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实验专题
实验微课1 实验目的与原理
一、实验目的
〔实验梳理〕
实验目的要考虑该实验探究或者验证的事实或做了该实验后要解决什么问题。总结实验目的，要先会对自变量和因变量进行分析，再根据相关信息进行总结归纳。
1.实验目的的书写与表达模式
（1）实验性质（探究或验证）+自变量对因变量的作用（影响或效果等）。
（2）实验性质（探究或验证）+自变量与因变量的关系等。
2.实验目的的确认方法
（1）对于题中有明确的研究问题或者要验证的内容的，可根据题目信息,直接写出实验目的。
（2）对于题中有实验的曲线图、柱形图或实验方法列表等的，可根据实验装置或实验现象,推断实验目的。
（3）对于题中给出了实验的具体步骤的，可根据实验步骤分析自变量和因变量，反推实验目的。
〔实验微练〕
1. 某同学为研究甲状腺的功能，提出以下实验思路：
①将若干只未成年小鼠均分为2组，甲组：不切除甲状腺（假手术）；乙组：切除甲状
腺。
②实验开始时和实验中，每隔一段时间，分别测定每只小鼠的耗氧量和体长，并记录。
③对测得的数据进行统计分析。
（要求与说明：假手术指手术但不切除甲状腺；耗氧量用单位时间的氧气消耗量表示；
实验持续时间合适；实验条件均适宜）
实验目的是_________________________________________________________________
_____。
研究甲状腺激素对未成年小鼠新陈代谢和生长发育（或耗氧量和体长）的影响
2. （2022湖北公安月考节选）大气中 浓度持续升高会导致海水酸化，影响海
洋藻类生长，进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，
生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同大气 浓度（大气低
浓度 和高 浓度 ）和磷浓度（低磷浓度 和高磷浓度 ）的实验组
合进行相关实验，结果如图所示。
图1
图2
不同 浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶相对活性和净光合速率的影响
本实验的目的是探究在一定光照强度下，___________________________________
______________________________。
3. 某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。
成分：碱性蛋白酶等。用法：洗涤前先将衣服浸于洗衣粉水内数小时，使用温水效果最佳。请回答下列问题：
（1） 质检局针对该洗衣粉设计了相关装置进
行实验（如图所示）。该实验的目的是______
____________________。
检查该洗衣粉是否含蛋白酶
（2） 一学生参考上述（1）的实验材料及方法进行了如下实验，并用曲线图A、B表示结果。
① 由图可知，该实验的目的是____________________________________。
探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度
② 在 和 时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到 ，后者
的催化作用已不能恢复，这是因为_________________________________________
______________________。
在 时，酶的空间结构已发生不可逆改变（酶已变性），无法恢复
③ 该学生在实验过程中可通过__________________________________来判断酶的
催化效率。
胶片上的蛋白膜消失所用时间的长短
二、实验原理的书写与表达
〔实验梳理〕
1.实验原理的概念:即实验的理论依据,包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定观测指标的依据。
2.遵循的原则:首先要遵循实验的科学性原则,实验中涉及的实验设计依据必须是经前人证明的科学理论。
3.一般题型
（1）依据实验的目的和自变量分析写出实验原理:
①分析自变量作用的科学依据；②控制自变量的方法原理；③因变量获得与测定的原理。
（2）根据实验的过程和步骤等写实验原理:
①选材的注意事项；②实验操作方法及其注意事项；③实验现象的相关解释。
4.书写与表达模式:实验原理一般由三段组成:自变量和因变量的关系+因变量的观测指标+实验过程描述。一般用陈述句、肯定句。
〔实验微练〕
4. 洋葱肥大的鳞茎中含糖 ，那么洋葱肥大的鳞茎中所含的糖是淀粉还是可溶
性还原糖？生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题。请你完成下面的实验研究
报告。
实验目的：探究洋葱肥大的鳞茎中所含糖是淀粉还是可溶性还原糖。
实验原理：_____________________________________________________________
_____。
斐林试剂与还原糖在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀，淀粉遇碘液变蓝
