高考生物专题复习：实验设计与分析

1、设计实验方案型给出实验用具、材料、药品、实验目的，或只给实验目的，实验器材自选，设计实验方案。2、改错型分析已有实验设计方案中不科学性，并提出改进。3、补充完善型：对已有的实验设计进行补充和完善。4、析因型：对已有的实验设计方案的某些步骤、原理、结果等进行分析。一、实验设计的题型练习1、生产中使用的普通淀粉酶的最适温度在40℃—60℃之间，而极端耐热淀粉酶在100℃仍能保持较高的活性，因此具有更为广泛的应用前景。某同学正在设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响。回答问题：（1）此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑、等因素。（2）在此实验中，因变量可以用碘液和斐林试剂检测，两种试剂各与何种物质反应生色？检测的是底物还是产物？底物（淀粉液）的浓度和数量、pH及添加试剂的量、实验操作顺序等碘液与淀粉反应，碘液检测的是底物；斐林试剂与还原性糖反应，检测的是产物实验目的：探究温度对普通淀粉酶和耐热淀粉酶活性的影响。实验材料和用具：实验步骤：淀粉酶能催化淀粉水解成麦芽糖，在不同的温度下酶的活性不同，催化淀粉的速率不同。碘遇淀粉变蓝，通过观察颜色变化可知淀粉被分解的情况，从而推知不同温度对两种酶活性的影响实验原理：略（3）实验方案取20支试管编号分别加入等量的淀粉溶液分别放入不同温度(10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）下维持5min10支加入等量的普通淀粉酶溶液，另10支加入等量的耐热淀粉酶溶液分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后维持各自温度5min分别加入等量的碘液，摇匀后观察并比较溶液的颜色变化另取20支试管编号设计表格记录实验结果：自变量因变量温度/℃102030405060708090100普通淀粉酶相对活性/%耐热淀粉酶相对活性/%假设实验结果如下表，请在给出的坐标纸上绘图反映实验结果.温度/℃102030405060708090100普通淀粉酶相对活性/%6254367836522200耐热淀粉酶相对活性/%615254876921009882650102030405060708090100温度/℃酶相对活性%020406080100普通淀粉酶耐热淀粉酶0102030405060708090100温度/℃酶相对活性%020406080100普通淀粉酶耐热淀粉酶204060801001020304050607080901000温度/℃酶相对活性%普通淀粉酶耐热淀粉酶实验结果用柱状图来表示：二、生物实验设计的基本方法设计实验方法说明确定实验目的实验的最终目的，要探究什么，论证说明，说明什么？提出假设和预期就是你设想的这个科学事实应该是一个什么过程？最后应该得出什么样的结论。分析实验原理即实验依据，为完成实验得出实验结论而应用的科学理论知识（源于学习过的基本概念、原理、规律等）。确定实验思路根据实验目的、原理而进行的思维过程，构建实验设计基本框架，是实验设计的蓝图。设计实验步骤有了思路，具体是怎样操作问题，设计步骤时，要遵循实验设计原则，一定要充分利用题目所给条件，并思考这些条件起什么作用和怎样运用。根据观察到的现象或数据结果，进行预测和分析，得出正确结论。观察现象、处理数据，进行结果的预测与分析是实验设计的终结，有画龙点睛的作用。预测要全面，考虑多方面的可能性，分析要科学、实事求是应具说服力。（一）生物实验设计的主要原则1．对照性原则：空白对照（即不给对照组以任何处理因素）、条件对照（给对照组以部分实验因素，但不是要研究的处理因素）自身对照（实验和对照都在同一研究对象上进行，可以是不同时间或部位）相互对照原则（不单独设对照组，而是几个实验组相互对照）等。2．单因子变量原则3．随机性原则4．平行重复性原则1、审题（从题干获取有用信息）（1）.提出问题——明确实验目的（灵魂）明确到底要解决什么问题，实验目的和要求；分清题型，是验证性实验还是探索性实验。（2）.搞清实验原理（关键）根据所学相应实验实验原理，提出适合本实验实验原理；或是认真阅读题干（有时在题前叙述，有时隐藏在实验结果描述中）找出相应实验原理；更多的时候是二者结合分析出。（3）.找出实验材料（定位）题目通常给的实验材料，或你经分析可能想到能材料。（二）生物实验设计的注意的问题——做什么？——怎么做？——用什么做？（从题干获取有用信息）（4）确认变量抓住三个“量”——即自变量、无关变量、因变量解决三个问题：①、自变量怎样设定？②、无关变量怎样控制？③、因变量怎样检测？2、提出假设探究性实验假设提出的方法：将实验目的所表达的意思，进行恒等变形（句式转化），注意将问题具体化（具体到某一方面而且结果或促进或减弱或几乎没有变化）。首先要明确：实验是验证性实验还是探究性实验。验证性实验：结论已经给出，只要充分的实验事实，加以证明结论的正确性。探究性实验：结论未知，要经过实验去找寻可能的情况。（最能体现学生的创造性）3、设计实验步骤a：材料是否要制取或处理（注意对照实验）。b：所用器材是否要分组编号。c：对不同(或同一)对象施加不同的处理。d：结果观察(预测)、记录，并根据结果(现象)进行分析。注意：①题目给出的试剂和材料要充分运用。②除非题中条件允许，一般不能随意添加。③遵循实验设计的原则。4、记录实验现象及其相应数据要客观、详实通常文字、图表或曲线等表现设计记录表注意：①表格要有题目；②表格设计要科学；③每组多个材料时要有平均值；④有时在施加实验变量前要有前测绘图注意：①用笔（先用铅笔后用炭素笔）；②建立坐标（横纵坐标的含义单位和数值）；③曲线不要超出范围；④两条以上曲线要作出标注5、预测结果及分析结论答题要求：结果预测要全面、准确。