高考生物实验设计专题复习

高考生物实验设计专题复习

第Ⅲ部分——实验设计 一、典型高考试题分析 实验设计题是近年高考的常见试题。我们应对这些典型实验设计的高考试题进行分析，把握其命题规律、题型特征和答题要求。‎ 例1．(2009广东36)（8分）‎ ‎ 小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。‎ ‎ 实验材料和用具：大豆种子（200粒）、光照培养箱（光照强度范围0-10000 Lux，温度、湿度等均可自行设定）、培养皿、直尺等。‎ ‎（1）实验方案：‎ ‎（2）实验结果预测：‎ 例2：（2010广东29)（16分）‎ 假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：‎ ‎（1）选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ溶液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是 ；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为 。‎ ‎（2）完善以下实验设计并回答问题。‎ ‎ 探究A动物蛋白对小鼠生长的影响 资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长；‎ ‎ A动物蛋白有可能用于饲料生产。‎ 一、 研究目的：‎ 探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。‎ 二、 饲料：‎ 1、 基础饲料：基本无蛋白质的饲料；‎ 2、 普通饲料（含12%植物蛋白）：基础饲料+植物蛋白；‎ 3、 试验饲料：基础饲料+A动物蛋白。‎ 三、 实验分组：‎ 实验组号 小鼠数量（只） 饲料 饲养时间（天）‎ ‎1 10 基础饲料 21‎ ‎2 10 试验饲料1（含6% A动物蛋白） 21‎ ‎3 10 试验饲料2（含12% A动物蛋白） 21‎ ‎4 10 试验饲料3（含18 %A动物蛋白） 21 ‎ ‎5 10 试验饲料4（含24% A动物蛋白） 21‎ ‎6 10 Ⅰ Ⅱ 备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。‎ 四、 实验方法和检测指标：略 ‎①实验组6中，Ⅰ应该为 ，原因是 ；‎ Ⅱ应该为 ，原因是 ；‎ ‎②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的 和 。‎ 例3：（2011广东29）(16分)‎ 中国的饮食讲究“色香味“，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验.‎ I.提取叶绿素 Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响 取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25℃)下进行实验。‎ 方法和结果如下表。‎ 实验组号 叶绿素溶液 ‎（mL）‎ 调pH至 处理时间 ‎（min）‎ 溶液颜色 ‎①‎ ‎3.0‎ Y ‎10‎ 绿色 ‎②‎ ‎3.0‎ ‎7.0‎ ‎10‎ 绿色 ‎③‎ ‎3.0‎ ‎6.0‎ ‎10‎ 黄绿色 ‎④‎ ‎3.0‎ ‎5.0‎ ‎10‎ 黄褐色 注：叶绿素被破坏后变成黄褐色 根据所学知识和实验结果，请回答：‎ ‎（1）提取食用叶绿素的X应该为_________________________，原因是________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ ‎（2）表中Y应该为____________，原因是________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎（3）若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于 食品，否则___________‎ ‎（4）小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主 要步骤__________________________________________________________‎ 例4.（2009福建26）8分 右图表示的是测定保湿桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶（500mL）、温度计活性干酵母、质量浓度‎0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。‎ ‎ 实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。‎ ‎（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：‎ 装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 A 加入240ml的葡萄糖溶液 加入‎10g活性干酵母 ‎① ‎ B 加入240ml煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ‎② ‎ 加入石蜡油，铺满液面 ‎（2）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是 ，这是控制实验的 变量。‎ ‎（3）要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：‎ 装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 C ‎③ ‎ ‎④ ‎ 加入石蜡油，铺满液面 ‎（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是： （用“<、=、>”表示），则假设成立。‎ 二、题型突破方法 ‎1. 解答实验设计题的一般思路 ‎（1）首先确定实验______________。‎ ‎（2）运用所学知识，找准实验原理。‎ ‎（3）确认_________，形成操控变量的方法。‎ ‎（4）根据变量分析，确定_________的方法。‎ ‎（5）根据提供的材料，草拟实验步骤。‎ ‎（6）预测实验结果，分析可能的结论。