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2019-2020年高考生物二輪復(fù)習(xí) 考前三個(gè)月 專題12 常考實(shí)驗(yàn)技能 考點(diǎn)35 準(zhǔn)確理解應(yīng)用實(shí)驗(yàn)基本原則 [直擊考綱]　1.具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。2.具有對(duì)一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，包括確認(rèn)變量、作出假設(shè)和預(yù)期、設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案、搜集處理數(shù)據(jù)等，并能運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。3.能對(duì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)與探究方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修訂。 1．科學(xué)性原則 包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性，要有科學(xué)的思想和方法作指導(dǎo)。 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(duì)小麥光合作用的影響”，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)： 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(zhǎng)勢(shì)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)＋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(fēng)的上午，于10：00～11：00從每組選取相同數(shù)量的葉片，進(jìn)行CO2吸收量及葉綠素含量的測(cè)定。結(jié)果(平均值)如下表： 組號(hào) 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(shí)驗(yàn)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(qiáng)度。 (1)請(qǐng)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(shí)驗(yàn)測(cè)得的CO2 吸收量________(大于、等于、小于)光合作用過程中CO2實(shí)際消耗量，理由是________________________________________________________________________。 光合作用強(qiáng)度可通過測(cè)定CO2吸收量，也可以通過測(cè)定__________釋放量計(jì)算。 答案　(1)沒有對(duì)照組，應(yīng)另設(shè)一組不施保水劑和氮肥的作為對(duì)照組　取材方法不科學(xué)，選取的葉片還應(yīng)取自植株的相同部位　(2)提高了光合作用有關(guān)酶的含量與活性　(3)小于　實(shí)驗(yàn)測(cè)得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2實(shí)際消耗量與呼吸作用CO2釋放量之差　O2 解析　(1)本題實(shí)驗(yàn)步驟①缺少對(duì)照組；步驟②中，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，取材時(shí)應(yīng)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、NADPH的量及酶的活性等。(3)本題中實(shí)測(cè)光合作用CO2吸收量等于植物光合作用實(shí)際CO2消耗量減去細(xì)胞呼吸CO2釋放量，測(cè)定光合作用強(qiáng)度既可通過測(cè)定CO2吸收量，也可通過測(cè)定O2釋放量進(jìn)行計(jì)算。 2．平行重復(fù)原則 控制某種因素的變化幅度，在同樣情況下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果或數(shù)據(jù)更接近真實(shí)情況，避免偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。 典例2　某人擬利用下列材料用具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究較低和較高氧氣濃度對(duì)玉米光合速率的影響。請(qǐng)幫助完成下列實(shí)驗(yàn)方案。 材料用具：玉米幼苗3株，適宜濃度的完全培養(yǎng)液(含植物生長(zhǎng)的全部必需無機(jī)鹽離子)，適宜濃度的NaHCO3溶液(維持CO2含量在大氣水平)，培養(yǎng)裝置，照明燈，O2發(fā)生器等。 實(shí)驗(yàn)步驟： ①組裝培養(yǎng)裝置并編號(hào)為甲、乙、丙。培養(yǎng)裝置除規(guī)格滿足實(shí)驗(yàn)需要并方便添加物質(zhì)和取樣分析外，還應(yīng)________________。 ②向甲、乙、丙中分別加入等量且適量的完全培養(yǎng)液和NaHCO3溶液，振蕩搖勻，各放入1株玉米幼苗。 ③向裝置甲、乙中分別充入相同體積的4%O2和50%O2，丙組________________作為對(duì)照。 ④在________________條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，實(shí)驗(yàn)過程中保持培養(yǎng)液的有氧環(huán)境。 ⑤觀察記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較得出結(jié)論。 結(jié)果與結(jié)論(略)。 討論：為盡量減少實(shí)驗(yàn)的偶然誤差，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的處理應(yīng)注意： a．________________________________________________________________________； b．________________________________________________________________________。 答案?、偻该髑颐荛]?、鄢淙胂嗤w積的21%O2?、芟嗤疫m宜(的光照、溫度等)　討論：a.幼苗應(yīng)生長(zhǎng)良好且長(zhǎng)勢(shì)一致　b．進(jìn)行平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)(或每組需用多株玉米幼苗進(jìn)行實(shí)驗(yàn)) 解析　因?yàn)閷?shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄枯^低和較高氧氣濃度對(duì)玉米光合速率的影響，故裝置要求是密閉并且透光。向裝置甲、乙中分別充入相同體積的4%O2和50%O2，為了對(duì)照，丙組應(yīng)該充入相同體積的21%O2。在對(duì)植物進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，應(yīng)提供相同且適宜的環(huán)境條件，如光照、溫度等。討論：為盡量減少實(shí)驗(yàn)的偶然誤差，要注意以下兩個(gè)方面：a.幼苗應(yīng)生長(zhǎng)良好且長(zhǎng)勢(shì)一致；b.進(jìn)行平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)(或每組需用多株玉米幼苗進(jìn)行實(shí)驗(yàn))。 3．對(duì)照原則 即實(shí)驗(yàn)中設(shè)立對(duì)照組，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有說服力。