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2023届高三复习生物：微专题 生物实验课件
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这是一份2023届高三复习生物：微专题 生物实验课件，共60页。PPT课件主要包含了微专题1生物实验，提出问题，作出假设，设计实验，进行实验，分析结果，表达与交流，设计方案，预期结果，概念图等内容，欢迎下载使用。
实验：
纵观近5年各省自主命题以来，都以能力立意为出发点，在考试大纲四大能力 要求中，特别突出实验能力和理解能力的考查。
一.明确2023考试大纲考查的四大能力
①实验目的: 明确要干什么?②实验原理: 明确实验的依据是什么?③实验材料: 科学合理,易得.④主要步骤: 取材分组;设置变量;观察记录 ⑤做出预期或分析结果⑥观察收集实验数据⑦得出结论
2023考试大纲中关于实验能力的要求
（1）独立完成“知识内容及要求”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的活动和技能综合运用。
（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。
二.实验设计应遵循的原则
(1)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。(2)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.单一变量原则和等量原则二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，前者强调的是自变量的单一性即实验组和对照组相比只能有一个变量，而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。3.平行重复原则为减小实验误差应进行多次实验，如探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。
即所用生物材料的数量、重量、长度、种类和生理状况等方面特点要尽量相同
即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题
保温或冷却，光照或黑暗等条件都要一致。
2.单一变量原则和等量原则
某研究性学习小组选择了如下的研究课题：探究乙烯利浓度对黄瓜开雌花数量的影响 。自变量： ；因变量： ；无关变量： 。
黄瓜长势、光强、温度、水等
例如1：根据实验课题确定变量：
（０９江苏）某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。自变量： ；因变量： ；无关变量： .
温度、光照强度、叶片大小等。
例如2：根据实验课题确定变量：
为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。自变量： ；因变量： ；无关变量： 。
大白鼠的耗氧量和活动量
鼠龄、温度、药剂量等
例如3：根据实验课题确定变量：
任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学（实验中选材时也要注意选取足够多的相同的材料；记录数据时应该多次测量取平均值）
排除偶然因素对实验结果的影响，使实验结果更准确
例如1：培养液中酵母菌种群数量的变化。P选二11 （要获得较为准确的数值，减少误差，应多次记数，求平均值）
例如2：探究植物生长调节剂的应用。P选一103 （以浓度为横坐标，以根的数目或长度为纵坐标，平均生根数）
对照组：一般来说,是指保持原有状态（未做处理）或已知影响因素所造成结果的一组实验。实验组：人为改变条件（人为特别处理）或未知实验结果的一组实验。
（1）空白对照：指不做任何处理的对照组。 例如1：观察唾液淀粉酶的催化作用，向甲试管加入稀释的唾液，向乙试管加入等量的蒸馏水，一起进行37℃水浴，比较它们的变化。 这样甲为实验组，乙为对照组，即为空白对照。
例如2：探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度的实验中的“加等量清水”
实验组（DNA+二苯胺）
（2）自身对照：指实验与对照在同一对象上进行。
例如1：“植物细胞质壁分离和复原”实验中，加蔗糖溶液前的洋葱表皮细胞为对照组，加蔗糖溶液后的洋葱表皮细胞为实验组。（在清水处理下，复原后状态与质壁分离状态又形成对照 ）P一65
所以自身对照的关键是： 要观察实验处理前后实验材料的变化。
例如2：探究"酵母菌种群数量变化实验"酵母菌每天的数量变化可形成前后自身对照。P选二11
例如3：变形虫分割实验。 P一55
例如4：蝾螈受精卵横缢实验。P一55
例如5：设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照；以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照
（3）条件对照：指对照组中的实验材料虽加以某种处理，但这种处理也是作为对照，目的是增加实验的可信度。例如1：“甲状腺激素饲养小蝌蚪”的实验：
其中C组为空白对照，而B组为条件对照。
（4）相互对照：不另设对照组，几个实验组相互对照。如植物向光性的发现实验。温度对酶活性的影响. 例如1：生长素的发现（达尔文的实验）P选一91
（4）相互对照：例如2：比较过氧化氢在不同条件下的分解 P一77
对照组：实验组：自变量：无关变量：因变量：
H2O2的浓度与剂量、催化剂的浓度与剂量等
单位时间内产生气泡的多少
例如3：探究酵母菌细胞呼吸作用的方式 P一90
对比实验，A、B组均为实验组；相互对照
例如4：光合作用释放的O2来自于H2O（P一102）
例如5：生物维持pH稳定的机制 P三9
对比实验，4组生物材料均为实验组；相互对照
三、实验设计中的变量分析
又称实验变量，是研究者主动操纵的实验所探究的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量,坐标中横轴标识一般为自变量
又称反应变量,是随自变量变化而产应生反应或发生变化的变量,应具有可测性和客观性,坐标中纵轴标识一般为因变量
无关变量又称干扰变量、控制变量,是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量，实验时一般需控制无关变量适宜且相同
人为改变的变量（要研究的变量）
实验过程可能还会存在一些可变因素，对实验的结果造成影响，这些可变因素为无关变量
因（随）自变量的变化而发生变化的变量
