高考生物考前3個月專題復習 專題13 常考實驗技能 考點37 準確理解應用實驗基本原則

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專題13 常考實驗技能 [直擊考綱]　1.具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析和處理。2.具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調(diào)查、假說—演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學研究方法。3.能對一些簡單的實驗方案做出恰當?shù)脑u價和修訂。 考點37　準確理解應用實驗基本原則 1．科學性原則 包括實驗原理、實驗材料的選擇、實驗方法、實驗結(jié)果處理的科學性，要有科學的思想和方法作指導。 典例1　保水劑是一類高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物興趣小組為探究“保水劑和氮肥對小麥光合作用的影響”，進行了以下實驗： 材料用具：相同土壤基質(zhì)栽培的小麥幼苗若干，保水劑，氮肥等。 方法步驟：①選取長勢一致的小麥幼苗若干，平均分為A、B、C三組，分別施用適量的保水劑(60 kghm－2)、氮肥(225 kghm－2)、保水劑(60 kghm－2)加氮肥(225 kghm－2)，置于相同的輕度干旱條件下培養(yǎng)，其他培養(yǎng)條件相同且適宜。 ②在小麥灌漿期選擇晴朗無風的上午，于10：00～11：00從每組選取相同數(shù)量的葉片，進行CO2吸收量及葉綠素含量的測定。結(jié)果(平均值)如下表： 組號 CO2吸收量/μmolm－2s－1 葉綠素含量/mgg－1 A 10.66 3.07 B 13.04 3.02 C 15.91 3.05 實驗結(jié)論：適量的保水劑與氮肥配施有利于提高小麥光合作用強度。 (1)請指出上述方法步驟中的缺陷并改正： 步驟①：_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 步驟②：_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)如不考慮方法步驟中的缺陷，從影響光合作用的內(nèi)在因素分析，保水劑與氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗測得的CO2 吸收量________(大于、等于、小于)光合作用過程中CO2實際消耗量，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 光合作用強度可通過測定CO2吸收量，也可以通過測定__________釋放量計算。 答案　(1)沒有對照組，應另設一組不施保水劑和氮肥的作為對照組　取材方法不科學，選取的葉片還應取自植株的相同部位　(2)提高了光合作用有關酶的含量與活性　(3)小于　實驗測得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2實際消耗量與呼吸作用CO2釋放量之差　O2 解析　(1)本題實驗步驟①缺少對照組；步驟②中，為了減小實驗誤差，取材時應取植株相同部位的葉片。(2)影響光合作用的內(nèi)在因素有自由水的含量，參與光合作用的物質(zhì)ATP、[H]的量及酶的活性等。(3)本題中實測光合作用CO2吸收量等于植物光合作用實際CO2消耗量減去細胞呼吸CO2釋放量，測定光合作用強度既可通過測定CO2吸收量，也可通過測定O2釋放量進行計算。 2．平行重復原則 控制某種因素的變化幅度，在同樣情況下重復實驗，觀察其對實驗結(jié)果的影響程度，從而揭示事物的本質(zhì)特征。其目的是使實驗結(jié)果或數(shù)據(jù)更接近真實情況，避免偶然因素對實驗的影響。 典例2　某同學擬驗證不同溫度對植物光合作用效率的影響，設計如下方案：取同一種植物兩株，分為甲、乙兩組，在透明密閉玻璃罩內(nèi)培養(yǎng)。將甲、乙兩組植物分別置于10 ℃和25 ℃且光照相同并適宜條件下培養(yǎng)，每隔一段時間測定各實驗組從空氣中吸收的CO2量。記錄實驗數(shù)據(jù)并計算植物的光合作用速率。 為使實驗結(jié)果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案(不考慮溫度因素)。 (1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 答案　(1)選取的兩組植物生長狀況應一致 (2)每個溫度條件下至少有3個平行重復實驗 3．對照原則 即實驗中設立對照組，使實驗結(jié)果具有說服力。通常，一個實驗分為實驗組和對照組。實驗組是接受自變量處理的對象組；對照組是不接受自變量處理的對象組。常見對照類型分為空白對照、自身對照、條件對照和相互對照。 (1)空白對照：指不做任何實驗處理的對象組，其能明白地對比和襯托出實驗組的變化和結(jié)果，增強說服力。 (2)自身對照：指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組，自身對照，方法簡便，關鍵是要看清楚實驗處理前后現(xiàn)象變化的差異，實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化則為實驗組。 (3)條件對照：指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量。 (4)相互對照：指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照，在等組實驗法中，大都是運用相互對照，其能較好地平衡和抵消無關變量的影響，使實驗結(jié)果更具有說服力。 典例3　為了證實“甲狀腺激素及甲狀腺抑制劑對蝌蚪發(fā)育的影響”，某同學制定下列方案： a．取兩個玻璃缸分別編號為1號、2號； b．在兩個玻璃缸中，分別加入等量(且適量)的水和新鮮水草，然后在每個玻璃缸中分別放入10條同時孵化出的發(fā)育狀況相同的蝌蚪； c．向1號缸投放含甲狀腺激素的飼料，2號缸投放含甲狀腺抑制劑的飼料； d．每天分別向兩缸中投放一些飼料； e．每隔一段時間觀察一次，觀察時用小網(wǎng)將蝌蚪撈出放在培養(yǎng)皿中，再將培養(yǎng)皿放在坐標紙(1 mm1 mm)上，觀察并且測量蝌蚪的體長變化(前肢和后肢的生長情況，尾的變化等)。 上述實驗設計方案中，有一些明顯的設計缺陷或不足，請你修改并完善該設計方案。 (1)該設計方案的明顯缺陷是___________________________________________________， 因此，a過程應該為(只需陳述修改內(nèi)容，下同)___________________________________ ________________；c過程應該為______________________________________________。 (2)方案中存在著引起實驗誤差的不妥之處，d過程的不妥之處應該改為________________________________________________________________________。 答案　(1)缺少空白對照　再加1個玻璃缸，編為3號　在3號缸內(nèi)投放普通的飼料，不加任何藥劑 (2)“一些飼料”應改為“等量飼料” 解析　本題以“甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育”的知識為背景，綜合考查了實驗設計的兩個基本原則——“對照原則”和“控制單一變量原則”。還考查了學生應用生物學基本知識分析和解決有關問題的能力。本題應設三組實驗，一組在飼料中加入甲狀腺抑制劑，一組在飼料中加入甲狀腺激素，一組只加入普通飼料。通過實驗結(jié)果比較，才能充分說明甲狀腺激素和甲狀腺抑制劑的生理作用，否則無法說明問題。實驗設計應遵循單一變量的原則，對實驗條件要嚴格控制，如蝌蚪的大小，投放飼料和藥劑的量，否則實驗不易成功。 4．單一變量原則和等量原則 二者是完全統(tǒng)一的，只不過強調(diào)的側(cè)重點不同。前者強調(diào)的是自變量的單一性，即實驗組和對照組相比只能有一個變量；而后者強調(diào)的是除了自變量之外的一切對實驗結(jié)果有影響的無關變量，必須嚴格控制在適宜且等量條件下，以平衡和消除無關變量對實驗結(jié)果的影響。 典例4　某興趣小組為驗證2,4－D對插條生根的促進作用，進行了如下實驗。 A．剪取同一楊樹植株上長勢與長度相同、部位相近且有3個芽的健壯枝條20根，隨機均分為甲、乙兩組； B．甲組每根插條上都保留3個芽，乙組每根插條上的芽全部去除； C．將甲組插條的下端插入適量蒸餾水中，乙組插條的下端插入等量適宜濃度的2,4－D溶液中。兩組均置于相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)； D．每天觀察、記錄插條上芽的數(shù)目。 請對上述實驗進行分析： (1)每組選取多根插條的目的是_____________________________________________。 (2)請指出該實驗設計的兩項不合理之處： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (3)實驗設計改正后，甲組起________________作用。 答案　(1)減少實驗誤差(排除偶然因素對該實驗結(jié)果的影響或排除無關變量的影響)　(2)①甲、乙兩組插條上芽的數(shù)量不等(或沒有控制好變量)?、谟^察、記錄插條上芽的數(shù)量不對(或觀察記錄的指標不對)　(3)對照 解析　(1)每組選取多根插條的目的是減少實驗誤差(排除偶然因素對該實驗結(jié)果的影響或排除無關變量的影響)。(2)依據(jù)實驗設計的等量原則和單一變量原則分析該實驗設計的兩項不合理之處依次是甲、乙兩組插條上芽的數(shù)量不等(或沒有控制好變量)；觀察、記錄插條上芽的數(shù)量不對(或觀察記錄的指標不對)。(3)實驗設計改正后，甲組起對照作用。