通常，一個(gè)實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組是接受自變量處理的對(duì)象組；對(duì)照組是不接受自變量處理的對(duì)象組。常見對(duì)照類型分為空白對(duì)照、自身對(duì)照、條件對(duì)照和相互對(duì)照。 (1)空白對(duì)照：指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)象組，其能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說服力。 (2)自身對(duì)照：指實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組，自身對(duì)照，方法簡(jiǎn)便，關(guān)鍵是要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后現(xiàn)象變化的差異，實(shí)驗(yàn)處理前的對(duì)象狀況為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)處理后的對(duì)象變化則為實(shí)驗(yàn)組。 (3)條件對(duì)照：指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。 (4)相互對(duì)照：指不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)比對(duì)照，在等組實(shí)驗(yàn)法中，大都是運(yùn)用相互對(duì)照，其能較好地平衡和抵消了無關(guān)變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力。 典例3　為了證實(shí)“甲狀腺激素及甲狀腺抑制劑對(duì)蝌蚪發(fā)育的影響”，某同學(xué)制定下列方案： a．取兩個(gè)玻璃缸分別編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)； b．在兩個(gè)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(gè)玻璃缸中分別放入10條同時(shí)孵化出的發(fā)育狀況相同的蝌蚪； c．向1號(hào)缸投放含甲狀腺激素的飼料，2號(hào)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(shí)間觀察一次，觀察時(shí)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(biāo)紙(1 mm1 mm)上，觀察并且測(cè)量蝌蚪的體長(zhǎng)變化(前肢和后肢的生長(zhǎng)情況，尾的變化等)。 上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中，有一些明顯的設(shè)計(jì)缺陷或不足，請(qǐng)你修改并完善該設(shè)計(jì)方案。 (1)該設(shè)計(jì)方案的明顯缺陷是 ________________________________________________________________________， 因此，a過程應(yīng)該為(只需陳述修改內(nèi)容，下同)__________________________________________ ________________；c過程應(yīng)該為 ____________________________。 (2)方案中存在著引起實(shí)驗(yàn)誤差的不妥之處，d過程的不妥之處應(yīng)該改為________________________________________________________________________。 答案　(1)缺少空白對(duì)照　再加1個(gè)玻璃缸，編為3號(hào)　在3號(hào)缸內(nèi)投放普通的飼料，不加任何藥劑 (2)“一些飼料”應(yīng)改為“等量飼料” 解析　本題以“甲狀腺激素促進(jìn)幼小動(dòng)物發(fā)育”的知識(shí)為背景，綜合考查了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本原則——“對(duì)照原則”和“控制單一變量原則”。還考查了學(xué)生應(yīng)用生物學(xué)基本知識(shí)分析和解決有關(guān)問題的能力。本題應(yīng)設(shè)三組實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單一變量的原則，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要嚴(yán)格控制，如蝌蚪的大小，投放飼料和藥劑的量，否則實(shí)驗(yàn)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(qiáng)調(diào)的側(cè)重點(diǎn)不同。前者強(qiáng)調(diào)的是自變量的單一性，即實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組相比只能有一個(gè)變量；而后者強(qiáng)調(diào)的是除了自變量之外的一切對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的無關(guān)變量，必須嚴(yán)格控制在適宜條件下等量，以平衡和消除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。 典例4　某興趣小組為驗(yàn)證2,4－D對(duì)插條生根的促進(jìn)作用，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。 A．剪取同一楊樹植株上長(zhǎng)勢(shì)與長(zhǎng)度相同、部位相近且有3個(gè)芽的健壯枝條20根，隨機(jī)均分為甲、乙兩組； B．甲組每根插條上都保留3個(gè)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(qǐng)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析： (1)每組選取多根插條的目的是____________________________________。 (2)請(qǐng)指出該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩項(xiàng)不合理之處。 ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改正后，甲組起________________作用。 答案　(1)減少實(shí)驗(yàn)誤差(排除偶然因素對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響或排除無關(guān)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(duì)(或觀察記錄的指標(biāo)不對(duì))　(3)對(duì)照 解析　(1)每組選取多根插條的目的是減少實(shí)驗(yàn)誤差(排除偶然因素對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響或排除無關(guān)變量的影響)。(2)依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的等量原則和單一變量原則分析該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩項(xiàng)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(duì)(或觀察記錄的指標(biāo)不對(duì))。(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改正后，甲組起對(duì)照作用。