小瓶，编号甲、乙、丙，分别加入处理的等量的燕麦胚芽鞘。第二步：甲瓶中加入-------乙瓶中加入-------丙瓶中加入-------第三步：培养相同时间后，观察、测量并记录燕麦胚芽鞘的长度。4.2写出实验目的。从题干中找出要求探究的问题，就是实验目的。4.3提出假设。探究性实验往往要求提出假设，验证性实验一般布要求。把题干中要求探究的问题以一个肯定的语式写出即可。4.4写出实验原理。实验原理就是由实验结果推出实验结论所依据的科学知识。例2：（05年高考理综第30题）为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下：①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。请回答：（1）该实验原理是：（2）分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因：（3）胰岛素在血糖平衡调节中的作用是：。4.5材料和用具材料要求具有代表性，由生命的实验材料要长势良好，年龄、性别一致。同学们要掌握常见实验用具的功能和用途，根据题干所给的用具信息为设计实验步骤提供依据。例3.为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗。请用所提供的材料和用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的实验结果进行分析：实验材料和用具：烟草幼苗、试管2支、蒸馏水、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中温度和光照等条件适宜，空气中O2、CO2在水中的溶解量和无氧呼吸不计）。实验步骤和预测实验结果：⑴剪取两块相同的烟草叶片，分别放在盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中，叶片均浮在水面上。⑵用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞空隙间的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均沉在试管底部。⑶……分析实验的结果：4.6设计实验步骤。①实验材料是否需要处理。例如暗处理、前测、验证动物血液中含有还原性糖。②取材、分组、编号。“取生长状况良好且一致的XX随机分成等量的X组，编号ABC”，“取X个相同的试管编号ABC，分别加入等量的”③施加变量，设置对照。第一组做实验组，施加变量。第二组做对照。一般都要设空白对照。叙述时注意运用“同时、等量、相同浓度”词语体现单一变量原则。④培养观察。“在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察记录结果”。注意，实验过程一定要分部叙述。4.7预测实验结果和结论实验结果是指直接从实验中观察到的现象或测的数据。实验结论是综合分析实验结果依据实验原理推出的结论性语言。验证性实验只有一个结果：能证明要验证的结论的结果。探究性实验应有多个结果，全面分析实验变量，尽量找全各种变量组合下的结果。注意，有时让你写出最可能的结果。例4.研究表明，细胞分裂素可以延缓叶片的衰老。生物学兴趣小组的同学想通过实验检验生长素是否也具有延缓叶片衰老的作用。请你利用离体的叶片设计一个实验来探究这个问题。(1)实验目的：探究生长素是否具有延缓叶片衰老的作用。(2)实验原理：离体的叶子会逐渐衰老，叶片变黄，使用一定浓度的细胞分裂素处理之后，可以显著地延长保绿时间，推迟离体叶片衰老。(3)材料用具：足够数量的植物离体叶片、一定浓度的细胞分裂素和生长素、所需的相关器材和用具。(4)实验步骤（写出实验的思路即可）：(5)结果预测和结论：①②③④⑤第二步、夯实课本实验，进行变式训练。课本实验是高中实验的基础，所以应该同学们应首先掌握好课本实验，并详细分析课本实验，总结课本实验是如何体现科学的实验方法的。在熟练掌握课本实验的基础上选择例题进行变式训练，逐步增强对实验知识的迁移能力。（一）、用“探究某药剂是否会引起植物产生染色体变异”考查学生对课本实验“观察植物根尖有丝分裂”的运用。例5..研究表明：温度骤变以及秋水仙素等理化因素会使植物细胞染色体数目加倍。某同学为验证低温能诱导洋葱（2N=16）根尖细胞染色体数目加倍，开