5. （2022黑龙江齐齐哈尔期中）不同植物种子中所含营养成分有差异，如豆类作物中蛋白质含量较高，玉米种子中淀粉含量较高，花生种子中脂肪含量相对较多。某玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米，请用所学的方法设计实验加以验证。
（1） 实验原理：_______________________________________________________。
材料用品：新鲜的普通玉米籽粒，新鲜的新品种玉米籽粒，研钵，试管，漏斗，
纱布，吸管，清水，双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，量筒。
方法步骤：
蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质含量越高颜色越深
（2） 将两种玉米籽粒分别进行______，制备组织样液。
取A、B两支试管，向A中加入新品种玉米组织样液 ，B中加入普通玉米组织
样液 。
研磨
[解析] 由于蛋白质存在于细胞中，所以需要将两种玉米籽粒分别进行研磨，释放出蛋白质，制备组织样液。
（3） 向A、B两支试管中分别加入 _______________，摇匀，再分别加入4滴
_______________摇匀。
双缩脲试剂A液
双缩脲试剂B液
（4） 观察__________________________，预期结果：_______________________
__________________。
颜色变化并比较紫色的深浅
新品种玉米籽粒组织样液（A试管）紫色较深
[解析] 因为蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色，故可通过观察颜色变化并比较紫色的深浅得出结论：新品种玉米籽粒组织样液（A试管）紫色较深。
实验微课2 实验设计的原则与变量分析
实验专题
〔实验梳理〕
1.实验设计遵循的四大基本原则
（1）科学性原则：选材科学性，如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干扰颜色反应；实验方法科学性，如使用双缩脲试剂时应先加入A液，再加入B液。
（2）单一变量原则（等量原则）:即除自变量（实验变量）以外,应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。如生物材料相同（大小、生理状况、年龄、性别等）、实验器具相同（型号、洁净程度等）、实验试剂相同（用量、浓度、使用方法等）和条件相同（保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等）。
例1. 萌发的禾谷类种子中主要有α-淀粉酶和β-淀粉酶，α-淀粉酶不耐酸、较耐热，在 pH 为 3.6、0 ℃下可迅速失活，而β-淀粉酶耐酸、不耐热，在 70 ℃条件下 15 min 后失活，某实验小组进行了“提取小麦种子中α-淀粉酶并测定α-淀粉酶催化淀粉水解的最适温度”的实验。
实验步骤：
步骤一：制备含有α-淀粉酶和β淀粉酶的酶溶液。
步骤二：获得仅α-淀粉酶有活性而β-淀粉酶无活性的酶液。
步骤三：取 12 支干净的、体积相同并具刻度的试管依次编号，按下表要求加入试剂，再观察各试管内的颜色变化
找出此实验中的错误。
（3）对照原则:应设置对照实验,使实验组与对照组的自变量不同（其他因素都相同且适宜）,以便减小实验误差。对照组的实验过程、结果、现象对实验者来说是已知的，或公认的。实验组往往是未知的、需要验证的。实验的处理是基于加减法原理之上，即与常态相比，人为增加某种影响因素即为加法原理；人为去除某种因素即为减法原理。
（4）平行重复原则: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（一般为3次以上）,以获得多次实验结果的平均值,保证实验结果的准确性。
2.三类变量（自变量、因变量、无关变量）分析
3.实验设计中常用的对照方法
（1）空白对照：即对照组不做任何变量处理。如探究胰岛素的生理作用实验中，对小鼠进行饥饿处理后，注射胰岛素的为实验组，注射等量生理盐水的为对照组。
（2）自身对照：即对照组和实验组的处理在同一实验对象上进行，不再设置新的对照组，如观察植物细胞质壁分离和复原的实验中，质壁分离状态与自然状态形成对照。
（3）条件对照：即给对照组施加变量处理，但这种处理不是实验假设所定的。如探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素，空白对照为饲喂等量生理盐水，可以再增加一组对照组，饲喂甲状腺激素抑制剂，即条件对照，这样可以增加实验的说服力。
（4）相互对照：又叫对比实验，设置两个或两个以上的实验组,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，一般不需要单独的对照组。如探究温度、 对酶活性影响的实验中，各组既是实验组，又是其他组的对照组。高中教材中涉及的还有：观察植物细胞质壁分离和复原的实验中不同浓度蔗糖溶液中细胞质壁分离程度的比较、探究酵母菌的呼吸方式、噬菌体侵染细菌的实验等。
例2. 分析下列实验的对照类型，并指出实验组和对照组。
(1) 在“探究影响酶活性的因素”实验中：1号试管加 1 mL 蒸馏水；2号试管加1mL 盐酸；3号试管加1mL NaOH 溶液。
