高三生物基础实验复习题
第一讲 基础实验
1.生物学实验的基本技术
(1) 玻片持标本的制作:一般制作的是临时装片。
①压片法(如洋葱根尖细胞的有丝分裂)。压片的一般过程是:取材、固定、解离(对不易分散的材料用盐酸处理)、染色、压片、观察。
②装片法(如高倍镜下观察叶绿体和细胞质的流动)。其过程是:将材料在载玻片上的水滴中展平、放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上,防止气泡产生、染色或改变溶液浓度时,从一侧滴染色液或溶液,另一侧用吸水纸吸引。
⑵ 显微镜使用的基本技术:
①使用低倍镜应注意正确对光和调焦(粗、细准焦螺旋的调节)。
②高倍镜的使用方法包括: A.低倍镜下找到物像并移至视野中央。 B.转动转换器,使高倍物镜正对通光孔。 C.调节细准焦螺旋至物像清晰。
⑶ 纸层析法(如叶绿体中色素的提取和分离)。
具体方法:①制样液;②制备滤纸条;③点样液;④层析,观察实验结果。
⑷ 比色法(如还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定)。
比色法是利用生物组织中的有机物与某些化学试剂相互作用,能产生颜色反应的原理.可以根据颜色反应鉴定生物组织中某些有机物的存在。
⑸ 恒温技术(如探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用)。
(1)条件:水浴、恒温。
(2)用途:此项技术主要用于酶的催化反应或细菌的培养等。
⑹ 研磨、过滤技术(如叶绿体中色素的提取和分离,DNA的粗提取)。
研磨过程中加入SiO2提为了研磨充分。色素的提取时加CaCO3是为了避免色素被破坏,其原因是叶绿体基质呈弱碱性,细胞液呈弱酸性,加入CaCO3是为了让弱碱性的CaCO3中和细胞液的弱酸性,使色素分子在叶绿体破裂后仍处于弱碱性环境中,使色素的结构和性质维持稳定。
(7)、同位素示踪技术:
用示踪元素标记化合物,根据这种化合物的放射性,对有关的一系列化学反应或变化进行追踪的科学研究方法叫同位素标记法。如噬菌体侵染细菌的实验、用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子的转移途径等。
2.生物学实验的基本方法
(1)化学物质的检测方法:
①淀粉一一碘液 ②还原性糖一一斐林试剂、班氏糖定性试剂
③CO2——Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂 ④乳酸——PH试纸
⑤O2——余烬复燃 ⑥蛋白质——被蛋白酶分解
(2)实验结果的显示方法:
①光合速度一一O2释放量或CO2吸收量或有机物产生量
②呼吸速度——O2吸收量或CO2释放量或有机物减少量
③物质转移途径一一同位素示踪 ④细胞液浓度大小——质壁分离
⑤细胞是否死亡——细胞质流动或质壁分离 ⑥甲状腺激素作用一一动物耗氧量,发育速度等
⑦生长激素作用——生长速度(体重、身长变化) ⑧胰岛素作用一一动物活动状态
⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度
(3)实验条件的控制方法:
①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水
③除去CO2——NaOH溶液 ④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境
⑤除去叶中叶绿素——酒精加热 ⑥除去光合作用对呼吸的干扰一一给植株遮光
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光 ⑧血液抗凝——加入柠檬酸钠
⑨线粒体提取——细胞匀浆离心 ⑩骨的脱钙——盐酸溶液
3.生物学实验中常用器材和药品的使用
NaOH:用于吸收CO2或改变溶液的pH。 Ca(OH)2:鉴定CO2。
HCl:解离或改变溶液的pH。 NaHCO3:提供CO2。
NaCI:配制生理盐水及其他不同浓度的盐溶液,可用于测定动物细胞内液浓度或用于提取DNA。
琼脂:激素或其他物质的载体,用于激素的转移或配制培养基。
亚甲基蓝:用于活体染色或检测污水的细菌含量(细菌可使之褪色)。
酒精:用于消毒处理、提纯DNA、叶片脱色及配制解离液。
蔗糖:配制蔗糖溶液,用于测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原。
滤纸:过滤或纸层析。 纱布、尼龙布:过滤。 碘液:鉴定淀粉,变蓝色。
斐林试剂或班氏糖定性试剂:可溶性还原糖的鉴定。 双缩脲试剂:蛋白质的鉴定。
苏丹Ⅲ:脂肪的鉴定,呈橘黄色。 二苯胺试剂:鉴定DNA,沸水浴显蓝色。
龙胆紫溶液或醋酸洋红:碱性染料,用于染色体染色。 柠檬酸钠:血液抗凝剂。
典题示例
典例1 在光学显微镜下观察“细胞”二字,看到的物象是( C )
A、
B、胞细 C、 D、胞细
【变式1】下列有关显微镜操作的说法,正确的是 ( )
A.若高倍显微镜下细胞质流向是逆时针.则细胞质的流向应是顺时针的
B.观察低倍视野中位于左下方的细胞应将装片向右上方移动.再换用高倍镜
C.用显微镜的凹面反光镜对光,观察到的细胞数目更多.但细胞体积更小
D.在观察植物细胞有丝分裂实验中,先用低倍镜,再换用高倍镜
典例2 以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象,下列叙述错误的是(D)
A.在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B.滴加30%的蔗糖溶液比l0%蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短
C.发生质壁分离的细胞放入清水中又复原.说明细胞保持活性
D.用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
【变式2】下列关于实验现象的描述正确的是 ( )
A.向盛有果糖溶液的试管中加入斐林试剂,就可产生砖红色沉淀