自变量的处理方法(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。(2)“换”例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
四.实验设计的类型
实验结果是肯定的、唯一的
例如：(1)还原糖、脂肪、蛋白质的检验 P一18(2)酶的本质 P一81(3)DNA的提取与检验 P选三74
实验组 = 对照组
每一种可能的实验结果，都对应得出一个结论。结论一般和实验目的（即题设）对应。
表达形式为：如果（若）┄┄┄，则┄┄┄
先作出假设，一般有三种结果：
实验组 > 对照组
实验组 < 对照组
(1)甲、乙两组的实验变量是____________，实验中需控制的无关变量主要有__________________。(2)酵母菌产生CO2的场所是____________________。
温度、pH、培养液量、培养液浓度等
五.解题策略分析
实验设计的基本程序实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。1.实验目的(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。(2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。
某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
本实验的目的是探究_________________________________________________。
不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对不同水稻品种中H2O2酶活性的影响
2.实验原理实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。
某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA
3.实验假设假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。
某校生物实验小组要对“动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水”进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：(1)实验假设是__________________________________________。(2)请你说出作出该假设的依据：_________________________________________________________________________________________________。
动物细胞能通过渗透作用吸水或失水
动物细胞具有发生渗透作用的条件(或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差)
4.实验思路思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
答案 实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述经干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理作为实验组，另一组不作处理作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
5.实验步骤步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序：
五.解题策略分析 5.实验步骤
第一步：取材分组(或组装)
常用语言：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…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…
第二步：设置自变量(或对照处理) 即用实验变量处理(确保单一变量原则)进行对照处理
常用语言：在A组中加入“适量的”……在B组中加入“等量的”……
第三步：相同且适宜条件培养（或反应）等待实验变量发挥作用
常用语言：将两套装置放在“相同且适宜的环境中培养一段时间”(或相应方法处理，如振荡、加热等)
第四步：因变量的观察(或测量) 对实验结果的处理(现象或数据)
结果描述指标，分析对应原理，结论反映目的
①对于验证性实验，由于实验结果预期唯一，所以，结论也只有一个，那就是肯定实验目的。②对于探究性实验，对应它的多个结果，写出多个结论即可
表达形式为：如果┄┄┄，则┄┄┄。
五.解题策略分析 6.实验结果、分析及结论
例1:为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。（1）材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作要求，室温恒定。)（2）方法与步骤：_______________。（3）结果预测与分析：______________________。
①将日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠分为两组并分别标记为甲组和乙组，然后分别用耗氧量测定装置、小动物活动测定仪测定与记录大白鼠的耗氧量和活动量。
②每日用灌胃器给甲组大白鼠灌喂甲状腺激素溶液，给乙组大白鼠灌胃等量的蒸馏水。
③甲、乙两组放在相同且适宜的条件下，饲养一段时间。
④定期测量与记录甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量。
例2:为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。（1）材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作要求，室温恒定。)（2）方法与步骤：_______________。（3）结果预测与分析：______________________。
实验结果预测：未给甲状腺激素时，甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量相近。 给甲组大白鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组。
结果分析：甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使耗氧量和活动量加大。