(2) “观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。
(3) “肺炎双球菌转化实验”中以下两组实验：
① S 型细菌 DNA＋R 型细菌 ——→S 型菌落＋R 型菌落；
② S 型细菌 DNA＋DNA 水解酶＋R 型细菌 ——→R 型菌落。
(4) 在“植物向重力性生长的向性”实验中，将玉米种子放置在不同的方向。
(5) 在“动物激素饲喂小动物”的实验中，甲组饲喂甲状腺激素，乙组饲喂甲状腺激素抑制剂，丙组不饲喂药剂。
属于条件对照。①为实验组，②为对照组。
属于相互对照。没有单独的对照组, 而是几个实验组相互对照。
属于条件对照同时具备空白对照。甲组为实验组，乙组为条件对照，丙组为空白对照。
属于空白对照。对照组为1号试管，实验组为2号和3号试管。
属于自身对照。实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。
例3. (2016高考江苏卷)过氧化物酶能分解H2O2, 氧化焦性没食子酸呈橙红色, 为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶, 设计实验如下表, 下列相关叙述正确的是
A
A. 1号管为对照组，其余不都是实验组
B. 2号管为对照组，其余都为实验组
C. 若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D. 若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
4.教材中探究类实验的变量分析
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 不同温度（至少三种） 酶的活性（加碘液后溶液颜色的变化） 、底物量、酶量、试管
的洁净程度、反应时间、操
作程序等
探究 对过氧 化氢酶活性的影 响 不同 （至少三 种） 酶的活性（气泡的产生情况或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度） 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
实验名称 自变量 因变量 无关变量
探究酵母菌的呼吸方式 氧气的有无 生成量（澄清石灰 水的浑浊程度）;酒精产 生情况（酸性条件下用 重铬酸钾溶液检测） 葡萄糖溶液浓度、石灰水的
量、温度、 、锥形瓶的洁
净程度等
探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 不同浓度的生长素类调节剂 扦插枝条的生根数量和长度 实验材料的一致性、生长素类调节剂浓度的准确性、处理时间的一致性等
探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌种群数量 培养液的成分、培养条件、空间等
续表
〔实验微练〕
1. 生物实验中常需要设置对照，以下对照设置正确的是( )
A. 研究细胞核功能的实验中，将蝾螈受精卵横缢成有核和无核两部分
B. 验证酶的高效性实验中，设置肝脏研磨液和清水的对照实验
C. 植物细胞质壁分离实验中，需撕取两片紫色洋葱鳞片叶表皮设置对照
D. 噬菌体侵染细菌实验中，用 、 标记同一噬菌体的蛋白质和DNA
A
2. （2022安徽滁州高三模拟）为验证“镁是植物生活的必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么？再写出你的设计思路。
（1） 实验一：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照
组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜
条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。_________________
_____________________________________________________________。
不能。因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素而使两组植物生长均不正常
（2） 实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂
性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以蒸馏水，实验组浇以蒸馏水
配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发
育情况。__________________________________________________。
不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子
（3） 实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂
性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以含有植物必需的各种元素的