B.纸层析法分离叶绿体中色素时,滤纸条上最宽的色素带呈黄色
C.在DNA的粗提取中,第二次加入蒸馏水并搅拌,能析出含DNA黏稠物
D.脂肪被双缩脲试剂染成橘黄色
典例3 下列是生物兴趣小组开展人类遗传病调查的基本步骤。其正确的顺序是 (C)
①确定要调查的遗传病,掌握其症状及表现 ②汇总结果,统计分析 ③设计记录表格及调查要点 ④分多个小组调查,获得足够大的群体调查数据
A.①③②④ B.③①④② C.①③④② D.①④③②
【变式3】用“样方法”调查蒲公英种群密度的过程是 ( )
①将某地分10等份,在每份的中央划一个大小为lm2的样方 ②将某地分10等份,在每份的中央划一个大小不同的样方 ③计数每个样方内该种群数量,再计算平均值 ④计数每个样方内该种群数量,相加获得总数值
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
典例4 以下是有关DNA粗提取的实验,请阅读材料回答有关问题:
a.核酸极不稳定,在较为剧烈的化学、物理因素和酶的作用下很容易降解。在制备DNA时要加入DNA酶(水解DNA的酶)的抑制剂柠檬酸钠,以除去Ca,防止DNA酶的激活。
b.核酸中的DNA和RNA在生物体内均以核蛋白(由核酸和蛋白质组成)的形式存在,DNA核蛋白在1 mol L-1NaCl溶液中溶解度很大,但在0.14mol·L-1NaC1溶液溶解度很低,而RNA核蛋白溶于0.14mol·L-1NaC1溶液。
c.用苯酚处理可使蛋白质变性,且留在苯酚层内。在DNA溶液中加入2.5倍体积、浓度为95%的酒精,可将DNA分子分离出来。此时DNA十分粘稠,可用玻璃棒搅成团取出。
d.DNA在强酸环境下,水解产生脱氧核糖等小分子物质,它与二苯胺酸性溶液反应,能生成蓝色化合物。
e.实验材料与器械:柠檬酸钠溶液、石英砂、0.14mol·L-1NaC1溶液、1mol·L-1溶液、苯酚、95%的酒精、二苯胺试剂、浓硝酸、花椰菜、研钵、烧杯、漏斗、玻棒、量筒、石棉网、酒精灯、吸管、试管等。
(1) 研磨:取
(2) 过滤。
(3) 将滤液稀释6倍,其目的是:使核蛋白的溶解度逐渐降低。
(4) 离心处理,产生沉淀。
(5) 取沉淀物,置于2mL1mol·L-1NaCl 溶液中,使DNA核蛋白再次溶解,再加2ml苯酚充分震荡后静止,待其分层后弃其上层的苯酚。这一步的目的是除去蛋白质。
(6) 如何将剩余溶液中的DNA提取出来?向下层DNA溶液中加2.5倍体积、浓度为95%的酒精.此时用玻棒搅动,在玻棒上的成团物即是DNA。
(7) 如何证明提取物确实是DNA分子?用适量浓硫酸处理提取物,再滴加二苯胺酸性溶液数滴,可证明提取物是DNA。
【变式4】根据课本实验,回答下列一组问题:
(1) 用普通的光学显微镜观察切片时,当用低倍镜看清物像后,转换成高倍镜后却看不到原来观察到的物像可能的原因是 。
(2)在显微镜下观察黑藻细胞质流动时,发现细胞质的流动方向是顺时针的,则实际黑藻中细胞质的流动方向是 。
(3)在质壁分离的过程中,洋葱表皮细胞的吸水能力逐渐 。
(4)在"DNA的粗提取和鉴定”实验中,进一步提纯DNA时,使用的试剂是 。
(5)在下列四个试管中分别加入一些物质,甲试管:豆浆;乙试管:人体必需的8种氨基酸溶液;丙试管:牛奶和蛋白酶;丁试管:口腔上皮细胞和低渗溶液。上述四个试管中加入双缩脲试剂振荡后。有紫色反应的是
参考答案:【变式1】D 【变式2】C 【变式3】A 【变式4】⑴标本未在视野内或未调焦或亮度不够 ⑵顺时针 ⑶增强 ⑷无水酒精 ⑸甲、丙、丁
提升训练
1.叶绿体色素的纸层析结果显示,叶绿素b位于层析滤纸的最下端,原因是 ( )
A.分子量最小 B.分子量最大
C.在层析液中的溶解度最小 D.在层析液中的溶解度最大
2.下列实验中所用试剂错误的是 ( )
A.在观察植物细胞有丝分裂实验中,使用醋酸洋红溶液使染色体着色
B.在提取叶绿体色素实验中,使用丙酮提取色素
C.在DNA的粗提取与鉴定实验中,使用氯化钠溶液析出DNA
D.在蛋白质的鉴定实验中,使用苏丹Ⅲ染液鉴定蛋白质
3.下表是DNA粗提取与鉴定实验中所使用的材料、操作及其作用的表述,正确的是( )
试剂 | 操作 | 作用 | |
A | 柠檬酸钠溶液 | 与鸡血混合 | 促使血液凝固 |
B | 蒸馏水 | 与鸡血细胞混合 | 保持细胞形状 |
C | 蒸馏水 | 加入到溶解有DNA的NaC1溶液中 | 析出I)NA丝状物 |
D | 冷却的酒精 | 加入到过滤后含DNA的NaC1 溶液中 | 产生特定的颜色反应 |
4.观察细胞中染色体行为并计数时。使用光学显微镜的正确方法是 ( )
A.低倍镜对焦,将观察目标移至视野中央。转用高倍镜并增加进光量,调焦观察
B.低倍镜对焦,将观察目标移至视野中央,转用高倍镜并减少进光量,调焦观察
C.低倍镜对焦,转用高倍镜.将观察目标移至视野中央,减少进光量。调焦观察
D.高倍镜对焦,将观察目标移至视野中央,增加进光量,调焦观察
5.下面是四位同学的实验操作方法或结果,其中错误的一项是 ( )
A.番茄汁中也含有丰富的葡萄糖和果糖,可用作还原糖鉴定的替代材料
B.用纸层析法分离叶绿体中的色素,扩散最快的一条色素带呈橙黄色
C.蛋白质与双缩脲试剂作用产生紫色反应
D.显微镜下观察根尖的有丝分裂,在细胞呈现正方形的区域易找到分裂期的细胞
6.不同的有机物与某些物质反应有特殊的显色反应,实验中常以此来鉴定不同的有机物。肾小球肾炎病人常伴随水肿,其尿液( )
A.与二苯胺反应呈蓝色 B.与斐林试剂反应呈砖红色
C.与苏丹Ⅲ反应呈橘黄色 D.与双缩脲试剂反应呈紫色
7.下图为某种植物组织依次分别在①蒸馏水;②0.3mol·L-1蔗糖溶液;③5mol·L-1尿素溶液中细胞体积逐渐发生变化的曲线。请你判断在①、②、③的溶液中依次能正确表达其变化的曲线是 ( )
A.A、B、C
B.A、C、B
C.C、B、A
D.C、A、B
8.为了认识酶的特性,以体积分数为3%的过氧化氢溶液为反应底物的
一组实验,观察结果如下表所示,通过分析实验结果,能够得出相应的结论
步骤 | 方法 | 观察结果 |
1 | 常温下自然分解 | 氧气泡少而小 |
2 | 常温下加入铁离子 | 氧气泡稍多而小 |
