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模型15　探究實驗的設(shè)計與評價 1.兩類探究實驗的操作流程模板 (1)性質(zhì)探究類實驗的操作流程模板 (2)功能探究類實驗一般操作流程模板 2.“五看法”評價實驗設(shè)計 1.某同學(xué)在培養(yǎng)皿底部鋪上棉花并加入適量的清水，然后把胚具活性且大小相同的豌豆種子各15粒放在棉花上。實驗過程與結(jié)果如下表，下列敘述正確的是(　　) 裝置 場所 溫度 棉花狀態(tài) 數(shù)日后的現(xiàn)象 甲 日光 23 ℃ 潮濕 全部發(fā)芽 乙 日光 23 ℃ 干燥 沒有發(fā)芽 丙 黑暗 23 ℃ 潮濕 全部發(fā)芽 丁 黑暗 23 ℃ 干燥 沒有發(fā)芽 A.該實驗研究的目的是：探究光照、溫度和水分對種子萌發(fā)的影響 B.該實驗的自變量為光照、溫度和水分，因變量為種子是否萌發(fā) C.該實驗選用胚具活性且大小相同的豌豆種子作為實驗材料屬于對無關(guān)變量的控制 D.該實驗的結(jié)論是：種子萌發(fā)只與光照和水分有關(guān) 答案　C 解析　根據(jù)表格分析，有場所(光照)、棉花狀態(tài)(水分)兩個自變量，所以該實驗研究的目的是探究光照和水分對種子萌發(fā)的影響，A錯誤；根據(jù)以上分析，已知該實驗的自變量有光照、水分，因變量是種子的發(fā)芽情況，而溫度是無關(guān)變量，B錯誤；該實驗選用胚具活性且大小相同的豌豆種子作為實驗材料屬于對無關(guān)變量的控制，防止無關(guān)變量對實驗結(jié)果的干擾，C正確；該實驗的結(jié)論是種子萌發(fā)與光照和水分有關(guān)，是否與其他因素有關(guān)還需要進(jìn)一步進(jìn)行實驗，D錯誤。 2.某同學(xué)為探究某植物生長的最佳光照強度，設(shè)計了下面的實驗：首先取若干生長狀況相同的植物幼苗，平均分為7組，分別放在密閉的玻璃容器中，實驗開始時記錄毛細(xì)刻度管的刻度，12小時后再次記錄毛細(xì)刻度管的刻度。 (1)這一實驗的自變量是____________________。 (2)如果用如圖所示的裝置來探究，且測量指標(biāo)為裝置中O2含量的變化，則該裝置需要進(jìn)行適當(dāng)修改，具體修改措施是___________________________，為使測得O2的變化量更精確，還應(yīng)再設(shè)置對照裝置，該裝置的玻璃容器和小燒杯中應(yīng)分別放入___________________。 (3)如果實驗結(jié)果如下表所示： 組別 1 2 3 4 5 6 7 溫度(℃) 25 25 25 25 25 25 25 光照強度：燈泡功率(W) 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 開始時的液滴所在刻度 1 1 1 1 1 1 1 12小時后液滴所在刻度 0.8 1.5 1.9 2.2 2.4 2.5 2.6 若將第7組植株突然移至第4組的條件下，短時間內(nèi)光合細(xì)胞中的C3化合物的含量會________。該實驗設(shè)計尚不能確定該植物生長的最佳光照強度，請你提出進(jìn)一步探究的實驗設(shè)計思路：___________________________________________________________。 答案　(1)光照強度　(2)將小燒杯中的蒸餾水換成CO2緩沖液(或碳酸氫鈉溶液)　死亡的同種植物幼苗和CO2緩沖液(或碳酸氫鈉溶液)　(3)增多　增加若干實驗組，在第7組的基礎(chǔ)上依次增加光照強度(合理即可) 解析　(1)根據(jù)題干信息可知，光照強度為自變量；溫度、二氧化碳濃度都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生隨機影響，但并非實驗要控制的因素，為無關(guān)變量。 (2)若用該圖裝置來探究光照強度對光合作用速率的影響，且測量指標(biāo)為裝置中氧氣含量的變化，則該裝置需要進(jìn)行適當(dāng)修改，將小燒杯中的蒸餾水換成CO2緩沖液或碳酸氫鈉溶液，以穩(wěn)定二氧化碳的濃度，為使測得的O2變化量更精確，還應(yīng)再設(shè)置一對照裝置，對照裝置的玻璃容器和小燒杯中應(yīng)分別放入死的植物幼苗和CO2緩沖液，以消除偶然因素對實驗結(jié)果的影響。 (3)若第7組植株突然移至第4組的條件下，光照減弱，光反應(yīng)受到影響，光反應(yīng)產(chǎn)物ATP和[H]減少，暗反應(yīng)還原受抑制，C5化合物的生成減少，C3含量增加。要確定該植物生長的最佳光照強度，可以增加若干實驗組，在第7組的基礎(chǔ)上依次增加光照強度，12小時后記錄毛細(xì)刻度管的刻度。 3.日本核電站泄漏事故曾引發(fā)我國部分民眾搶購碘鹽，傳言稱食用碘鹽可以防核輻射，對此衛(wèi)生廳相關(guān)負(fù)責(zé)人向記者明確表示，碘攝入量不足會導(dǎo)致甲狀腺腫，但盲目過量吃碘鹽或碘片，亦會導(dǎo)致甲狀腺腫。某科研小組利用動物園飼養(yǎng)的狗設(shè)計以下實驗來驗證上述結(jié)論。 材料用具：生長發(fā)育狀況一致的正常成年狗若干，普通飼料(缺碘，其他營養(yǎng)全面)，五組不同濃度的碘水(2 μg/L、4 μg/L、6 μg/L、8 μg/L、10 μg/L)，紅外微光譜儀(通過體表測定狗甲狀腺大小)。 實驗步驟： ①取五只生長發(fā)育狀況一致的成年狗隨機編號A、B、C、D、E。 ②分別給A、B、C、D、E五只狗每天定時飼喂等量且適量普通飼料并添加等量且適量的不同濃度的碘水。 ③然后在動物園隨機散養(yǎng)飼養(yǎng)一段時間后，用紅外微光譜儀測定每只狗甲狀腺大小，并記錄分析。請根據(jù)上述實驗設(shè)計回答以下問題： (1)上述實驗步驟中至少有三處錯誤請改正： ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。 (2)科研小組根據(jù)實驗結(jié)果得出：碘的作用具有最適濃度，在最適濃度時幾乎不發(fā)生甲狀腺腫，在低濃度(小于6 μg/L)時，隨濃度的降低，甲狀腺腫的患病率逐漸升高達(dá)到40%左右；在高濃度(大于6 μg/L)時，隨濃度的升高，甲狀腺腫的患病率逐漸升高，結(jié)果與低濃度接近。請你將此結(jié)論用坐標(biāo)曲線圖表示出來。 答案　(1)取生長發(fā)育狀況一致的正常成年狗隨機均分成A、B、C、D、E五組，每組若干只　分組后應(yīng)先用紅外微光譜儀測定各組每只狗甲狀腺大小并記錄　實施實驗變量后在相同且適宜的環(huán)境下飼養(yǎng)一段時間 (2)如圖 解析　(1)實驗中為了避免偶然因素導(dǎo)致誤差過大或?qū)嶒炇。O(shè)計實驗時應(yīng)遵循平行可重復(fù)性原則，故步驟①應(yīng)改為取生長發(fā)育狀況一致的正常成年狗隨機均分成A、B、C、D、E五組，每組若干只。根據(jù)題意可知該實驗的因變量為各組每只狗甲狀腺的大小，故需在分組后先用紅外微光譜儀測定各組每只狗甲狀腺大小并記錄，以便與實驗結(jié)束后的結(jié)果進(jìn)行比對。實施實驗變量后在相同且適宜的環(huán)境下飼養(yǎng)一段時間，以避免無關(guān)變量產(chǎn)生影響，而不應(yīng)該是在動物園隨機散養(yǎng)飼養(yǎng)一段時間。 (2)根據(jù)題意，碘的作用具有最適濃度，在最適濃度時幾乎不發(fā)生甲狀腺腫，在低濃度(小于6 μg/L)時，隨濃度的降低，甲狀腺腫的患病率逐漸升高達(dá)到40%左右；在高濃度(大于6 μg/L)時，隨濃度的升高，甲狀腺腫的患病率逐漸升高，結(jié)果與低濃度接近。可見若以甲狀腺腫的患病率為縱坐標(biāo)，以碘水濃度(μg/L)為橫坐標(biāo)，則曲線應(yīng)為開口向上的拋物線，其曲線的最低點對應(yīng)的橫坐標(biāo)為6 μg/L，曲線的最低點對應(yīng)的縱坐標(biāo)應(yīng)非常接近橫軸，據(jù)此可畫出相關(guān)坐標(biāo)曲線圖。