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(共25张PPT)
实验探究　
实验步骤的设计及实验设计思路的书写
一、实验步骤的设计
1.实验设计的一般流程
2.
“三步曲”书写实验步骤
3.书写实验步骤需注意的问题
(1)步骤设计一般不宜连续描述,而是分段叙述,并加以编号。
(2)为使叙述更简洁,对试管、烧杯等一般要加以分组、编号,如A、B或甲、乙等。
(3)叙述中尽量用规范的实验术语,不能用含糊的口语,如“等量”不宜说成“一样多”等。
(4)一般在时间、温度、物质的量上难以做到准确的量化表达,尽可能用“相同”
“适宜”或“适量”等“定性”的语言表达。
(5)实验设计中适时出现“其他培养条件相同”或“培养一段相同时间后”等都是很好的得分点。
(6)题目给出的实验材料和试剂一般应充分利用,除非题目条件允许,否则不能自己随意选取实验材料和试剂。
【典题示例】
1.细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿起作用,可通过测定鲜重和叶绿素含量随时间的变化来衡量。为了验证5
μg·mL-1的细胞分裂素溶液具有该作用,请根据以下提供的实验材料和用具完善实验步骤。
实验材料和用具:符合要求的离体黄瓜绿色子叶若干、5
μg·mL-1的细胞分裂素溶液、蒸馏水、培养皿等所需材料和用具(要求与说明:实验持续72
h,每24
h测定一次,具体操作过程和测定方法不作要求)。
实验步骤:
①选大小、生长状态一致的黄瓜绿色子叶140片,先取其中20片子叶依次测定　　　　　　　　　　　,并记录。剩余120片均分为A、B两组,每组设置三个培养皿,各放入20片子叶。
②A组各培养皿加入适量5
μg·mL-1的细胞分裂素溶液,B组各培养皿加入　　　　　　　　　。
③盖上培养皿盖,置于黑暗及其他适宜条件下培养。
④
。
⑤对所得实验数据进行分析与处理。
鲜重和叶绿素含量
等量蒸馏水
每24小时从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶,依次测定鲜重和叶绿素含量,并记录
[解析]根据题意可知,本实验的目的是验证5
μg·mL-1的细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿起作用,故属于验证性实验,其自变量为是否用细胞分裂素处理离体子叶及处理的时间长短,因变量是子叶鲜重和叶绿素含量变化,其他影响因素均为无关变量,因此各组均要相同且适宜,同时对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则。为了减小实验误差,每组的实验材料应取多个,以计算各组的平均值,故本实验的步骤设计如下:
[解析]
①选大小、状态一致的黄瓜绿色子叶140片,先取其中20片子叶依次测定鲜重和叶绿素含量,并记录。剩余120片均分为A、B两组,每组设置三个培养皿,各放入20片子叶。
②A组各培养皿加入适量5
μg·mL-1的细胞分裂素溶液,B组各培养皿加入等量蒸馏水。
③盖上培养皿盖,置于黑暗及其他适宜条件下培养。
④每24小时从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶,依次测定鲜重和叶绿素含量,并记录。
⑤对所得实验数据进行分析与处理(求平均值)。
2.胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用,
请以小白鼠为实验对象设计实验步骤,
预测和解释实验应出现的结果,并写出实验结论。
(一)实验材料和用具:
正常实验小白鼠2只,生理盐水,用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液,斐林试剂,
