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1专题12常考实验技能考点35准确理解应用实验基本原则[直击考纲]1.具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。2.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的实验方案、搜集处理数据等，并能运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。3.能对一些简单的实验与探究方案做出恰当的评价和修订。考点35准确理解应用实验基本原则1．科学性原则包括实验原理、实验材料的选择、实验方法、实验结果处理的科学性，要有科学的思想和方法作指导。典例1保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60kg·hm－2)、氮肥(225kg·hm－2)、保水剂(60kg·hm－2)＋氮肥(225kg·hm－2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(平均值)如下表：组号CO2吸收量/μmol·m－2·s－1叶绿素含量/mg·g－1A10.663.07B13.043.02C15.913.05实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。(1)请指出上述方法步骤中的缺陷并改正：步骤①：________________________________________________________________________；步骤②：________________________________________________________________________。2(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是________________________________________________________________________。(3)实验测得的CO2吸收量________(大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是________________________________________________________________________。光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定__________释放量计算。答案(1)没有对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥的作为对照组取材方法不科学，选取的叶片还应取自植株的相同部位(2)提高了光合作用有关酶的含量与活性(3)小于实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差O2解析(1)本题实验步骤①缺少对照组；步骤②中，为了减小实验误差，取材时应取植株相同部位的叶片。(2)影响光合作用的内在因素有自由水的含量，参与光合作用的物质ATP、NADPH的量及酶的活性等。(3)本题中实测光合作用CO2吸收量等于植物光合作用实际CO2消耗量减去细胞呼吸CO2释放量，测定光合作用强度既可通过测定CO2吸收量，也可通过测定O2释放量进行计算。2．平行重复原则控制某种因素的变化幅度，在同样情况下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，从而揭示事物的本质特征。其目的是使实验结果或数据更接近真实情况，避免偶然因素对实验的影响。典例2某人拟利用下列材料用具设计实验，探究较低和较高氧气浓度对玉米光合速率的影响。请帮助完成下列实验方案。材料用具：玉米幼苗3株，适宜浓度的完全培养液(含植物生长的全部必需无机盐离子)，适宜浓度的NaHCO3溶液(维持CO2含量在大气水平)，培养装置，照明灯，O2发生器等。实验步骤：①组装培养装置并编号为甲、乙、丙。培养装置除规格满足实验需要并方便添加物质和取样分析外，还应________________。②向甲、乙、丙中分别加入等量且适量的完全培养液和NaHCO3溶液，振荡摇匀，各放入1株玉米幼苗。③向装置甲、乙中分别充入相同体积的4%O2和50%O2，丙组________________作为对照。④在________________条件下培养一段时间，实验过程中保持培养液的有氧环境。⑤观察记录实验数据，比较得出结论。3结果与结论(略)。讨论：为尽量减少实验的偶然误差，对实验材料的处理应注意：a．________________________________________________________________________；b．________________________________________________________________________。答案①透明且密闭③充入相同体积的21%O2④相同且适宜(的光照、温度等)讨论：a.幼苗应生长良好且长势一致b．进行平行重复实验(或每组需用多株玉米幼苗进行实验)解析因为实验目的是探究较低和较高氧气浓度对玉米光合速率的影响，故装置要求是密闭并且透光。向装置甲、乙中分别充入相同体积的4%O2和50%O2，为了对照，丙组应该充入相同体积的21%O2。在对植物进行培养时，应提供相同且适宜的环境条件，如光照、温度等。讨论：为尽量减少实验的偶然误差，要注意以下两个方面：a.幼苗应生长良好且长势一致；b.进行平行重复实验(或每组需用多株玉米幼苗进行实验)。3．对照原则即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。通常，一个实验分为实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组；对照组是不接受自变量处理的对象组。常见对照类型分为空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。(1)空白对照：指不做任何实验处理的对象组，其能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。(2)自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组，自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，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：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。(4)相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用相互对照，其能较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。典例3为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”，某同学制定下列方案：a．取两个玻璃缸分别编号为1号、2号；b．在两个玻璃缸中，分别加入等量(且适量)的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入10条同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪；c．向1号缸投放含甲状腺激素的饲料，2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料；4d．每天分别向两缸中投放一些饲料；e．每隔一段时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸(1mm×1mm)上，观察并且测量蝌蚪的体长变化(前肢和后肢的生长情况，尾的变化等)。上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不足，请你修改并完善该设计方案。(1)该设计方案的明显缺陷是________________________________________________________________________，因此，a过程应该为(只需陈述修改内容，下同)__________________________________________________________；c过程应该为____________________________。(2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处，d过程的不妥之处应该改为________________________________________________________________________。答案(1)缺少空白对照再加1个玻璃缸，编为3号在3号缸内投放普通的饲料，不加任何药剂(2)“一些饲料”应改为“等量饲料”解析本题以“甲状腺激素促进幼小动物发育”的知识为背景，综合考查了实验设计的两个基本原则——“对照原则”和“控制单一变量原则”。还考查了学生应用生物学基本知识分析和解决有关问题的能力。本题应设三组实验，一组在饲料中加入甲状腺抑制剂，一组在饲料中加入甲状腺激素，一组只加入普通饲料。通过实验结果比较，才能充分说明甲状腺激素和甲状腺抑制剂的生理作用，否则无法说明问题。实验设计应遵循单一变量的原则，对实验条件要严格控制，如蝌蚪的大小，投放饲料和药剂的量，否则实验不易成功。4．单一变量原则和等量原则二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同。前者强调的是自变量的单一性，即实验组和对照组相比只能有一个变量；而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜条件下等量，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。典例4某兴趣小组为验证2,4－D对插条生根的促进作用，进行了如下实验。A．剪取同一杨树植株上长势与长度相同、部位相近且有3个芽的健壮枝条20根，随机均分为甲、乙两组；B．甲组每根插条上都保留3个芽，乙组每根插条上的芽全部去除；C．将甲组插条的下端插入适量蒸馏水中，乙组插条的下端插入等量适宜浓度的2,4－D溶液中。两组均置于相同且适宜的环境中培养；5D．每天观察、记录插条上芽的数目。请对上述实验进行分析：(1)每组选取多根插条的目的是____________________________________。(2)请指出该实验设计的两项不合理之处。①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(3)实验设计改正后，甲组起________________作用。答案(1)减少实验误差(排除偶然因素对该实验结果的影响或排除无关变量的影响)(2)①甲、乙两组插条上芽的数量不等(或没有控制好变量)②观察、记录插条上芽的数量不对(或观察记录的指标不对)(3)对照解析(1)每组选取多根插条的目的是减少实验误差(排除偶然因素对该实验结果的影响或排除无关变量的影响)。(2)依据实验设计的等量原则和单一变量原则分析该实验设计的两项不合理之处依次是甲、乙两组插条上芽的数量不等(或没有控制好变量)；观察、记录插条上芽的数量不对(或观察记录的指标不对)。(3)实验设计改正后，甲组起对照作用。