例3：（09安徽卷）某生物兴趣小组调查发现，在黄瓜幼苗期喷洒一次乙烯利溶液（100~200mg· L-1），可促进多开雌花，提高黄瓜产量。但乙烯利浓度低于或高于这个范围时，其作用效果尚不清楚。请设计实验，探究乙烯利浓度对黄瓜开雌花数量的影响。材料用具：2~3片真叶的盆栽黄瓜幼苗若干、乙烯利溶液（300mg·L-1）、蒸馏水、喷壶……方法步骤：（1） 。（2） 。（3） 。（4）连续观察6周，记录并统计 。实验结果预测：(请在图中将预测的结果以折线的形式表示)
（1）取若干生长状况相同的黄瓜幼苗平均分成A、B、C、D四组。
（2）用蒸馏水稀释乙烯利溶液，配置成4种浓度（要求在0～100mg·L-1、100～200mg·L-1、200～300mg·L-1三个区间各至少取一种浓度）。
（3）取等量上述各浓度乙烯利溶液，用喷壶分别喷洒各组黄瓜幼苗一次。
（4）各组雌花数(或各组每株平均雌花数)
7.实验方案评价与修订
下表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)，请回答下列问题：
(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：①_______________________，②_________________________________________________________________________________________________。(2)在完成改进方案后，若实验结果为________________________________________________________________，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。
增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1 mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同
甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡
(3)如果本实验用出现—定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越_______________。(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”，你认为是否合适？_______________，原因是____________________________________________________________________
过氧化氢会随温度升高分解速度加快，从而对实验结果造成干扰
某生物小组探究温度对酶活性的影响，用α－淀粉酶溶液和淀粉溶液作为实验材料，设计实验，回答下列相关问题。实验步骤：Ⅰ.取6支试管编号，分别加入2 mL的淀粉溶液。Ⅱ.在上述6支试管中分别加入1 mL的α－淀粉酶溶液。Ⅲ.迅速将6支试管分别放入0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃的水浴锅中保温5 min。Ⅳ.取出试管，各加入等量且适量的斐林试剂，将每支试管放在60 ℃的水浴锅中加热1 min，观察各试管溶液中的颜色变化。
(1)请指出上述实验方案中存在的两处错误，并加以改正。①________________________________________________________________；改正：______________________________________________________________________________________________________。②_________________________________________________；改正：_______________________________________________________________________。(2)α－淀粉酶是一种内切酶，以随机的方式从淀粉分子内部随机水解，β－淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。右图为β－淀粉酶在淀粉、Ca2＋影响下的热稳定性测定结果绘制的曲线图。
β－淀粉酶在50 ℃条件下的热稳定性
在没有达到设定温度前，α－淀粉酶和淀粉已经发生反应，造成实验结果不准确
应将淀粉溶液和α－淀粉酶溶液分别在6种设定温度下保温5 min，混合后在各自设定的温度下继续保温相同且适宜的时间
第Ⅳ步中，用斐林试剂鉴别还原糖，水浴加热干扰实验
第Ⅳ步中，将斐林试剂改为碘液，不用水浴加热，观察各试管溶液中的颜色变化
1.(2023·广东茂名调研)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.T2噬菌体侵染细菌实验中，用35S、32P标记同一噬菌体的蛋白质和DNA
2.(2023·厦门外国语学校质检)为探究“影响胶原蛋白酶活性的因素”，某生物兴趣小组设计了一个实验方案，如表所示。回答下列问题：
(1)实验方案中①②处分别为________________、________________。(2)本实验的自变量是________________，无关变量有______________________________________________________________________(至少答出两点)。(3)用双缩脲试剂检测上述4组实验后的溶液，溶液呈现紫色的试管有________。(4)为便于观察记录实验现象，需对蛋白质X进行特殊处理，使其__________________________________________，实验就可以通过观察_________________________________________________________________________________________________推断酶活性的大小。
胶原蛋白酶的用量或浓度、蛋白质X的用量、保温时间(答出任意两点即可)
凝固成块状(答出“呈现块状”即可)
单位时间或相同时间内蛋白块大小的变化情况(或记录蛋白块消失所需的时间，必须有“时间”这一关键词)
3.(2023·山东菏泽期末)某生物小组探究温度对酶活性的影响，用α－淀粉酶溶液和淀粉溶液作为实验材料，设计实验，回答下列相关问题。实验步骤：Ⅰ.取6支试管编号，分别加入2 mL的淀粉溶液。Ⅱ.在上述6支试管中分别加入1 mL的α－淀粉酶溶液。Ⅲ.迅速将6支试管分别放入0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃的水浴锅中保温5 min。Ⅳ.取出试管，各加入等量且适量的斐林试剂，将每支试管放在60 ℃的水浴锅中加热1 min，观察各试管溶液中的颜色变化。