注射器,试管,
烧杯等。
(二)实验步骤:
(1)
。
。
(3)
。
(4)
。
(实验提示:采用腹腔注射给药,给药剂量不作实验设计要求;给药1小时后,用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液)
确定一只鼠为实验鼠,腹腔注射用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液;另一只鼠为对照鼠,腹腔注射等量的生理盐水
将两支试管分别编号为1号和2号,各加入等量的斐林试剂
给药1小时后,对两只小白鼠膀胱穿刺取尿液,取实验鼠尿液加入1号试管内,取等量的对照鼠尿液加入2号试管内
将两支试管摇匀后,放入盛有50~65
℃温水的烧杯中加热约2
min,观察两支试管溶液颜色的变化
(三)实验结果的预测、解释和结论。
实验结果预测及分析:
。
结论:
。
1号试管中出现砖红色沉淀,说明实验鼠尿液中有葡萄糖;
2号试管中仍为蓝色溶液,说明对照鼠尿液中无葡萄糖
胰高血糖素具有升高血糖的生理作用,导致实验鼠血糖浓度升高,超过一定数值而出现糖尿
[解析]对照原则和单一变量原则是实验设计所遵循的基本原则,如果正常的小白鼠注射胰高血糖素后出现糖尿,说明其有升高血糖的作用。检验尿中是否含葡萄糖可加入斐林试剂,在盛有50~65
℃温水的烧杯中加热约2
min,如果出现砖红色沉淀,则可证明胰高血糖素有升高血糖的作用。由题意可知,本实验是验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用,实验的自变量是胰高血糖素,因变量是血糖浓度的变化,对照组可注射等量的生理盐水,实验结果应为由于注射了一定量的胰高血糖素,而胰高血糖素具有升高血糖水平的生理作用,因此实验鼠的血糖浓度升高,超过一定数值后出现糖尿。
对照组因注射的是生理盐水,血糖浓度正常,尿液中不含葡萄糖,用斐林试剂检测时不会出现砖红色沉淀,仍为斐林试剂的颜色,根据分析,具体的实验步骤、结果预测和结论如下:
[解析]
(二)实验步骤:
(1)确定一只鼠为实验鼠,腹腔注射用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液;另一只鼠为对照鼠,腹腔注射等量的生理盐水。
(2)将两支试管分别编号为1号和2号,
各加入等量的斐林试剂。
(3)给药1小时后,对两只小白鼠膀胱穿刺取尿液,实验鼠尿液放入1号试管内,对照鼠尿液放入2号试管内。
(4)将两支试管摇匀后,放入盛有50~65
℃温水的烧杯中加热约2
min,观察两支试管溶液颜色的变化。
[解析]
(三)实验结果的预测、解释和结论:
实验结果的预测及分析:
1号试管中出现砖红色沉淀,说明实验鼠尿液中有葡萄糖;
2号试管中仍为蓝色溶液,说明对照鼠尿液中无葡萄糖。
结论:实验鼠的血糖浓度升高,超过一定数值后出现糖尿,证明胰高血糖素具有升高血糖的生理作用。
二、实验思路的书写
1.
实验思路答题模式:自变量+因变量+预期结果。
2.实验步骤与实验思路的区别
实验思路与传统的实验步骤设计的主要区别是实验思路不需要写出细致而具体的可供直接实验操作的步骤,而只要有一个大致的实验过程的设计。实验思路的要点是答出自变量、因变量及实验对象,而不是具体可操作性的设计。
【典题示例】
3.某小麦突变品系具有高产的特性,为了弄清高产的原因,研究小组在适宜温度条件下,分别探究了光照强度和CO2浓度对突变小麦和正常小麦光合作用的影响,实验结果如图所示。图甲中光照强度较大时,两品系小麦的光合作用速率均下降,有人认为原因可能是强光会使部分叶绿素分解。请设计实验进行探究(简要说明实验思路)。
对两组数量相等、长势相同的叶片分别进行强光和正常光处理,一段时间后,分别对两组叶片中的色素进行提取和分离,比较各色素带的颜色和宽度