3 | 常温下加入鲜肝提取液 | 氧气泡多而大 |
4 | 加入煮沸后冷却的鲜肝提取液 | 同自然分解一样 |
5 | 加入放在氢氧化钠溶液中浸泡过的鲜肝提取液 | 同自然分解一样 |
在下列有关结论的描述中,没有实验依据的是 ( )
A.高温和过碱会破坏酶的分子结构 B.低温对酶的活性的影响尚不能判断
C.酶有专一性 D.酶有高效性
9.下列关于实验的描述中正确的一组是 ( )
①斐林试剂加入到蔗糖溶液中,加热后出现砖红色沉淀 ②脂肪的鉴定需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴 ③鉴定还原糖时,要先加入斐林试剂甲液摇匀后,再加入乙液 ④蛋白质用双缩脲试剂鉴定呈紫色 ⑤洋葱根尖装片制作的步骤是解离、漂洗、染色、制片 ⑥观察洋葱根尖装片发现最多的细胞是前期细胞 ⑦观察黑藻细胞质流动的标志物是叶绿体 ⑧观察黑藻细胞质流动的标志物是液泡 ⑨滤纸条上色素带的颜色从上到下依次是橙黄色、黄色、黄绿色、蓝绿色
A.②④⑤⑦ B.③⑤⑥⑧ C.①④⑤⑦ D.②④⑤⑨
10.下列前项是实验试剂,中项是其作用,后项是实验结果,叙述错误的是( )
A.龙胆紫溶液、细胞核染色、观察染色体 B.秋水仙素、多倍体形成、植物新品种
C.丙酮、溶解叶绿体色索、提取色索 D.伊红和美蓝、细菌培养基、培养细菌
11.在下列实验中。必须始终用活组织作实验材料的是 ( )
①观察植物细胞的有丝分裂 ②观察植物细胞的质壁分离与复原 ③观察细胞质的流动 ④叶绿体中色素的提取和分离 ⑤DNA的粗提取与鉴定
A.①② B.②③ C.③⑤ D.②④
12、在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,将提取获得的含DNA的黏稠物(还含有较多物质)分别处理如下:
第一.放入0.14mol/L的氯化钠溶液中,搅拌后过滤,得滤液A和黏稠物a;
第二.放入2mol/L,的氯化钠溶液搅拌后过滤,得滤液B和黏稠物b;
第三.放入冷却的95%的洒精溶液中,搅拌后过滤,得滤液C和黏稠物c;
以上过程获得的滤液和黏稠物中,因含DNA少而可以丢弃的是 ( )
A.A、B、C B.A、b、C C.a、b、c D.A、b、c
13、有关样方选取的叙述正确的是 ( )
A.只要调查双子叶草本植物的种群,样方数目一定为l0个
B.调查双子叶草本植物的种群,样方的大小一般1㎡
C.样方的大小和数目是固定的
D.对乔木的调查取样与双子叶植物的调查取样完全相同
14、显微镜目镜为10×、物镜为l0×时,视野中被相连的64个分生组织细胞所充满,若物镜转换为40×后,则在视野中可检测到的分生组织细胞数为( )
A.2个 B.4个 C.8个 D.16个
15,色素下行分离法也能将叶绿体中四种色素分离,具体做法如下图所示。在圆形滤纸上倒入少量色素滤液,随后不间断地倒入层析液,在玻璃管的底部用抽气机不断地抽气。已知胡萝卜素遇Al2O3会呈红色,其余色素遇Al2O3不改变其原有的颜色,则最先进入Al2O3色素带呈
A.橙黄色 B、红色 C、蓝绿色 D、黄绿色
16.根据“生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验,回答问题:
(1)实验原理是根据生物组织中的有机物与某些化学试剂所产生的 反应,鉴定生物组织中某种有机物的存在。
(2) 鉴定成熟的梨果肉内存在还原性糖所用的试剂是 ,该试剂与细胞内可溶性糖如 发生作用,形成 色的沉淀,该淀是 。
(3)鉴定花生子叶的脂肪,所用的试剂是 ;若用物理方法鉴定脂肪的存在,请叙述鉴定方法 。
(4)鉴定黄豆组织中存在蛋白质时。先向试管内注入2ml黄豆组织样液;然后向试管内加入2mL双缩脲试剂A摇匀,再向试管内加入3~4滴双缩脲试剂B摇匀。为什么只加3~4滴双缩脲试剂B而不能过量?
(5)鉴定蛋清组织中存在蛋白质时,为何要充分稀释?
(6)做鉴定糖和蛋白质的实验时、在鉴定之前,可以留出一部分样液。以做 之用,这样会增强说服力。
17.请根据下列有关实验过程及结果,回答有关问题:
(一)如图表示洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察,请据图回答
(1)A过程叫 ,作用是
(2)C过程叫 ,主要目的是 。
(3)D过程中需要对载玻片上的根尖进行按压.以促使细胞
(4)E过程中需要先在低倍镜下找到根尖的 ,才能进行下一步观察。
(二)“DNA的粗提取与鉴定”实验中。A、B、C、D、E五个小组除下表中所列处理方法不同、实验材料不同外,其他操作步骤均相同而且正确,但实验结果却不同。请分析回答:
组别 | 实验材料 | 提取核物质时加入的溶液 | 去除杂质时加入的溶液 | DNA鉴定时加入的试剂 |
A | 鸡血 | 蒸馏水 | 0.12mol/L的氯化钠溶液 | 二苯胺 |
B | 菠菜叶片 | 蒸馏水 | 95%的酒精(冷却) | 二苯胺 |
C | 人血浆 | 蒸馏水 | 95%的酒精(冷却) | 二苯胺 |
D | 人成熟红细胞 | 2mol/L的氯化钠 | 0.14mol/L的氯化钠溶液 | 双缩脲 |
E | 蒸馏水 | 95%的酒精(冷却) | 二苯胺 |
(1)B组实验中用蒸馏水处理,实验不成功的原因是
(2)实验材料选择错误的组别是 ,其原因是
(3)沸水浴中试管颜色变蓝的组别是 。
18.为了观察细胞质流动和质壁分离现象.某同学按下表所示制成临时装片,进行正确操作。请回答:
组别 | 材料 | 处理 | 观察目标 |
A | 新鲜黑藻 | 清水、光照、5℃ | 细胞质流动 |
B | 新鲜黑藻 | 清水、光照、5℃ | 细胞质流动 |
C | 新鲜黑藻 | 清水、黑暗、25℃ | 细胞质流动 |
D | 紫色洋葱鳞 | 清水、0.3g/mL蔗糖液 | 质壁分离 |
E | 紫色洋葱鳞 | 清水、酒精灯加热2~3min0.3g/mL蔗糖液 | 质壁分离 |
(1) 黑藻是观察细胞质流动的理想材料.其原因是
(2) 上述实验中都需要的材料用具还有刀片、镊子、滴管、吸水纸、 。
(3)观察了A、B、C三组黑藻叶装片的细胞质流动情况后,你能得出什么结论?