①根据题意分析，把淀粉主要水解成麦芽糖的酶为__________。②分析图形，2%淀粉在处理50 min前对β－淀粉酶活性的影响情况是_________________________________________________________________________________________；更有利于较长时间维持β－淀粉酶的热稳定性的条件是______________________。
2%淀粉在处理前50 min能提高β－淀粉酶的活性，且该淀粉酶的活性随处理时间先增强后减弱
4.(2023·山东枣庄质检)枸杞为药食同源的植物，生产枸杞鲜果果汁过程中易发生酶促褐变，影响其外观、风味甚至导致营养损失。多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质。请回答下列问题：(1)为了防止枸杞果汁发生褐变，应________(填“升高”或“降低”)枸杞果实细胞中PPO的活性，酶活性是指_____________________________________。(2)将枸杞鲜果快速研磨，离心后得到多酚氧化酶(PPO)粗提取液，必须在低温下处理和保存的原因是____________________________________________________________________。
酶对化学反应的催化效率
低温下酶的空间结构稳定，酶活性低，且在适宜温度下酶的活性可恢复
(3)研究小组开展食品添加剂对多酚氧化酶(PPO)活性影响的实验，结果如图所示。据图可知，两种食品添加剂均可________多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，并选用____________作添加剂处理鲜枸杞效果更好。
(4)短时(3 min)高温处理也可抑制褐变，但高温会破坏果汁中某些营养成分。请你提出一种实验思路，探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度：___________________________________________________________________________________________。
设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量
11.(2023·江苏连云港调研)为探究淀粉酶活性与水稻发芽速度的关系，某生物兴趣小组选择萌发速度快(盐恢888)、萌发速度中等(南粳46)、萌发速度慢(海水稻)三个品种进行如下实验。步骤一：取相等质量、生长状况相同的盐恢888、南粳46、海水稻发芽种子各2 g，与1 g石英砂混合，置研钵中，加8 mL蒸馏水研磨，3 500 rpm离心10分钟，获取粗酶液。步骤二：取若干支干净试管，依次编号，各加入1 mL粗酶液。
回答下列问题。(1)步骤③中加样液为____________，步骤④中加0.4 ml/LNaOH溶液的目的是_____________。(2)使用双缩脲试剂________(填“可以”或“不可以”)准确测定种子中淀粉酶的含量，理由是________________________________________。(3)从代谢的角度分析，盐恢888水稻种子萌发速度快的原因_________________________________________________________________，有助于提高呼吸作用，为水稻种子的萌发提供物质和能量保证。
种子中除淀粉酶外还含有其他蛋白质
高活性的淀粉酶使种子内部的淀粉水解，导致种子中的可溶性糖含量增加
(4)淀粉酶活性的测定可采用比色法。由于麦芽糖能将3，5－二硝基水杨酸还原成橙红色化合物，且在一定范围内的浓度与颜色成正比。以每克样品每分钟催化产生1 g还原糖定义为1个酶活力单位(U)。有同学质疑“实验中颜色变化可能来源于萌发种子中本身含有的麦芽糖，不一定和淀粉酶有关。”针对此质疑，应该设计的对照组实验为_______________________________________________________________________________。
用相同体积的蒸馏水替换反应体系中的淀粉溶液，再用相同的方法测定淀粉酶活性
实验：
纵观近5年各省自主命题以来，都以能力立意为出发点，在考试大纲四大能力 要求中，特别突出实验能力和理解能力的考查。
一.明确2023考试大纲考查的四大能力
①实验目的: 明确要干什么?②实验原理: 明确实验的依据是什么?③实验材料: 科学合理,易得.④主要步骤: 取材分组;设置变量;观察记录 ⑤做出预期或分析结果⑥观察收集实验数据⑦得出结论
2023考试大纲中关于实验能力的要求
（1）独立完成“知识内容及要求”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的活动和技能综合运用。
（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。
二.实验设计应遵循的原则
(1)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。(2)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.单一变量原则和等量原则二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，前者强调的是自变量的单一性即实验组和对照组相比只能有一个变量，而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。3.平行重复原则为减小实验误差应进行多次实验，如探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的实验中，每次计数都要重复至少3次。
即所用生物材料的数量、重量、长度、种类和生理状况等方面特点要尽量相同
即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题
保温或冷却，光照或黑暗等条件都要一致。
2.单一变量原则和等量原则
某研究性学习小组选择了如下的研究课题：探究乙烯利浓度对黄瓜开雌花数量的影响 。自变量： ；因变量： ；无关变量： 。
黄瓜长势、光强、温度、水等
例如1：根据实验课题确定变量：
（０９江苏）某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。自变量： ；因变量： ；无关变量： .
