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实验探究是学习生物学的重要途径
第二节
第一章 走进生物学
高一生物 必修一
实验探究是学习生物学的重要途径
生物学是一门实验科学，科学家对生命活动规律的研究都是通过实验探究获得的。实验探究也是学习生物学的重要途径。合理的思路和方法以及熟练的实验技术是进行实验探究的基本保障。走进实验室之前，让我们先来熟悉生物学实验探究的基本步骤和要求。
实验探究的基本步骤和要求
思考与讨论：
1. 对于做过的实验，表格中的几项内容你是否都能填写完成？为什么？
2. 与小组同学交流，将表格信息进一步完善。
3. 从做过的实验中，你能归纳出生物学实验有哪些基本步骤和要求？
1．实验探究需要合理的思路和方法
举例：为什么小麦不能在海边滩涂生长，而芦苇却可以在海边滩涂生长？海边滩涂土壤中对于作物生长的影响因素是什么？
探究问题→作出假设→设计实验方案并实施，→获取数据→分析数据→得出结论→新的问题（如果要开发滩涂或盐碱地作为农田，应该怎么办（采取哪些措施））→进一步探究。
土壤盐碱化影响农作物的生长，找出其中的影响因素就可以进行相应改善以提高产量。NaCl含量、pH 等因素可能会对农作物生长有影响。
探究 NaCl 含量对小麦幼苗生长的影响
探究 NaCl 含量对小麦幼苗生长的影响过程
实验结论：在一定范围内，NaCl浓度越高对小麦幼苗生长的抑制效应越大
提出问题：盐碱化的土壤中，NaCl含量对农作物的生长有怎样的影响？
做出假设：土壤中NaCl含量高会抑制农作物的生长。
设计方案、实施方案：
1.小麦种子萌发
2.观察小麦幼苗生长
实验中观察、记录
分析数据
其他因素：如土壤酸碱度等，是否对小麦幼苗生长同样有影响呢？
进一步探究
①对照原则：需要设置对照组，通过实验组和对照组之间的比较，用统计学等方法确定是否存在差异，从而得出结论；
②单一变量原则：控制无关变量，保证实验组和对照组之间实验条件的一致性，尽可能避免因实验设计或操作引起的误差；
③平行重复原则：需要有一定数量的样本和重复，确保实验数据的可靠。
总结：实验设计基本原则
2．实验探究需要熟练的技能
了解实验室操作规程和注意事项，熟悉实验仪器的操作和实验试剂的正确使用，确保实验的安全、可靠。
安全提示：生物学实验室是进行科学探究的特殊场所，配置有各类精密仪器、化学试剂、玻璃器皿、加热设备等。在进入实验室前，需先了解实验室安全守则，包括熟悉仪器设备的使用方法，遵守操作规程，做好防护措施，安全用水用电等；同时还要遵守实验室纪律，不在实验室进食，维持实验室清洁卫生，做好废弃物处理和垃圾分类等，遇到问题及时报告指导老师。
实验目标
学会使用高倍镜；用高倍镜观察不同生物组织的细胞，比它们形态结构的异同；通过信息检索和归纳分析，初步体会细胞形态结构与其功能之间的关系。
实验原理
普通光学显微镜根据凸透镜的成像原理，通过物镜、目镜两次成像：物像呈倒立放大的虚像。
视野观察到物像的放大倍数：物镜和目镜放大倍数的乘积。
1-1 用高倍镜观察动植物细胞
实验步骤
（一）高倍镜的使用
熟悉显微镜构造，注意观察：
① 电源开关和光圈（或光亮度调节旋钮）的位置；
②目镜和物镜的放大倍数；
③粗准焦螺旋和细准焦螺旋的旋转方向与载物台升降的关系；
④片夹旋钮旋转方向与玻片移动方向的关系。
1-1 用高倍镜观察动植物细胞
实验步骤
2. 低倍镜和高倍镜之间的转换
①取一片蚕豆叶下表皮永久装片放在载物台上，用片夹夹稳；打开显微镜电源开关，转动转换器，将低倍镜对准通光孔。
1-1 用高倍镜观察动植物细胞
实验步骤
②找：在低倍镜下观察蚕豆叶下表皮永久装片，先调节粗准焦螺旋，再调节细准焦螺旋，使物像达到最清晰。
