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探究实践——探索植物生长调节剂的应用实验设计题专题学习预实验进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验。预实验目的：（1）为进一步的实验摸索条件；（2）检验实验设计的科学性和可行性。例如：探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度时，通过预实验确定有效浓度的大致范围，可为确定最适浓度打下基础。科学方法一、探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验的一般步骤科学方法01实验目的1.概念：实验目的是指要探究或者验证的问题或事实。简单说就是该实验要做什么，要解决什么问题等。2.实验目的辨析四要素（实验设计题的常见切入点）（1）实验性质（2）实验对象（3）实验变量（4）对照类型验证性实验和探究性实验的比较课题鉴定某人是否出现糖尿验证某糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖区分文字特征实验原理实验过程实验现象预测结果得出结论相同（取尿液后加入斐林试剂并水浴加热，观察实验现象）验证性实验：已知实验结果，验证实验结果。题干中有不确定文字：“探究”、“研究”、“能否”、“是否”一般在题干中有：“验证”、“证明”相同（斐林试剂与可溶性还原糖作用出现砖红色沉淀）探究性实验：不知结果，通过实验、探索、分析、研究得出结论未知：出现或者不出现砖红色沉淀若（如果）出现砖红色沉淀，（那么）证明此人出现糖尿；若（如果）不出现砖红色沉淀，则（那么）证明此人没有出现糖尿。糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖（结果的预测与实验假设相一致）01实验目的实验性质01实验目的实验性质实验对象（2）实验对象生长素类生长调节剂有吲哚丁酸（IBA）、2,4－D（2，4－二氯苯氧乙酸）、萘乙酸（NAA）等，选择其中的任何一种都能够开展实验。要考虑的问题大体有以下两个：第一，哪一种生长素类似物容易获得；第二，哪一种生长素类似物的价格较便宜。本实验的实验对象为：植物和生长素类生长调节剂。【思考一】生长素类调节剂有很多种，究竟选择哪一种？选择的原则是什么？【思考二】选择哪一种植物的插条进行实验？查找资料，然后根据个人的喜好，或者选择日常生活中比较熟悉的植物，或选择在生产上比较有价值但较难生根的植物。常用于进行生根实验的植物材料：花生（黄豆等植物种子）、洋葱、大蒜、一年生枝条等。01实验原理实验目的实验对象实验变量设置自变量的方法主要是：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某些特征，暴露出某种现象和属性。控制无关变量的方法主要有：①排除因实验对象、个体差异带来的影响。②提供相同且适宜条件，以排除不利条件对实验现象的影响。③重复实验，排除偶然性，减少实验误差。观察、测量因变量：颜色、沉淀、 反应速率、形态结构、生理特征、生长发育速度等。（观测指标：科学性和可观察性）实验变量01实验原理实验目的实验对象实验变量请写出以下实验的实验变量实验名称自变量因变量无关变量探究温度对淀粉酶活性的影响 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 探究酵母菌的呼吸方式 探究植物生长素类调节剂促进植物插条生根的最适浓度 当堂检测不同温度（至少三种温度）不同PH（至少三种pH）植物生长素类调节剂的浓度有氧或者无氧条件酶的活性（加碘液后溶液颜色变化）酶的活性（气泡的数量或带火星的卫生香燃烧猛烈程度）CO2的生成量（澄清石灰水的浑浊程度）；酒精产生与否（酸性重铬酸钾是否变为灰绿色）插条生根的数量或者根长度pH、底物量、酶量、反应时间等温度、底物量、酶量、反应时间葡萄糖的含量、石灰水的量、温度、pH等实验材料、生长素类似物的种类、处理时间01实验目的实验性质实验对象实验变量对照类型类型对照组：正常或自然情况作用：能有效地排除其他因素对实验结果的干扰空白对照对照组“不进行”处理自身对照实验组和对照组为同一个实验对象，以对象自身前后对照条件对照给实验对象以非实验变量处理得出两种相对立的结论，已验证实验结论的正确性相互对照（对比）不单独设置对照组，而是几个实验组相互对比设置，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系验证甲状腺激素作用：实验组注射一定量的甲状腺激素溶液，对照组注射等量的生理盐水。质壁分离实验：同一个装片先后进行根向地性茎背地性：同一组细胞时间先后生长①甲状腺激素作用：实验组：饲喂甲状腺激素；条件对照组：饲喂等量甲状腺激素抑制剂；空白对照组：饲喂等量的生理盐水②证明DNA是遗传物质：实验组：R活细菌+S的DNA混合培养条件对照组：R活细菌+S的DNA+DNA酶混合培养探究酵母菌细胞呼吸方式酶作用特性的相关实验验证植物根对矿质离子有选择性吸收的特性01实验目的实验性质实验对象实验变量对照类型基本原则①单一变量原则：即除自变量以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。目的：排除无关变量对实验的干扰。如果实验目的中涉及多个变量，则需要讲多个变量转化为单一变量，逐个突破。【补充】常见的无关变量的处理（须在实验设计中用文字适当进行叙述）材料相同：材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状态等要尽量相同。器具相同：器具的大小、型号、洁净度等要完全一样。