温度、光照强度、叶片大小等。
例如2：根据实验课题确定变量：
为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。自变量： ；因变量： ；无关变量： 。
大白鼠的耗氧量和活动量
鼠龄、温度、药剂量等
例如3：根据实验课题确定变量：
任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学（实验中选材时也要注意选取足够多的相同的材料；记录数据时应该多次测量取平均值）
排除偶然因素对实验结果的影响，使实验结果更准确
例如1：培养液中酵母菌种群数量的变化。P选二11 （要获得较为准确的数值，减少误差，应多次记数，求平均值）
例如2：探究植物生长调节剂的应用。P选一103 （以浓度为横坐标，以根的数目或长度为纵坐标，平均生根数）
对照组：一般来说,是指保持原有状态（未做处理）或已知影响因素所造成结果的一组实验。实验组：人为改变条件（人为特别处理）或未知实验结果的一组实验。
（1）空白对照：指不做任何处理的对照组。 例如1：观察唾液淀粉酶的催化作用，向甲试管加入稀释的唾液，向乙试管加入等量的蒸馏水，一起进行37℃水浴，比较它们的变化。 这样甲为实验组，乙为对照组，即为空白对照。
例如2：探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度的实验中的“加等量清水”
实验组（DNA+二苯胺）
（2）自身对照：指实验与对照在同一对象上进行。
例如1：“植物细胞质壁分离和复原”实验中，加蔗糖溶液前的洋葱表皮细胞为对照组，加蔗糖溶液后的洋葱表皮细胞为实验组。（在清水处理下，复原后状态与质壁分离状态又形成对照 ）P一65
所以自身对照的关键是： 要观察实验处理前后实验材料的变化。
例如2：探究"酵母菌种群数量变化实验"酵母菌每天的数量变化可形成前后自身对照。P选二11
例如3：变形虫分割实验。 P一55
例如4：蝾螈受精卵横缢实验。P一55
例如5：设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照；以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照
（3）条件对照：指对照组中的实验材料虽加以某种处理，但这种处理也是作为对照，目的是增加实验的可信度。例如1：“甲状腺激素饲养小蝌蚪”的实验：
其中C组为空白对照，而B组为条件对照。
（4）相互对照：不另设对照组，几个实验组相互对照。如植物向光性的发现实验。温度对酶活性的影响. 例如1：生长素的发现（达尔文的实验）P选一91
（4）相互对照：例如2：比较过氧化氢在不同条件下的分解 P一77
对照组：实验组：自变量：无关变量：因变量：
H2O2的浓度与剂量、催化剂的浓度与剂量等
单位时间内产生气泡的多少
例如3：探究酵母菌细胞呼吸作用的方式 P一90
对比实验，A、B组均为实验组；相互对照
例如4：光合作用释放的O2来自于H2O（P一102）
例如5：生物维持pH稳定的机制 P三9
对比实验，4组生物材料均为实验组；相互对照
三、实验设计中的变量分析
又称实验变量，是研究者主动操纵的实验所探究的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量,坐标中横轴标识一般为自变量
又称反应变量,是随自变量变化而产应生反应或发生变化的变量,应具有可测性和客观性,坐标中纵轴标识一般为因变量
无关变量又称干扰变量、控制变量,是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量，实验时一般需控制无关变量适宜且相同
人为改变的变量（要研究的变量）
实验过程可能还会存在一些可变因素，对实验的结果造成影响，这些可变因素为无关变量
因（随）自变量的变化而发生变化的变量
自变量的处理方法(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。(2)“换”例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
四.实验设计的类型
实验结果是肯定的、唯一的
例如：(1)还原糖、脂肪、蛋白质的检验 P一18(2)酶的本质 P一81(3)DNA的提取与检验 P选三74
实验组 = 对照组
每一种可能的实验结果，都对应得出一个结论。结论一般和实验目的（即题设）对应。
表达形式为：如果（若）┄┄┄，则┄┄┄
先作出假设，一般有三种结果：
实验组 > 对照组
实验组 < 对照组
(1)甲、乙两组的实验变量是____________，实验中需控制的无关变量主要有__________________。(2)酵母菌产生CO2的场所是____________________。
温度、pH、培养液量、培养液浓度等
五.解题策略分析
实验设计的基本程序实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。1.实验目的(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。(2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。
某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