(4)仅就A组和C组中的结果作比较,能否构成对照实验? 。理由是
(5)如将B组材料作D组处理后再观察,则与原B组实验相比,其现象是 ;未观察到E组细胞发生的质壁分离现象的原因是 ;未观察到E组细胞发生的质壁分离现的原因是
19.某学生在测定一个生物种群分布比较均匀的原始森林中的山毛榉的种群密度时,采取如下操作:
①选择山毛榉分布比较均匀,长5公里、宽1公里的长方形地块;②将该地块分成三等份,在每份的中央划一个样方;③样方为边长5米的正方形;④每个样方内山毛榉的数量记录如下,请回答:
(1)根据该同学的调查,该原始森林中山毛榉的种群密度为 。
(2)该调查结果是否可靠? 。原因是
20.如图所示为某学生在实验室操作的基本步骤,请回答下列问题:
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(1)你认为他做该实验的目的是
(2)该同学通过多次做这项实验,得到的体会是:在两次高倍镜观察之间时间不宜停留过长.否则会导致实验失败,你认为最合理的原因是
(3)若改用小麦的根毛细胞进行上述实验.由于观察的细胞无色透明,为了取得更好的观察效果,调节显微镜的措施是
第二讲 实验设计
1、 实验设计的基本内容
2、 实验设计的基本原则
①科学性原则 ②严谨性原则 ③可重复性原则 ④可操作性原则 ⑤简便性原则
⑥单一变量原则 ⑦等量性原则 ⑧控制和平衡控制原则 ⑨对照原则
3、实验设计题的解题思路、方法和步骤
4、实验设计的题型
①课本实验重组改进型 ②实验程序知识完善型 ③实验步骤自主设计型
④实验结果开放预测型 ⑤实验思路启发评价型 ⑥课题研究探索设计型
一、实验设计的基本内容
1.实验名称(研究课题):是关于一个什么内容的实验。
2.实验原理:进行实验依据的生物学科学道理、原理。
3.实验目的(或实验假设):要明确探究或验证的某一生物学事实或生物学事实的哪一方面。对可见的现象提出的一个可检测的方案。
实验目的是进行实验设计的中心问题,有关实验的其他方面如实验原理、器材、药品、方法、步骤等等都是围绕实验目的这个中心来进行设置的,实验目的一般都会在题目中给出,但审题时一定要非常认真地正确领会,明确实验到底要解决什么问题,要用到生物学上的哪些原理。
4.实验对象:进行实验的主要对象、生物学材料,如光合作用所用的叶片、验证质壁分离所用的成熟植物细胞等。
5.实验条件:完成该实验的必需仪器、设备、药品(包括实验材料)等。主要通过分析变量,主要是自变量以及影响本实验的无关变量等选择确定实验材料用具等。
6.实验操作方法步骤:实验采用的方法及必需操作程序。
实验设计中,最难、最具体的是方法步骤。首先最好是确定实验的设计思路,在写出具体的实验步骤之前,必须先形成一个大致的实验设计思路。此思路的形成主要根据实验目的、原理、器材、药品和题目中给出的一些提示信息,特别是要善于挖掘题目中的一些隐含的提示信息,因为命题者为了降低难度或尽量保持答案的一致性,往往会对实验的设计给出某些提示或引导,这些提示作为非常重要的线索往往会成为解题的关键。
7.实验观察或测量与记录:对实验过程、实验现象及结果应有科学的测量手段与准确的记录。
8.实验结果预测:据实验目的或假设,在观察和收集实验数据后预测。能够预测可能发现的实验现象、实验结果。对实验结果的表达和处理也很重要。一般常用的表达方法有文字描述、表格、坐标曲线图、画出观察到的图象等。
9.实验分析:对收集的实验现象数据进行整理分析并得出结论。并分析导致的原因。
10.实验结论:根据实验事实进行推理,对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。
注意:“实验结论”与“实验预期结果”含义不同。后者是表观上的直接看到的实验事实、现象等,而前者是实质性的、理论性的、本质性的生物学内容。
二、实验设计的基本原则
1.科学性原则:科学性原则是指在设计实验时必须有充分的科学根据,使用科学的研究方法,这就要求设计时要以前人的实验、理论等或自己的实验为基础,而不是凭空设想。
①实验原理的科学性
实验原理是实验设计的依据,它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。如2000年全国高考试题第25题,本题要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用。题中给出于两个实验原理:血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用,若缺少它则血液不能凝固,草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应而形成草酸钙沉淀.因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整,学生可由此产生明确的设计思路。
②实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验达到预期结果的关键因素之一。孟德尔选用自花传粉的豌豆作为杂交实验的材料。以及“植物细胞的质壁分离与复原”实验选用紫色的洋葱作为实验材料都是一些经典的成功选材的范例。再如,新鲜的黑藻嫩叶是“观察细胞质流动”实验的理想材料。因其新鲜故能保证观察到的是活细胞;因其含水量多,故能保证细胞质的流动速度快,实验现象明显;因其含叶绿体.故能使细胞质的流动速度和流动方向清晰可见;因其叶片薄.故能使细胞质的流动速度的流动方向清晰可见;因其叶片薄,故便于制片且能在显微镜下观察。另外.黑藻在一年四季都可以培养,取材方便。有了这样的实验材料。再加上科学的方法,就可以顺利地达到实验目的。
③实验步骤的科学性
根据实验原理,实验材料和仪器,设计科学、合理的实验步骤。如证明植物呼吸作用释放二氧化碳的实验是这样设计的:通人的空气首先经过NaOH溶液除去其中的CO2再经过Ca(OH)2溶液检验CO2是否除尽,最后才通入装有萌发种子的密封瓶中。只有经过这样的步骤,才能完全排除干扰因素(空气中CO2)。才能证明瓶中排出的CO2确实来源于种子。
④实验结果处理的科学性