首先要分清，验证性实验还是探究性实验。验证性实验，假设既定，那么结果的预测应该与实验的假设相一致。探究性实验，就需要对结果进行分类讨论（变大、变小还是不变，判断标准与对照实验结果进行比较），讨论时充分注意各种情况的可能性。简明、准确组织语言文字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。步骤书写：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。“不变蓝”不等于“无色”或“没有颜色变化”，“褪色”说成“无色”，另外“不变”也不能说成“无现象”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、图形例1：（05全国一30、）（21分）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：胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。实验原理书写：例2、（2008海南高考）为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关，请用所给的实验材料，完成下列实验步骤并回答问题：实验材料：距2片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干、完全培养液、蒸馏水、适宜浓度的赤霉素溶液、喷壶等。（1）实验步骤：①将上述大豆幼苗平均分成A、B两组，A组为对照组，B组为实验组，分别置于等量的完全培养液中培养。②用喷壶分别将和喷洒在Ａ、Ｂ两组幼苗上。③将两组苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养，一段时间后，测定两组植株的_________。（4）该实验原理是：赤霉素有促进细胞伸长使植株增高的作用。用赤霉素处理植株后，可以显著增加植株的高度，据此可以验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关。练习：1、如图所示的装置中，甲内是经煮沸后冷却的5%的葡萄糖溶液（其中加入酵母液）；乙内是澄清的石灰水。首先将甲、乙装置准备好，待甲中反应一段时间后，将装置左侧的玻璃管插入混合液中。（1）本装置是验证的实验，将5%的葡萄糖液煮沸又冷却的目的是，。酵母菌发酵产生CO2（煮沸）杀灭其它菌类去氧。（冷却）避免伤害酵母菌甲乙练习：2、玉米矮化病毒能显著抑制玉米的生长，因而感染了这种病毒的玉米植株非常矮小。在不考虑病毒对其他植物激素影响的情况下，利用玉米幼苗设计实验证明“玉米矮化病毒抑制了赤霉素的合成”。实验步骤：①将__________________________平均分成甲、乙两组，同时用玉米矮化病毒处理。②甲组喷酒一定浓度的赤霉素溶液，乙组喷洒__________。③在相同条件下培养一段时间后，测量两组玉米植株的高度并___________________，记录结果。实验结果：___________________。实验结论：___________________。若干生长状况相同的玉米幼苗等量的蒸馏水计算平均值甲组玉米植株的平均高度明显高于乙组玉米矮化病毒抑制了赤霉素的合成玉米矮化病毒能显著抑制玉米的生长，因而感染了这种病毒的玉米植株非常矮小。在不考虑病毒对其他植物激素影响的情况下，利用玉米幼苗设计实验证明“玉米矮化病毒是否抑制了赤霉素的合成”。实验步骤：①将__________________________平均分成甲、乙两组，同时用玉米矮化病毒处理。②甲组喷酒一定浓度的赤霉素溶液，乙组喷洒__________。③在相同条件下培养一段时间后，测量两组玉米植株的高度并___________，记录结果。预测实验结果及结论：____________________________________。_____________________________________。若干生长状况相同的玉米幼苗等量的蒸馏水计算平均值如果甲组玉米植株的平均高度明显高于乙组，说明玉米矮化病毒抑制了赤霉素的合成如果甲组玉米植株的平均高度与乙组相近，说明玉米矮化病毒不是抑制了赤霉素的合成变式练习3、（07年北京卷）疫苗对预防传染病具有重要意义。为研制抗某种病毒的灭活病毒疫苗，研究人员设计实验方案如下：（1）制备疫苗将纯化的某种病毒在特定的_________中培养、增殖。收获病毒后用灭活剂杀死，但要确保灭活病毒的_______不被破坏且能被免疫细胞识别，这样得到的灭活病毒即为本实验所用的疫苗。活细胞抗原决定簇（2）用实验动物检测疫苗刺激机体产生抗体的能力①实验原理：通过接种疫苗，灭活病毒进入实验动物体内可刺激B细胞，使之增殖、分化形成效应B细胞并产生相应的_____；当_____病毒再次入侵时，机体能产生更强的特异性免疫反应，包括___________。抗体同种细胞免疫和体液免疫②实验过程：将健康的实验动物分成对照组和多个实验组，每组若干只动物。对照组的处理：接种不含疫苗的接种物，一段时间后再______________。实验组的处理：接种_____________，一段时间后再接种病毒。为确定疫苗的有效浓度，不同实验组的动物需接种_____________的疫苗。③分析结果：统计实验组和对照组动物的发病率、存活率。若该疫苗可以刺激机体产生足够的抗体，则实验组比对照组发病率________