本实验的目的是探究_________________________________________________。
不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对不同水稻品种中H2O2酶活性的影响
2.实验原理实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。
某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA
3.实验假设假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。
某校生物实验小组要对“动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水”进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：(1)实验假设是__________________________________________。(2)请你说出作出该假设的依据：_________________________________________________________________________________________________。
动物细胞能通过渗透作用吸水或失水
动物细胞具有发生渗透作用的条件(或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧具有浓度差)
4.实验思路思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
答案 实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述经干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理作为实验组，另一组不作处理作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
5.实验步骤步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序：
五.解题策略分析 5.实验步骤
第一步：取材分组(或组装)
常用语言：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…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…
第二步：设置自变量(或对照处理) 即用实验变量处理(确保单一变量原则)进行对照处理
常用语言：在A组中加入“适量的”……在B组中加入“等量的”……
第三步：相同且适宜条件培养（或反应）等待实验变量发挥作用
常用语言：将两套装置放在“相同且适宜的环境中培养一段时间”(或相应方法处理，如振荡、加热等)
第四步：因变量的观察(或测量) 对实验结果的处理(现象或数据)
结果描述指标，分析对应原理，结论反映目的
①对于验证性实验，由于实验结果预期唯一，所以，结论也只有一个，那就是肯定实验目的。②对于探究性实验，对应它的多个结果，写出多个结论即可
表达形式为：如果┄┄┄，则┄┄┄。
五.解题策略分析 6.实验结果、分析及结论
例1:为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。（1）材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作要求，室温恒定。)（2）方法与步骤：_______________。（3）结果预测与分析：______________________。
①将日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠分为两组并分别标记为甲组和乙组，然后分别用耗氧量测定装置、小动物活动测定仪测定与记录大白鼠的耗氧量和活动量。
②每日用灌胃器给甲组大白鼠灌喂甲状腺激素溶液，给乙组大白鼠灌胃等量的蒸馏水。
③甲、乙两组放在相同且适宜的条件下，饲养一段时间。
④定期测量与记录甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量。
例2:为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。（1）材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作要求，室温恒定。)（2）方法与步骤：_______________。（3）结果预测与分析：______________________。
实验结果预测：未给甲状腺激素时，甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量相近。 给甲组大白鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组。
结果分析：甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使耗氧量和活动量加大。