这是指对于实验得出的结论不能简单对待,而应该首先记录,然后整理,最后再经过仔细分析,找出它们所能够透露给我们的最大信息量。如下面这个实验:用含有各种必需矿质元素的溶液培养大麦,48h后测定几种离子的浓度占该离子开始浓度的百分比,实验结果如下:
实验条件 | 水分消耗(mL) | Ca2+、K+、Mg2+(%) |
光照 | 1090 | 135、27、179 |
黑暗 | 534 | 105、35、113 |
上面的结果因为经过了记录和整理,所以使人一目了然。观看这个实验结果,首先要分析出该实验中设计了哪些对照组。由上表可知,表中出现三组对照,一组是有光与无光;一组是水分吸收与矿质元素的吸收;还有一组是不同的矿质元素的吸收情况比较。所以我们分析实验结果时,也应从这三方面入手,得出如下实验结论:一是植物对水分和矿质元素的吸收,与光有一定的关系;二是植物对水分的矿质元素的吸收是两个相对独立的过程;三是植物对矿质元素的吸收具有选择性。
2.严谨性原则:欲使实验题中的问题回答得无懈可击,必须要注意实验设计中的严谨性。如在某些实验中要设计对照实验(包括某一处理前的正常对照或对照组),这样便于实验前后对比或组间对比,得出明确的结论。
3.可重复性原则:重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则,多年来为研究者所公认。因此,在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验都必须有足够的实验次数。才能判断结果的可靠性,设计的实验不能只进行1次实验,或在无法重复的情况下而作为正式结论。
4.可操作性(可行性)原则:指整个实验设计要具有可操作性,一方面指实验方法和器材的选择上要具有可操作性,既要切合实际,又要简便易行,安全可靠,现象明显。另一方面指实验步骤的设计必须具有操作性,要写出具体的操作步骤,而不能用笼统的、概括性的语言。同时包括实验结果的产生具有可行性等。例如,观察叶绿体的实验设计,选择的实验材料必须是绿色植物的叶肉部分,使用的实验手段也必须是显微镜的高倍镜,才有可能成功。如果用叶片的表皮或叶脉部分,或者使用低倍物镜,都不可能达到好的观察效果。相反,有的实验设计虽能达到观察效果,但操作起来烦琐,步骤极其复杂,同样也不可取。实际上。实验的可操作性和科学性是统一的。
5.简便性原则:要求在实验设计时,要考虑到实验材料容易获得,实验装置比较简化,实验药品比较便宜,实验操作比较简便,实验量化比较简单,实验时间比较短等。
6.单一变量原则:
(1)、实验变量与反应变量
实验变量,也称为自变量,指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量,亦称因变量,指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如,在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中,所给定的低温(冰块)、适温(
(2)、无关变量与额外变量
无关变量,也称控制变量,指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量,也称干扰变量,指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然,额外变量会对反应变量起干扰作用。例如,上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外,试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉溶液浓度和纯度、试剂溶液的剂量,浓度和纯度、实验操作程序、温度处理的时间长短等等,都属于无关变量;如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件,对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定,则会对实验结果造成干扰,产生误差。在实验设计和操作中,要尽量减少无关变量,而且不同的实验组中的无关变量应完全相同,这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性。便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。
单一变量原则指控制其他因素不变,而只改变其中某一因素,观察其对实验结果的影响。即强调实验组和对照组相比只能有一个变量,只有这样当实验组和对照组出现不同结果时,才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的。单因子变量原则有两层含义:一是确保“单因子变量”的实验观察,即不论一个实验有几个实验因子,都应做到一个实验因子对应观察一个反应因子。二是确保“单因子变量”的操作规范,即实验中尽可能避免无关因子及额外因子的干扰。至于将谁作为变量,通常为即要验证谁则把谁作为变量,即把要验证的中心条件作为变量,例如,在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用”的实验中,加入的淀粉和蔗糖是单一变量,而加入的淀粉酶的量,反应温度、pH则应控制成相同条件(常量),否则这些因素的差异将作为无关变量,干扰实验结果及对实验结果的分析。
7.等量性原则(实验条件的一致性):
与单一变量原则是完全统一的。只不过是强调的侧面不同,单一变量原则强调的是实验变量的单一性,而等量性原则强调的是除了实验变量即欲处理的因素(单一变量)之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同(如在对照组与实验组中加等量的血液等).以平衡和消除无关变量对结果的影响,需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时,不但要等量,而且是在适宜条件下的等量,常态条件下的等量。如在探索pH对酶活性影响的实验中,单一变量是pH,除pH之外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量,而且是要适宜的量,如对温度的控制不但要相同,而且要适宜,即要给予酶活性所需的适宜的温度而不能控制在低温或高温条件下的等量。