1.[2020·广东梅州二模]
栽培技术人员尝试把某工厂的废气(可能含有较多CO2)引入大棚,探究工厂废气是否有助于农作物生长,做了相关实验研究,请完成相关的实验步骤和预测实验结果及结论。
实验步骤
:
①将一批同种大小、长势情况相近的农作物幼苗平均分成甲、乙两组。
②
。
甲组定期通入适量的工厂废气,乙组定期通入等量的空气,其他条件相同且适宜,密闭条件下培养一段时间
③一段时间后,
。
预测实验结果及结论:
。
观察生长状况,测量甲、乙两组农作物的株高,并统计两组平均值
若甲组农作物的平均株高高于乙组,说明工厂废气有助于农作物生长;若甲组农作物的平均株高与乙组基本相同或低于乙组,说明工厂废气不利于农作物生长
[解析]实验目的为探究工厂废气(可能含有较多CO2)是否有助于农作物生长,该实验的自变量是工厂废气的有无,因变量为农作物的生长情况,可用农作物株高作因变量的检测指标。根据实验的单一变量原则和对照原则可设计实验如下:
实验步骤
:
①将一批同种大小、长势情况相近的农作物幼苗平均分成甲、乙两组。
②甲组定期通入适量的工厂废气,乙组定期通入等量的空气,其他条件相同且适宜,密闭条件下培养一段时间。
[解析]
③一段时间后,观察生长状况,测量甲、乙两组农作物的株高,并统计两组平均值。
预测实验结果及结论:若甲组农作物的平均株高高于乙组,说明工厂废气有助于农作物生长;若甲组农作物的平均株高与乙组基本相同或低于乙组,说明工厂废气不利于农作物生长。
2.[2020·宁夏银川一中四模]
某生物兴趣小组同学设计实验,
验证过量使用生长激素可降低胰岛B细胞的敏感度。
实验材料:健康小鼠若干只、生长激素溶液、胰岛素溶液、生理盐水、血糖含量检测仪、注射器等。
(1)实验步骤:
①将健康小鼠随机均分为两组,　　　　　　　　,同时给两组小鼠口服大量的葡萄糖溶液,检测其血糖含量并做记录,作为初次测量值。
编号为甲、乙
②甲组小鼠注射过量的生长激素,乙组小鼠注射等量的生理盐水。
③一段时间后,检测两组小鼠的血糖含量并与　　　　
　进行比较。
(2)结果推断:若　　　　　　　　　　　　　　　,则可初步证明过量使用生长激素可降低胰岛B细胞的敏感度。
(3)为验证生长激素的确是通过降低胰岛B细胞的敏感度,导致胰岛素分泌不足引起高血糖的,请在上述实验步骤的基础上构建实验思路进行二次实验:　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　。
初次测量值
甲组血糖下降比乙组慢
给甲组小鼠注射一定量的胰岛素溶液,发现小鼠的血糖含量很快会降低
[解析]
(1)①分组编号:将健康小鼠随机均分为两组,编号为甲、乙,同时给两组小鼠口服大量的葡萄糖溶液,检测其血糖含量并记录数据,作为初次测量值,实验过程中保证无关变量相同且适宜。②给予不同处理:甲组小鼠注射过量的生长激素,乙组小鼠注射等量的生理盐水。③一段时间后,检测两组小鼠的血糖含量并与初次测量值进行比较。
[解析]
(2)结果推断:由于过量使用生长激素引起胰岛B细胞的敏感度下降,进而导致胰岛素的合成和分泌量减少,表现为降血糖效果不够明显,因此若甲组小鼠的血糖含量高于乙组,并都低于初始值(或甲组血糖下降比乙组慢),则可初步证明过量使用生长激素可降低胰岛B细胞的敏感度。
[解析]
(3)为验证生长激素是通过降低胰岛B细胞的敏感度从而导致胰岛素分泌不足引起高血糖的,则二次实验需要在原来实验的基础上增加补充一定量的胰岛素的操作,若补充胰岛素后血糖含量很快下降,则说明血糖高的原因是胰岛B细胞敏感度下降导致胰岛素分泌不足,因此补充的实验为给甲组小鼠注射一定量的胰岛素溶液,并检测小鼠的血糖含量情况。

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