③移：旋转片夹旋钮移动装片，选取不同的视野进行观察。将需要放大观察的细胞，通过旋转片夹旋钮，移至视野正中。
④转：转动转换器，切换到高倍镜。转动时，两眼须从显微镜侧面注视，避免镜头与装片相碰。
⑤调：用目镜观察视野并微微转动细准焦螺旋，直到物像最清晰。
1-1 用高倍镜观察动植物细胞
实验步骤
( 二 ) 蚕豆叶下表皮细胞的形态结构观察
1. 低倍镜观察：低倍镜下观察到形态不规则的是蚕豆叶下表皮细胞，肾形的是保卫细胞（成对排列）；成对保卫细胞围成的是气孔。
1-1 用高倍镜观察动植物细胞
实验步骤
2. 高倍镜观察：在低倍镜视野中，选择一对保卫细胞，移到视野中央，转换高倍镜进一步观察表皮细胞和保卫细胞的形态以及细胞核，关注这两种细胞与周边细胞的连接形式。绘制细胞简图，并将观察结果填入表 1-4 中。
1-1 用高倍镜观察动植物细胞
实验步骤
( 三 ) 人血细胞的形态结构观察
根据上述显微镜的操作过程，观察人血涂片永久装片。高倍镜下可观察到圆饼状的红细胞以及细胞核被染上颜色的颗粒状白细胞。
1-1 用高倍镜观察动植物细胞
显微镜使用过程中的注意事项
A.下降镜筒时要目视物镜，防止物镜下降时压坏玻片标本或损伤物镜；
B.转换物镜时要转动转换器，不可握住物镜直接转动；
C.光线暗示，使用反光镜的凹面；光线亮时，使用反光镜的平面；
D.高倍镜观察时，只能使用细准焦螺旋调节焦距。若视野光线较暗可调节光圈(或光亮度调节旋钮)，使视野明亮。
1.放大倍数的变化与视野范围内细胞数量变化的推算
若视野中细胞为单行，计算时只考虑长度；若视野中充满细胞，计算时考虑面积的变化。细胞数量与放大倍数的变化规律如表所示：
关于显微镜的相关问题
项目 视野中一行细胞数量 圆形视野内细胞数量
低倍镜下放大倍数为a c d
高倍镜下放大倍数为na c×(1/n) d×(1/n2)
举例
2.显微镜的成像特点和物像移动规律
(1)成像特点：显微镜成放大倒立的虚像，实物与像之间的关系是实物旋转180°，如实物为字母“b”，则视野中观察到的为“q”。
关于显微镜的相关问题
(2)移动规律：在视野中物像偏向哪个方向，则应向哪个方向移动(或同向移动)装片。如物像在偏左上方，则装片应向左上方移动；若将下图中的细胞移到视野正中央，应先将装片向右下方移动。
关于显微镜的相关问题
顺时针方向
向右
向上
向右上
3.显微镜的目镜和物镜及放大倍数的区分
有螺纹的是物镜(③和④)，无螺纹的是目镜(①和②)。
区分放大倍数可看“长短”：物镜长的放大倍数大，目镜短的放大倍数大。还可看物镜镜头与玻片标本的距离：放大倍数越大，镜头离玻片标本越近。图中放大倍数较大的目镜和物镜分别是②和④。
关于显微镜的相关问题
课堂练习
1、如果使用10倍目镜和10倍物镜在视野中央观察到1行有8个细胞，则物镜换成40倍时，视野中央一行还能看到几个细胞？
2个
10×40
10×10
2、2015年9月15日，美国科学家在《自然·通讯》报道了他们的最新研究成果，即利用超声波开启蠕虫的神经元。该技术的亮点是可以利用超声波控制蠕虫的爬行方向。现已知观察蠕虫的爬行需要利用显微镜，若在显微镜下观察到蠕虫逆时针旋转，则实际上蠕虫的旋转方向为(　　)
A． 逆时针
B． 顺时针
C． 在左侧是逆时针，在右侧是顺时针
D． 在左侧是顺时针，在右侧是逆时针
课堂练习
A
课堂练习
3、某学生用徒手切片法制作花生子叶切片，用染液染色后，在显微镜下观察。在高倍镜下转动细准焦螺旋，有一部分细胞看得比较清晰，而另一部分细胞比较模糊，其原因最可能是(　　)
A． 细准焦螺旋没有调节好
B． 反光镜未调节好
C． 子叶切片染色不均匀
D． 子叶切片切得厚薄不均
D
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