完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下
培养，观察比较两组植物的生长发育情况。_________________________________
_________________。
不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子
（4） 下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路。
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气。观察比较两组植物的生长发育情况
实验微课3 实验的假设和结论
实验专题
〔实验梳理〕
1.规范写出实验假设
（1）内涵:假设是根据现有的科学理论、事实,对所研究的对象设想出的一种或几种可能性的答案和解释，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是一种可能的解释和说明。
（2）假设的几种描述形式
①条件式假设：如果两个变量有条件关系，即如果A成立，那么B成立，在表述假设时一般采用“如果A，那么B”的形式，这里“如果”是对实验结果的预测，“那么”是用如何去做，会有何现象来定义预期的结果。
②差异式假设：如果在生物实验中两个变量之间在程度上存在差异关系，可假设
，也可假设 ，可假设 ，也可假设 。如探究种子的萌发是否与
光照有关，可能有几种结果，光照促进种子萌发，光照抑制种子萌发，光照对种子萌
发无影响。在解题时，只要写出其中的一种假设即可。
2.实验结果与结论的预测与分析
（1）注意事项
“预测实验结果”是科学实验的重要环节。如果实验结果与预测相符,则说明假设是正确的;反之,则说明假设是错误的。
实验结果是具体的数据或现象,而实验结论是具体的数据或现象所反映出来的规律,是概括性语言。表述实验结果时一定要具体、形象（如“砖红色沉淀”“由蓝变绿再变黄”“子一代豌豆全部表现为高茎”等）。
（2）探究性实验和验证性实验的区别
比较项目 探究性实验 验证性实验
概念 指实验者在不知实验结果的前提下,通过自己进行实验、探索、分析、研究得出结论,从而形成科学概念的一种认知活动 指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验
实验目的 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系 验证已知对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设 假设一般采用“如果A,则B”的形式表达,是根据现有的科学理论、事实,对所要研究的对象设想出一种或几种可能的答案、解释 因结论是已知的,故不存在假设问题
（3）倒推法预测实验结果与结论
书写基本套路概括为“已知条件找变量→描述变量间的关系做结论→倒推结论对应
的结果 理清顺序,先结果后结论”。
①探究性实验结果的预测对应假设,常需分类讨论。可以先分析可能的结论,再假定某一结论成立,结合实验过程推测出应有的结果,最后正向表述为“若出现某结果,则假定的某结论成立”。
②验证性实验的结果与相应结论只需考虑一种情况。一般只有一个结果和一个相应的结论,且结论就在题目中,如“验证 ”“证明 ”等。因此,只要依据此结论,结合实验过程推测出应有的结果,最后正向表述为“出现某结果,则某结论成立”即可。
〔实验微练〕
1. 在探究环境因素对大棚农作物产量的影响时,有的同学认为应该提高环境温度,有
的同学认为应该降低环境温度,你对此有何看法？请为他们作出实验假设,并说明作
出这样假设的原因。
实验假设:__________________________________________。
原因:___________________________________________________________________
_____________________________________________。
适当增大昼夜温差可以提高大棚农作物的产量
白天适当提高温度,可以提高光合作用强度,合成更多的有机物;夜间适当降低温度,可以降低细胞呼吸强度,减少有机物的消耗
2. 科学家获得一株花色突变型豌豆。将该突变型豌豆与野生型豌豆杂交得 ， 全为野生型， 自交得 ， 中野生型与突变型的数量比为 。某生物兴趣小组对此作出了两种假设。
假设Ⅰ：野生型与突变型受一对等位基因A、 控制，且在 的突变型个体中存在一定的致死率。
假设Ⅱ：野生型与突变型受两对独立遗传的等位基因A、 和B、 共同控制，且在 中某些基因型的个体不能成活。
（1） 若假设Ⅰ成立，则突变型豌豆的基因型是___，突变型的致死率是_____。


（2） 若假设Ⅱ成立，则 中死亡个体的基因型有___种。

① 若测交后代中____________________，则假设Ⅰ成立。
野生型 突变型
② 若测交后代中____________________，则假设Ⅱ成立。
野生型 突变型
（4） 豌豆种子的黄色（Y）对绿色 为显性，种子形状圆粒（R）对皱粒 为
显性，两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现有两株豌豆杂交得到子代 ，