例3：（09安徽卷）某生物兴趣小组调查发现，在黄瓜幼苗期喷洒一次乙烯利溶液（100~200mg· L-1），可促进多开雌花，提高黄瓜产量。但乙烯利浓度低于或高于这个范围时，其作用效果尚不清楚。请设计实验，探究乙烯利浓度对黄瓜开雌花数量的影响。材料用具：2~3片真叶的盆栽黄瓜幼苗若干、乙烯利溶液（300mg·L-1）、蒸馏水、喷壶……方法步骤：（1） 。（2） 。（3） 。（4）连续观察6周，记录并统计 。实验结果预测：(请在图中将预测的结果以折线的形式表示)
（1）取若干生长状况相同的黄瓜幼苗平均分成A、B、C、D四组。
（2）用蒸馏水稀释乙烯利溶液，配置成4种浓度（要求在0～100mg·L-1、100～200mg·L-1、200～300mg·L-1三个区间各至少取一种浓度）。
（3）取等量上述各浓度乙烯利溶液，用喷壶分别喷洒各组黄瓜幼苗一次。
（4）各组雌花数(或各组每株平均雌花数)
7.实验方案评价与修订
下表是某小组为探究“过氧化氢酶的活性是否受pH的影响”而设计的实验操作步骤(猪肝中含有过氧化氢酶)，请回答下列问题：
(1)上述操作步骤中存在明显的缺陷，请写出改进方案：①_______________________，②_________________________________________________________________________________________________。(2)在完成改进方案后，若实验结果为________________________________________________________________，则说明过氧化氢酶的活性受pH的影响。
增加丙试管，在加入盐酸或氢氧化钠的步骤中换为加入1 mL蒸馏水，其他步骤与修正后的步骤相同
甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生大量的气泡
(3)如果本实验用出现—定气泡数量所需要的时间来表示酶的活性，那么所需的时间越长，酶的活性越_______________。(4)如果将本实验的自变量换成温度来探究“过氧化氢酶的活性是否受温度的影响”，你认为是否合适？_______________，原因是____________________________________________________________________
过氧化氢会随温度升高分解速度加快，从而对实验结果造成干扰
某生物小组探究温度对酶活性的影响，用α－淀粉酶溶液和淀粉溶液作为实验材料，设计实验，回答下列相关问题。实验步骤：Ⅰ.取6支试管编号，分别加入2 mL的淀粉溶液。Ⅱ.在上述6支试管中分别加入1 mL的α－淀粉酶溶液。Ⅲ.迅速将6支试管分别放入0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃的水浴锅中保温5 min。Ⅳ.取出试管，各加入等量且适量的斐林试剂，将每支试管放在60 ℃的水浴锅中加热1 min，观察各试管溶液中的颜色变化。
(1)请指出上述实验方案中存在的两处错误，并加以改正。①________________________________________________________________；改正：______________________________________________________________________________________________________。②_________________________________________________；改正：_______________________________________________________________________。(2)α－淀粉酶是一种内切酶，以随机的方式从淀粉分子内部随机水解，β－淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。右图为β－淀粉酶在淀粉、Ca2＋影响下的热稳定性测定结果绘制的曲线图。
β－淀粉酶在50 ℃条件下的热稳定性
在没有达到设定温度前，α－淀粉酶和淀粉已经发生反应，造成实验结果不准确
应将淀粉溶液和α－淀粉酶溶液分别在6种设定温度下保温5 min，混合后在各自设定的温度下继续保温相同且适宜的时间
第Ⅳ步中，用斐林试剂鉴别还原糖，水浴加热干扰实验
第Ⅳ步中，将斐林试剂改为碘液，不用水浴加热，观察各试管溶液中的颜色变化
1.(2023·广东茂名调研)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.T2噬菌体侵染细菌实验中，用35S、32P标记同一噬菌体的蛋白质和DNA
2.(2023·厦门外国语学校质检)为探究“影响胶原蛋白酶活性的因素”，某生物兴趣小组设计了一个实验方案，如表所示。回答下列问题：
(1)实验方案中①②处分别为________________、________________。(2)本实验的自变量是________________，无关变量有______________________________________________________________________(至少答出两点)。(3)用双缩脲试剂检测上述4组实验后的溶液，溶液呈现紫色的试管有________。(4)为便于观察记录实验现象，需对蛋白质X进行特殊处理，使其__________________________________________，实验就可以通过观察_________________________________________________________________________________________________推断酶活性的大小。