试剂相同：试剂成分、浓度相同、体积要等量处理方法相同：相同条件处理（保温或冷却；光照或者黑暗等都要一致）②对照性原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同，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组。01实验目的实验性质实验对象实验变量对照类型基本原则④科学的可行性原则。是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。分析问题、设计验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。③可重复原则（一般不作为考查对象）：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验题解析：一、实验目的辨析四要素1.实验性质2.实验对象3.实验变量4.对照类型探究性实验自变量：生长素类调节剂的浓度自变量的控制：设置一系列生长素类调节剂的浓度梯度因变量：植物的生根情况观测指标：植物插条生根的数量和长度实验对象：植物生长素类调节剂和一年生枝条01实验目的实验性质实验对象实验变量对照类型基本原则当堂检测对照类型：空白对照，设置一组等量蒸馏水作为空白对照组进行实验02实验原理1.概念：是指实验设计的思路和依据，是实验得以进行的科学理论。2.常见的原理切入点：①自变量与因变量的关系；②实验材料的选取；③观测指标的确定；④重要实验步骤设计的依据等。3.本实验的实验原理：生长素类植物生长调节剂的生理作用与其浓度有很大的关系。适宜浓度的2，4—D可以促进插条生根，浓度过高会抑制生根，甚至会杀死双子叶植物。03实验材料1.概念：实验过程中需要用到的材料、试剂和仪器物品等。2.本实验的实验原理：当地主要绿化树种或花卉生长旺盛的一年生枝条；蒸馏水；花盆；细沙；常用的生长素类调节剂：NAA、2，4—D，吲哚丙酸，IBA；所用药品包装说明上所列举的其他材料。04实验步骤1.“三步法”设计实验：第一步，实验准备，把实验中所有涉及的准备都写在这里，包括药品配备（如需要）；实验需要的器材，标号；实验材料获取（包括选取、培养等）、分组等。第二步，控制自变量，将如何控制自变量在此步骤中加以描述，同时特别要注意的是要简单描述如何控制无关变量，一般题目中往往需要体现出“其他变化相同且适宜”“其他条件不变且适宜”等字样。这要看具体的实验灵活应对。第三步，观察记录实验现象，一般实验中要求在这步中具体描述记录、观察什么，而且很多时候要在前面加上“过一段时间”“反应一段时间”“隔一定时间”，在有些需要计数的实验中还要体现“隔相同时间计数”等字样。04实验步骤取材分组编号取材分组编号控制自变量观察观测指标取相同的（或生理状态相同的）……若干只（或株、个等）…………随机（或平均）分为若干组，编号为甲组、乙组或A组、B组、C组……实验组施加实验变量，对照组不施加实验变量处理一段时间后观察或者测定，并记录实验结果实验设计的“三步法”解题模型04实验步骤2.本实验的实验设计的注意事项：Ⅰ.生长素类调节剂处理插条的方法①浸泡法：溶液的浓度较低时使用；把插条的基部浸泡在配制好的溶液中，深约3cm；处理几小时至一天；最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行处理。②沾蘸法：溶液的浓度较高时使用；把插条基部在药液中沾蘸一下（约5s）,深约1.5cm。Ⅱ.设置自变量：该实验的自变量是生长素类调节剂的浓度；先设计预实验进行摸索，再在其基础上设计更合理的浓度梯度进行实验。Ⅲ.注意控制无关变量：例如药物处理的时间长短、实验所用的植物材料。Ⅳ.确定因变量的检测指标——枝条的生根数量。04实验步骤3.请根据以上信息设计该实验的方案（自行设计）①把形态、大小一致的插条（保留芽和幼叶）分成多组，每组三个。②生长素类调节剂按照不同的比例稀释成多份，第一组用适量的清水处理，其余各组分别用等量的不同浓度的生长素类调节剂处理。把每组处理过的枝条下端按浓度梯度从小到大的方式分别放入盛有清水的托盘中，并放在适宜温度下培养。③一段时间后观察插条的生根情况，并记录得到的数据。05实验结果观察植物插条生根的数量06实验结论对实验中记录的实验现象和记录的实验数据进行整理、分析，并用文字、表格、图像做出简明的总结，提出符合生物学原理的推论。实验结论的表达一般有几种方式：（1）现象―分析―结论（由特殊上升到一般的提炼归纳过程）；（2）验证性实验：因为（现象）―说明（分析原因）―证明（结论）；（3）探究性实验：如果（现象）―那么说明（结论）。知识小结二、高考中常见的实验题型练习1、某同学为研究垂体在机体生长发育中的作用，用幼龄大鼠为材料，进行了下面的实验。①将若干只大鼠随机分为甲、乙两组后进行处理。甲组的处是；乙组的处理是切除垂体。②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。③每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重。④对所得数据进行统计处理与分析。下列对该实验的说法错误的是（）A.在实验过程中，以体重变化作为生长发育的检测指标。B.根据实验原则中的单一变量原则，甲组是实验的实验组，乙组是对照组C.大鼠的生长状况、饲养温度为实验的无关变量D.为了排除切开缝合操作等无关变量对实验结果的干扰，对照组甲大鼠也应做切开缝合，但不切除垂体的操作当堂检测B试管abcd3%过氧化氢溶液2 mL5 mL2 mL2 mL处理措施不做任何处理置于90 ℃水浴杯中加2滴3.5%FeCl3加2滴20%的新鲜肝脏研磨液实验结果－＋＋＋＋＋＋＋2、根据以下关于过氧化氢实验的过程和结果，下列哪项分析正确（ ）注：“－”表示无气泡产生；“＋”(的数量)表示气泡产生数量的多少。