8.控制和平衡控制原则:
该原则是指要严格地操纵自变量获取因变量。同时,要严格地均衡无关变量,以消除额外变量干扰。即尽量消除实验误差,以取得较为精确的结果。常用的方法有单组、等组及轮组实验法。
(1)单组实验法:对一组(或一个)对象,既用A法,又用B法,顺序随机或轮流循环,这是生物实验常用的实验方法。例如“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验.通常是将做好的洋葱紫色鳞片叶表皮细胞装片。先用蔗糖溶液做质壁分离观察,接着又用清水做质壁复原观察,这就是单组实验法。由于对象同一,无关变量影响也就被平衡和抵消了。
(2)等组实验法:将状况相等的对象,分成两组或多组.一组用A法,另一组用B法,这也是生物实验常用的实验方法。例如“植物激素与向性”实验,设计了5组实验,其对象是玉米幼苗,要求品种、萌发期、粗细、大小、长势等状况都是相同的,这就是等组实验法,对无关变量的影响起到了平衡和消除作用。
(3)轮组实验法:对两组或两组以上的对象,循环进行两个或两个以上的实验处理,如甲组——A法、B法;乙组——B法、A法等,这样能有效地平衡和抵消无关变量的影响。自然,操作起来要麻烦一些。例如,“植物向光性”实验,可随机取2株(组)生长状况相等的玉米幼苗,作如下实验处理。
甲组:玉米幼苗——①先用“不透光”处理一一②后用“单侧光”处理。
乙组:玉米幼苗——③先用“单侧光”处理——④后用“不透光”处理。
实验结果:则是①+④(“不透光”)和②+③(“单侧光”)的比较,这就是轮组实验法。这种实验处理的匹配,能平衡、消除无关变量和额外变量,使实验结果更有说服力了。
9.对照原则:
所谓对照实验是指在整个实验中,除所研究因素外,其它条件与被对照实验完全相同(单一变量),而且其它条件应能满足实验正常进行的实验。通过设置对照实验,观察被研究因素变化对实验结果的影响,来说明实验结果与被研究因素之间的关系。
对照原则和单一变量原则是中学实验设计中最常用的原则,目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。如有关酶的高效性、专一性和影响酶活性的条件的实验,观察植物细胞的质壁分离和复原实验等都采用了对照。通过设置对照实验,既可排除无关变量的干扰,又可增加实验结果的可信度和说服力。通常,一个实验可分为实验组与对照组。实验组.是接受实验变量处理的对象组。对照组,也称控制组,是不接受实验变量处理的对象组。按对照的内容和形式上的不同,通常有以下对照类型:
(1)空白对照:指不做任何实验处理的对象组或指不做实验变量处理的对象组。如检验酶活性的实验中,不加酶而加入蒸馏水的一组。又如,在“生物组织中可溶性糖的鉴定”的实验中,向甲试管溶液加入试剂,而乙试管溶液不加试剂,一起进行沸水浴,比较它们的变化。这样,甲为实验组,乙为对照组,且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增加了说服力。
(2)自身对照:指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照组。有的是同一研究对象在实验前后对照,如“植物细胞质壁分离和复原”实验.则是典型的自身对照。有的是在同一研究对象的不同部位进行对照,如利用银边天竺葵证明光合作用需要叶绿体。单组法和轮组法,一般都包含有自身对照。自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状况为对照组。实验处理后的对象变化则为实验组。
(3)条件对照:指给实验组某种处理,给对照组另一条件的处理。虽给对照组施以某种实验处理,但不是所要研究的处理因素,这种处理是有对照意义的。
例如,“动物激素饲喂小动物”实验,采用等组实验法,其实验设计方案是:
甲组:饲喂甲状腺激素(实验组).
乙组:饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组):
丙组:不饲喂药剂(空白对照组)。
显然,乙组为条件对照。该实验既设置了条件对照,又设置了空白对照,通过比较、对照,更能充分说明实验变量一甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
(4)相互对照:指不单设对照组,而是几个实验组相互对比。如“证明温度对酶的活性的影响”的实验中,用不同的温度分别处理得出结论。在等组实验法中,大都是运用相互对照,如“植物激素与向性实验”的等组实验中,5个实验组所采用的都是相互对照,较好地平衡的抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。
三、实验设计型试题的解题思路、方法和解题步骤
(一)解题思路
实验设计的一般要求是根据提供的实验材料和仪器,设计一个方案,来验证或说明某一原理、某个事实、某种结论或某一生命现象。这类题难度相对较大。解题思路一般从以下几方面着手:
1.联系经典实验。教材中介绍的许多经典实验,如生长素的发现,孟德尔遗传实验,细菌转化实验,噬菌体侵染细菌实验等等。这些经典实验中较详尽地介绍了实验设计原理、过程、结果等,体现了科学家严谨踏实的研究风格,很值得学习和模仿。例如,孟德尔实验即体现了“观察一实验一现象一解释一验证一结论”的研究过程。我们在设计实验时完全可以借鉴这种思想来构思自己的思路。
2.严谨设计过程。在设计实验时要防止粗枝大叶的做法和想当然的做法.而要科学严密地设计实验过程。特别是在设置对照实验时,一定要遵循单因子变量原则,保证只有唯一的一个变量,其他条件都相同。
3.遵守理化要求规范。在生物实验中经常使用一些理化实验仪器和药品。如天平,试管,滴瓶,量筒,乙醚,石油醚等。在使用这些仪器和药品时要严格按照理化实验要求执行,不能随便应付。
4.注意学科特点。生物实验毕竟是研究生物的实验,因此它又有其本身的特点。在实验设计时也要注意到学科特点。例如,植物杂交实验中的年限计算,动物杂交实验、动物生理实验中的可操作性等问题都要认真考虑,以免犯科学性错误。
(二)解题方法
对于一道实验设计型试题,解题时要从以下几个方面突破:
1.准确把握实验目的:明确实验要验证的“生物学事实”是什么?要验证该“生物学事实”的哪一个方面?如:已知唾液中含有淀粉酶,淀粉酶可以催化淀粉的水解;又知鸡蛋被加热到
本实验的目的是:探究
2.分析实验原理:分析实验所依据的科学原理是什么?涉及到的生物学及相关学科中的方法和原理有哪些?如“探索酶活性与温度关系”的实验原理为淀粉遇碘变蓝,淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖,麦芽糖遇碘不变蓝。
3.找出自变量(实验变量或实验条件)和因变量(反应变量)。要准确确定实验研究的因素,以及影响本实验的无关变量。然后构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。如验证“CO2是光合作用合成有机物的必需原料”,首先明确该实验的条件是CO2,结果是光合作用(合成有机物),影响结果的条件变化应该是CO2的有、无两种情况,那么对照的设计就应该为空白对照。影响实验结果的无关变量有pH、实验用的植物的生长状况、饥饿处理的环境、吸收CO2的NaOH的量及浓度等因素,这些无关变量中任何一种因素的不恰当处理都会影响实验结果的准确性和真实性。因此,实验中必须严格控制无关变量,做到平衡和消除无关变量对实验结果的影响。常常采用对照的方法,即在无关变量相同的条件下,观察实验变量(实验条件)的不同情况对反应变量(实验结果)的影响。
4.明确对实验器材的选择,要根据实验所提出的问题和要求,联系题目所提供的器材,准确判断和选取实验所需的用具及材料。
5.细心地弄清设计要求。如实验条件及完成这一实验所必需的理化条件及生物学处理方法,如光照、pH、酶、缓冲剂、离心等。
6.设计实验方法和步骤。分析每一环节之间的关联性,或几个相关实验的延续性。安排实验的最佳程序。进行实验设计时,必须遵循的基本原则主要有:
①单因子变量原则,即控制其他因素不变,而只改变其中某一变量,观察其对实验结果的影响;②平行重复原则,即控制某种因素的变化幅度,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果影响的程度;③设置对照原则,即实验中设计对照组,使实验结果具有说服力。
合理地设计操作过程:(1)注意操作细节的设计;(2)注意操作顺序的合理性;(3)实验条件的控制方法;(4)严格地设置对照实验。
7.记录分析实验结果。分析应有的实验结果,对意料之外的结果乃至失败的情况作出恰当的分析和推论。
8、注意事项及补救措施。实验中若要使用有毒物质,应怎么使用?加热酒精应采用水浴法隔水加热,一旦燃烧怎么办?这些注意事项都应该在实验前有所准备,这些方面常常需要相关学科实验能力的渗透。
9.准确地预测实验结果。
10.实验结果的分析。分析应有的实验结果,对实验结果进行表达和处理,得出相应的结论。
(三)实验设计型试题的解题步骤:明确实验目的—→分析实验原理—→提出实验思路—→确定实验器材—→设计实验步骤—→预期实验结果。
一、课本实验重组改进型
如下图所示可以用来说明渗透作用的原理,请回答下列问题:
(1)如果将漏斗内的溶换成相同体积、相同质量浓的葡萄糖溶液,则漏斗内的柱高度将先上升后下降。
(2)如果将相同质量浓的葡萄糖溶液和蔗糖溶液分别置于漏斗内和烧杯内,则漏斗内的液柱高度将先上升后下降。
(3)现有一瓶淀粉溶液和一瓶碘液,可以利用该装置来探究碘分子和淀粉分子是否能通过半透膜。请写出预期的实验现象和结论。(提示:将淀粉溶液置于烧杯中,将碘液置于漏斗中)
a:如果烧杯内的溶液变蓝,而漏斗内的溶液没有变蓝,说明只有碘分子能穿过半透膜
b:如果烧杯内的溶液不变蓝,而漏斗内的溶液变蓝,说明只有淀粉分子能穿过半透膜
c:如果烧杯内和漏斗内的溶液都变蓝。说明二者都能穿过半透膜。
d:如果烧杯内和漏斗内的溶液都不变蓝。说明二者都不能穿过半透膜。
【变式1】3支试管内分别装有红眼雄性和两种不同基因型的红眼雌性果蝇,还有一支试管内装有白眼果蝇。请利用实验室条件设计最佳方案,鉴别并写出上述3支试管内果蝇的基因型(显性基因用B表示)。
答案:先根据第二性征鉴别四支试管内果蝇的性别,若为红眼雄性果蝇,则该试管内果蝇基因型为XBY,再用白眼雄性果蝇分别与另两管的红眼雌性果蝇交配,若后代中出现性状分离,则该管中果蝇的基因型为XBXb;若后代中不出现性状分离,则该管中果蝇的基因型为XBXB。
二、实验程序知识完善型
某校高二生物兴趣小组的同学计划运用所学的知识来鉴定糖尿病患者的尿液,指导教师为培养同学们的科学实验态度,提供了以下材料用具,并要求同学们先写出此实验的设计方案。
【材料用具】:双缩脲试剂A、双缩脲试剂B、斐林试剂甲液、斐林试剂乙液,苏丹Ⅲ、试管3支、量筒3支、烧杯、酒精灯、铁架台、石棉网、清水、尿液样品2瓶(已知其中有一瓶是健康者的尿液,但两瓶均未贴标签)。
以下是小王同学根据老师要求和以上实验材料用具设计的实验方案,其中有些未完成,请你帮他补充。
【实验目的】:验证糖尿病患者的尿液中含有还原糖
【实验步骤】:
(1)取样:用2支量筒分别从两瓶尿样中各取
(2)取试剂:用量筒先取
(3)样品与试剂混合:将斐林试剂均分,分别倒入装有等量尿液的两支试管内,充分振荡混合。
(4)水浴加温:将两支试管用酒精灯隔水加热,观察颜色变化。
(5)预计实验结果:一支试管中出现砖红色沉淀,另一支无反应。
【变式2】构成细胞的生物膜是选择透过性膜,特点是水分子可以自由通过,被选择的小分子和离子可以通过,不被吸收的小分子和离子及大分子不能通过。请根据提供的材料和用具简要写出第二步以后的实验步骤和实验结果,验证细胞膜的选择透过性。
用具和材料:①新鲜的红色月季花瓣 ②烧杯 ③玻璃铅笔 ④质量分数为15%的盐酸 ⑤清水 ⑥量筒
第一步:选两只大小相同的烧杯,用玻璃铅笔标上 A、B。
第二步: 第三步: 结果:
问题:盐酸溶液中出现以上结果的原因是: 。
答案:第二步:在A、B两只烧杯中,分别加入等量的15%的盐酸或清水。第三步:选等量的红色康乃馨花瓣,分别放入A、B两只烧杯中,经过一段时间后观察。结果:水中花瓣仍为红色,水呈无色,盐酸中的花瓣的颜色逐渐褪去。而溶液变红。问题:原因是在酸性环境中生物膜上的载体蛋白质变性失活,细胞膜丧失了选择透过性的能力,大分子的色素分子进入溶液。
三、实验步骤自主设计型