‎ 实验设计的核心思想是变量的操控。解题时首要的任务是以实验目的为目标，以实验原理为依据，以实验材料为基础，确认自变量（实验变量）、因变量（反应变量）和无关变量，分析自变量如何操纵、因变量如何观测、无关变量如何控制。‎ ‎2. 实验步骤设计的四段法 取材/分组/编号 → 实验组/对照组的设置 → 培养或其他处理 → 观测和记录 第一步，取材、分组、编号。取材要注意所用材料的类型、数量、生理状态、取用方法、取用部位；实验组和对照组各有几组；编号常用甲、乙、丙、丁或A、B、C、D表示。‎ 第二步，实验组和对照组的设置。对实验组选用恰当的方法进行自变量的操纵，对照组采用对照处理（注意：除自变量外其他因素相同且适宜）。‎ 第三步，培养、保温、饲养等处理，其他因素相同且适宜。‎ 第四步，观察、测量、记录、统计分析。找出具体的观察和记录对象，如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观测。‎ ‎【技巧点拨】‎ ‎（1）注意步骤设计的科学性。‎ 根据实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。‎ 实验材料、用具在试题中一般都会给出，注意要结合实验的目的和原理合理利用。‎ 题中给出的实验材料和试剂一般应充分利用；一般不能随意增加实验材料和试剂。‎ ‎（2）注意书写的规范性。‎ ‎①步骤设计一般不宜连续描述，往往需分步叙说。‎ ‎②试管（或烧杯等）要加以编号，以便叙说简洁。‎ ‎③尽量使用规范的实验术语，如：载玻片、盖玻片、临时装片、无N培养基、含青霉素的培养基；等量的、其他条件相同且适宜；振荡、充分研磨等。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。‎ 三、实验设计的原则及方法 ‎1、原则 科学性原则；对照性原则；单一变量原则；可重复原则；可行性原则等。‎ 例如：在验证酶是催化剂的实验中，A试管加入淀粉酶，在对照试管（B试管）中应加入等量的清水；观察温度对酶的影响时，各组其他条件一样，只有温度不同。观察pH对酶的影响时，各试管只能是pH不同，其他如温度、酶、反应物的量等必须相同。‎ ‎2、对照实验的设置 ‎（1）对照实验的类型 空白对照：空白对照组为不作任何处理的对象组。‎ 例如：用甲状腺制剂饲喂蝌蚪﹝实验组﹞与正常情况下蝌蚪不作任何处理（空白对照组），后者的具体作用是反映自然状态下的实验结果。用小狗做活体材料设计实验，证明动物生长激素的分泌器官及作用时，用不做任何处理的小狗作对照，与切除了脑垂体的小狗进行比较。‎ 相互对照：不单设对照组，而是几个实验相互对照。如：验证pH对唾液淀粉酶活性影响的实验中，不同pH的实验组相互对照。‎ ‎ 自身对照：即对照和实验都在同一研究对象上进行。如质壁分离和复原实验在一个对象上完成，先质壁分离再进行复原实验。缺素培养法验证镁是必需的矿质元素，可以设定在一组上先用完全培养液培养再用缺素培养液培养，最后用完全培养液再培养确定。‎ 条件对照：虽给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素。如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，存在以下实验组和对照组。甲组：饲喂甲状腺激素( 组)；乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂( 对照组)；丙组：对蝌蚪不作任何处理( 对照)。‎ ‎（2）对照实验设置的合理与否，关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相等”。‎ ‎①所用生物材料要相同，即所用生活材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。‎ ‎②所用实验器具要相同，即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。‎ ‎③所用实验试剂要相同，即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量。‎ ‎④所用处理方法要相同，如：保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。‎ ‎（3）结果分析要全面 预测实验结果——是根据实验原理和事物间的相互关系，进行理性分析，从而预先猜测可能是什么样的结果。验证性实验结果是确定的，探究性实验的结果则一般有多种可能。‎ 分析实验结果——是从结果出发去寻找事物间的相互关系，或者推导出一般性的结论或规律等。如果是验证性实验，结果和结论是确定的；如果是探究性实验，结果和结论一般要分情况讨论，分析时应注意：①各种可能分析要全面。②结论和结果要对应。‎ 典型高考试题参考答案 例1（1）实验方案：‎ ‎1.实验材料:选出180粒大小一致的种子，分成六祖，每组30粒，在培养皿中培养。‎ ‎2.培养条件:光照强度 0、2000、4000、6000、8000、10000Lux 温度‎25℃‎，培养一周。‎ ‎3.测定指标:用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。‎ 注：要求至少分为三组，每组有一定的种子数量，光照强度必须有0 Lux（黑暗）‎ ‎（2）实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。‎ 例2（1）③双缩脲试剂 紫色 ‎ （2）普通饲料 需要普通饲料作为对照组;21;饲养时间相同，实验结果的比较才有意义 ‎ （3）体重 体长 例3‎ ‎（1）对人无害的有机溶剂（食用酒精），叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响。‎ ‎（2）8.0，实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响.‎ ‎（3）酸性。由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质。‎ ‎（4）纸层析法，其主要步骤：①制备滤纸条，②画色素液细线，③用层析液分离色素，④观察色素带。.‎ 例4‎ ‎（1）①不加入石蜡油 ②加入‎10g活性干酵母 （2）去除氧气;自 ‎（3）③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ④不加入活性干酵母 ‎