胶原蛋白酶的用量或浓度、蛋白质X的用量、保温时间(答出任意两点即可)
凝固成块状(答出“呈现块状”即可)
单位时间或相同时间内蛋白块大小的变化情况(或记录蛋白块消失所需的时间，必须有“时间”这一关键词)
3.(2023·山东菏泽期末)某生物小组探究温度对酶活性的影响，用α－淀粉酶溶液和淀粉溶液作为实验材料，设计实验，回答下列相关问题。实验步骤：Ⅰ.取6支试管编号，分别加入2 mL的淀粉溶液。Ⅱ.在上述6支试管中分别加入1 mL的α－淀粉酶溶液。Ⅲ.迅速将6支试管分别放入0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃的水浴锅中保温5 min。Ⅳ.取出试管，各加入等量且适量的斐林试剂，将每支试管放在60 ℃的水浴锅中加热1 min，观察各试管溶液中的颜色变化。
①根据题意分析，把淀粉主要水解成麦芽糖的酶为__________。②分析图形，2%淀粉在处理50 min前对β－淀粉酶活性的影响情况是_________________________________________________________________________________________；更有利于较长时间维持β－淀粉酶的热稳定性的条件是______________________。
2%淀粉在处理前50 min能提高β－淀粉酶的活性，且该淀粉酶的活性随处理时间先增强后减弱
4.(2023·山东枣庄质检)枸杞为药食同源的植物，生产枸杞鲜果果汁过程中易发生酶促褐变，影响其外观、风味甚至导致营养损失。多酚氧化酶(PPO)可催化多酚类物质(无色)生成褐色醌类物质。请回答下列问题：(1)为了防止枸杞果汁发生褐变，应________(填“升高”或“降低”)枸杞果实细胞中PPO的活性，酶活性是指_____________________________________。(2)将枸杞鲜果快速研磨，离心后得到多酚氧化酶(PPO)粗提取液，必须在低温下处理和保存的原因是____________________________________________________________________。
酶对化学反应的催化效率
低温下酶的空间结构稳定，酶活性低，且在适宜温度下酶的活性可恢复
(3)研究小组开展食品添加剂对多酚氧化酶(PPO)活性影响的实验，结果如图所示。据图可知，两种食品添加剂均可________多酚氧化酶(PPO)的相对酶活性，并选用____________作添加剂处理鲜枸杞效果更好。
(4)短时(3 min)高温处理也可抑制褐变，但高温会破坏果汁中某些营养成分。请你提出一种实验思路，探究既能有效防止褐变，又能保留营养成分的最佳温度：___________________________________________________________________________________________。
设置一系列高温的温度梯度，短时间处理后，分别测定PPO相对酶活性和某些营养成分的含量
11.(2023·江苏连云港调研)为探究淀粉酶活性与水稻发芽速度的关系，某生物兴趣小组选择萌发速度快(盐恢888)、萌发速度中等(南粳46)、萌发速度慢(海水稻)三个品种进行如下实验。步骤一：取相等质量、生长状况相同的盐恢888、南粳46、海水稻发芽种子各2 g，与1 g石英砂混合，置研钵中，加8 mL蒸馏水研磨，3 500 rpm离心10分钟，获取粗酶液。步骤二：取若干支干净试管，依次编号，各加入1 mL粗酶液。
回答下列问题。(1)步骤③中加样液为____________，步骤④中加0.4 ml/LNaOH溶液的目的是_____________。(2)使用双缩脲试剂________(填“可以”或“不可以”)准确测定种子中淀粉酶的含量，理由是________________________________________。(3)从代谢的角度分析，盐恢888水稻种子萌发速度快的原因_________________________________________________________________，有助于提高呼吸作用，为水稻种子的萌发提供物质和能量保证。
种子中除淀粉酶外还含有其他蛋白质
高活性的淀粉酶使种子内部的淀粉水解，导致种子中的可溶性糖含量增加
(4)淀粉酶活性的测定可采用比色法。由于麦芽糖能将3，5－二硝基水杨酸还原成橙红色化合物，且在一定范围内的浓度与颜色成正比。以每克样品每分钟催化产生1 g还原糖定义为1个酶活力单位(U)。有同学质疑“实验中颜色变化可能来源于萌发种子中本身含有的麦芽糖，不一定和淀粉酶有关。”针对此质疑，应该设计的对照组实验为_______________________________________________________________________________。
用相同体积的蒸馏水替换反应体系中的淀粉溶液，再用相同的方法测定淀粉酶活性
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