例:研究表明根瘤菌在土壤中不能进行固氮作用,只有当其侵入豆科植物根部形成根瘤后才能固氮。科学家要证明产生这种生理特点与豆科植物产生的“某物质”诱导有关,试设计实验验证“某物质”的存在。
材料与用具:根瘤菌菌种、大豆种子、无氮培养基、细菌接种及培养设备、植物栽培设备等其他必需用具。
主要实验原理:根瘤菌在无氮培养基中不能生长。
主要实验步骤(实验思路):(P131)
实验结果及结论:A组中出现菌落,B组中不出现菌落。说明大豆能产生:“某物质”诱导根瘤固氮。
【变式3】蛋白质的空间构型遭到破坏,其生物活性就会丧失,这称为蛋白质变性。高温、强碱、强酸、重金属等都会使蛋白质变性。现提供:质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液、蒸馏水、碘液、无水乙醇、烧杯、试管、量筒、滴管、温度计、酒精灯等材料用具。请你设计实验探究乙醇能否使蛋白质变性。
实验原理:(略)
实验步骤: 实验结果的预测及结论: 最可能的实验结果:
【答案】实验步骤:(1)取2支试管,编上A、B号,然后向A、B试管各加入lmL新鲜淀粉酶溶液,再向A试管加5滴蒸馏水,向B试管加5滴无水乙醇,最后再各加2mL可溶性淀粉溶液。(2)将2支试管摇匀后,再同时放人适宜温度的温水中维持5min;(3)取出A、B试管,各加入1~2滴碘液,摇匀并观察现象。
实验结果的预测及结论:(1)A试管溶液不变蓝,B试管溶液变蓝,说明乙醇能使淀粉酶(蛋白质)变性;(2)A试管溶液不变蓝,B试管溶液不变蓝,说明乙醇不能使淀粉酶(蛋白质)变性。最可能的实验结果: A试管溶液不变蓝,B试管溶液变蓝,说明乙醇能使淀粉酶(蛋白质)变性。
四、实验结果开放预测型
例:研究表明,细胞分裂素可以延缓叶片的衰老。生物兴趣小组的同学想通过实验检验生长素是否也具有延缓叶片衰老的作用。请你利用离体的叶片设计一个实验来探究这个问题。
(1)实验目的:探究生长素是否具有延缓叶片衰老的作用。
(2)实验原理:离体的叶子会逐渐衰老,叶片变黄使用一定浓度的细胞分裂素处理之后,可以显著地延长保绿时间,推迟离体叶片衰老。
(3)材料用具:足够数量的植物离体叶片、一定浓度的细胞分裂索和生长素、所需的相关器材和用具。
(4)实验步骤(写出实验的思路即可):(P132)
(5)结果预测和结论:(P132)
五、实验思路启发评价型
例:为了探究动物体内的甲状腺激素分泌的调节机理.某同学设计了如下实验:知识准备:碘是合成甲状腺激素的原料。甲状腺是合成、贮存、分泌甲状腺激素的器官。
材料用具:略。
方案步骤:
第一步:取健康雄兔15只,将注射部位消毒后,分别给每只兔子注射适量的放射性碘溶液。
第二步:每隔一定时间用放射性测量仪分别测量每只兔子甲状腺中碘的放射量,记录并计算平均值。
第三步:3天后,将15只实验兔随机均分为A、B、C三组。
第四步:向A组注射一定量的无放射性的甲状腺激素溶液,向B组注射等量的无放射性的促甲状腺激素溶液,向c组注射等量的生理盐水。
第五步:每隔一定时间,分别测定三组兔子甲状腺中碘的放射量,记录并计算平均值。
回答下列问题:
(1) 改正上述实验步骤第一步中的两处不妥当之处:①应取生长发育状况等一致(或相同)的健康雄鱼; ②向每只兔子注射的放射性的溶液应该等量。
(2)实验中选用三组而不用3只兔子的好处是排除个体差异。
(3)若分别用A、B、C三条曲线代表A、B、C三组兔子的甲状腺中碘的放射量,则预计A、B、C三组兔子的甲状腺中碘的放射量应如图中的 乙 。
(4)若给C组的另一只兔子注射一定量的甲状腺激素抑制剂,则该兔子体内促甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的含量变化依次是增加和增加。
【变式5】为证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”,某同学制订了实验方案。
(1)实验目的(略) (2)实验材料和用具(略) (3)实验方法和步骤如下:
①取2支试管,编号为A和B,各注入2 mL浆糊。
②用凉开水漱口后,用小烧杯收集唾液。
③向A试管内加入2 mL唾液。
④向2支试管中各滴加2滴碘液。
⑤将2支试管振荡后放在
(4)结论:唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。
该实验的方法和步骤以及结论有没有错误?如果有请指出并改正。
答案:实验方法和步骤中的错误:第③步应在B试管中加入2 mL清水;第④步和第⑤步应作对调,以排除碘液对淀粉分解的影响。结论错误:本实验只能证明唾液对淀粉的分解作用,但不能证明具体分解后的产物是什么。
六、课题研究探索设计型
【变式6】某课题小组的研究性学习课题是“探究影响细菌生长繁殖的因素”。他们在培养细菌的过程中,发现了某种细菌(记作R)的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。他们把R细菌接种到专门的培养基上进行培养.一段时间后,他们除去R细菌,用该培养基再培养其他细菌,结果其他细菌仍然不能在这个培养基上生长和繁殖。据以上材料回答下列问题:
(1)从生态学的角度分析R细菌与其周围细菌之间的关系,叫做 。
(2)该组同学对R细菌的周围其他细菌不能生长繁殖的可能性作了如下假设,你认为最合理的是()
A.R细菌占据了其他细菌的生存空间 B.R细菌吞噬了其他细菌
C.R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质 D.R细菌更易吸收培养基中的物质
(3)参照上述题目中给出的有关材料,请你设计一个实验,对第(2)题所作的假设进行验证,简述你的实验步骤,并预测实验结果:
答案:⑴竞争(种间斗争) ⑵C ⑶第一步 按细菌营养需求配置完全培养基,到培养皿若干,高压蒸汽灭菌 第二步 将培养基分为三组,A组接种R细菌,B组接种S细菌,C组同时接种两种细菌,在同等条件下进行培养 第三步 培养一段时间后观察结果,取A,B部分组培养基,分别去除各自上面的细菌,将处理过的A,B组分别分成两组A1、A2和B1、B2。A1接种S细菌,B1接种R菌,A2、B2培养基混合后重新融化,制成培养基D,在D上分别接种R、S两种细菌 第四步 在同等条件下继续培养,观察培养基A、A1、B、B1、C、D上的细菌生长、繁殖情况