任其自花传粉，发现 的表型及比例为黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒
，那么亲本的基因型可能是____________。
和
（3） 为验证上述哪种假设正确，可让 与突变型豌豆进行测交，并统计测交后
代的表型及比例。
3. 摩尔根及其团队在研究果蝇眼色时，发现 的雌雄红眼杂交，后代白眼占 ，
且都是雄果蝇（如图）。
假设2：控制白眼的基因 位于 和 染色体的同源区段上。
假设3：控制白眼的基因 只位于 染色体上。
请分析回答下列问题：
针对这个现象，有以下三种假设。
假设1：控制白眼的基因 只位于 染色体上。
（1） 假设1不成立的理由是_________________________________________。
出现红眼雄果蝇（或 没有白眼雄果蝇）
（2） 若假设2成立， 杂交得到的子代表型及比例为________________________
________________________________________；群体中与眼色有关的基因型有___
种。
红眼雌果蝇 红眼雄果蝇 白眼雄果蝇 （或红眼 白眼 ）
7
（3） 摩尔根还做了一个回交实验（让亲代白眼雄果蝇和 红眼雌果蝇交配），
该实验的结果不能否定假设2或假设3，原因是_______________________________
______________________________________________________。
根据假设2和假设3推导出的结果相同，回交实验的结果都是雌雄果蝇中均有一半红眼一半白眼
（4） 若要证明假设3正确，可以采取的杂交方案为__________________________
_________，后代应出现的结果是____________________________________。
让白眼雌果蝇和纯种红眼雄果蝇杂交
子代雌果蝇均为红眼，雄果蝇均为白眼
（5） 研究小组已经证明，控制眼色的基因只位于 染色体上，另外有一对控制体
色的基因位于常染色体上，则群体中与果蝇眼色和体色有关的基因型共有____种。
15
3、实验设计的基本步骤
“四步法”规范书写实验步骤：
(1) 材料分组编号(设置对照实验)。根据实验要求选择适宜的材料和器材，选材应保持条件相同(如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠)。将实验分为实验组和对照组，可以分为两组，也可以分为若干组，每组进行明确的标记，如用甲、乙、丙或者用A、B、C或者用1、2、3，总之让人一看就知道，便于实验的观察、统计、比较和叙述。
常用语言模板：
① 选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C等；
② 取两支试管，分别编号为甲、乙，各加入等量的某溶液；
③ 选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为 1、2、3等。
(2) 对不同的对象施以不同的处理(控制自变量)。根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理，除实验变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应相同，即控制无关变量。
(3) 给以相同且适宜的条件(控制无关变量)。要注意能体现“单一变量”词语的准确使用，例如使用“等量”、“相同”、“适宜”等词语。
(4) 实验结果的观察与记录(因变量的预测)。培养(或饲养)、观察、记录：对于植物实验和某些动物实验，分别进行实验处理后，要进行一段时间的培养才能出现结果。而有些实验进行实验处理之后，在短时间内(1～2 h)就可以观察出现的现象。要仔细观察实验组与对照组出现的差异，记录实验现象和实验数据。
例6. 生物学家在研究中发现，给动物注射促甲状腺激素后最终导致下丘脑的促甲状腺激素释放激素分泌减少。但是不知是促甲状腺激素直接对下丘脑进行的反馈调节，还是通过促进甲状腺分泌甲状腺激素对下丘脑进行的反馈调节。探究实验如下：
(1) 实验假设：促甲状腺激素通过促进甲状腺分泌甲状腺激素对下丘脑进行反馈调节。
(2) 材料用具：实验动物，可能用到的试剂、药品、手术器械等。
(3) 实验思路：
① 将实验动物均分为____________，并测定两组动物血液中的________________________含量。
② 用手术器械将 A 组动物的_________(填相应的组织或器官)切除，B 组进行手术，但不切除腺体。
③ 对____________组动物注射________________________________________。
④ 一段时间后，测量 A、B 两组动物血液中的__________________________________含量。
(4) 实验结果：若______________________________________________________________________，
则假设成立。
A组促甲状腺激素释放激素不减少（或增加），B组促甲状腺激素释放激素减少
A、B两组
促甲状腺激素释放激素
甲状腺
等量的适宜浓度的促甲状腺激素
A、B两组
促甲状腺激素释放激素

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