A.a和b、c和d分别构成对照实验B.a和d是对照实验，说明酶具有催化作用C.c、d说明酶能高效地提供活化能D.本实验有多个变量，没有遵循单一变量原则，所以实验结果不可信当堂检测B3、下列有关生物实验设计的叙述正确的是（ ）A.探究血浆维持pH相对稳定的实验中，清水组和缓冲液组都作为对照组B.口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶内表皮细胞和叶肉细胞均适用于观察线粒体C.探究酵母菌的呼吸方式实验，有无氧气是自变量，可根据是否产生二氧化碳判断呼吸方式D.探究光照强度对光合速率的影响实验中，温度是无关变量，一定时间小圆叶片上浮的数量就是因变量当堂检测A4、大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。为了探究大菱鲆消化道中胃蛋白酶的最适pH，请写出实验思路、预期结果和结论。实验材料：胃蛋白酶、蛋白块、pH缓冲液、计时器等。实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________预期结果和结论：________________________________________________________________________设置一系列pH梯度，在每个pH下分别处理胃蛋白酶和相同大小的蛋白块，测定各组蛋白块消失的时间。蛋白块消失时间最短的组别对应的pH为胃蛋白酶的最适pH。当堂检测5、镉（Cd）是一种常见的有毒重金属，镉污染会造成植物生长不良。为探究镉对植物生长发育的影响，科研人员利用黑麦草进行实验，研究发现随着镉浓度的增加，活性氧含量增加，损伤和破坏生物膜，导致叶绿体中的类囊体膜受到破坏，进而造成叶绿素含量下降。回答下列问题。（1）研究还发现镉导致叶绿素含量下降的另一个原因是根系对Mg2+的吸收能力下降，叶绿素合成减少。其机理是随着镉浓度的增加，活性氧含量逐渐增加会导致__________________从而抑制了呼吸作用的进行，导致细胞能量供应减少。另外活性氧含量增加也会引起细胞膜受损加剧，导致_____________________减少，进而降低了根系对Mg2+吸收能力。线粒体内膜受损Mg2+载体蛋白数量当堂检测（2）利用下列材料和试剂设计实验，验证镉会导致叶绿素含量下降，使叶片发黄。请写出实验思路及预期结果。材料和试剂：CdCl2、完全培养液、黑麦草，其它所需的材料和设备。实验思路：______________________________________________________________________________________________________________________________预期结果：______________________________________________________________________________________________________________________________当堂检测取长势相同的黑麦草若干平均分为两组，编号为甲乙；甲组施加适量的完全培养液，乙组施加等量的含镉的完全培养液；一段时间后，观察叶片的颜色变化和生长情况。若甲组叶片颜色无明显变化，生长情况无异常，乙组叶片颜色明显变黄，生长情况异常，则说明镉会导致叶绿素含量下降，使叶片发黄和影响植物的生长情况。6、以下是关于植物物质运输的实验设计，请回答下列问题。（1）为了验证生长素在尖端下部极性运输只能从形态学上端到形态学下端，请结合实验材料和用具，写出该实验的主要实验步骤。实验材料和用具：手术刀、大小适宜的空白琼脂块和含有生长素的琼脂块若干，长势相同的燕麦胚芽鞘。实验步骤：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________当堂检测取长势相同的燕麦胚芽鞘若干，去除尖端，平均分为两组，编号甲乙；甲组胚芽鞘形态学上端朝上，形态学下端朝下的方向，在形态学上端放置含生长素的琼脂块，形态学下端放置没有生长素的琼脂块，一段时间后，检测形态学下端的琼脂块是否含有生长素；乙组将胚芽鞘的位置颠倒，其余操作均相同，观察形态学上端的琼脂块是否含有生长素。当堂检测（2）在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示（a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率），回答下列问题。王同学认为b的跨膜运输方式是主动运输，李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。实验思路：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________预期结果及结论：______________________________________________________________________________________________________________________________________当堂检测将长势相同的某植物的根细胞平均分为两组，编号甲乙；甲组提供有氧环境，乙组提供无氧条件，将甲乙两组植物细胞放在适宜的条件下培养一段时间，分别测定根细胞对于b物质的吸收速率。①若吸收速率甲组大于乙组，则说明b物质的运输方式为主动运输；②若甲乙两组对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的运输方式为被动运输。

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