高考生物考前3個月專題復(fù)習(xí) 專題13 ?？紝嶒灱寄?考點37 準(zhǔn)確理解應(yīng)用實驗基本原則

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專題13 ?？紝嶒灱寄? [直擊考綱]　1.具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。2.具有對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，包括運(yùn)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(xué)研究方法。3.能對一些簡單的實驗方案做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂。 考點37　準(zhǔn)確理解應(yīng)用實驗基本原則 1．科學(xué)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(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“保水劑和氮肥對小麥光合作用的影響”，進(jìn)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(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(qiáng)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(qiáng)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(yīng)另設(shè)一組不施保水劑和氮肥的作為對照組　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(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、[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(xì)胞呼吸CO2釋放量，測定光合作用強(qiáng)度既可通過測定CO2吸收量，也可通過測定O2釋放量進(jìn)行計算。 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(xué)擬驗證不同溫度對植物光合作用效率的影響，設(shè)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(yīng)一致 (2)每個溫度條件下至少有3個平行重復(fù)實驗 3．對照原則 即實驗中設(shè)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(qiáng)說服力。 (2)自身對照：指實驗與對照在同一對象上進(jìn)行，即不另設(shè)對照組，自身對照，方法簡便，關(guān)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(shè)所給定的實驗變量。 (4)相互對照：指不另設(shè)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(yùn)用相互對照，其能較好地平衡和抵消無關(guān)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(xué)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(biāo)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(shè)計方案中，有一些明顯的設(shè)計缺陷或不足，請你修改并完善該設(shè)計方案。 (1)該設(shè)計方案的明顯缺陷是___________________________________________________， 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驗誤差的不妥之處，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(yīng)改為“等量飼料” 解析　本題以“甲狀腺激素促進(jìn)幼小動物發(fā)育”的知識為背景，綜合考查了實驗設(shè)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(xué)生應(yīng)用生物學(xué)基本知識分析和解決有關(guān)問題的能力。本題應(yīng)設(shè)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(shè)計應(yīng)遵循單一變量的原則，對實驗條件要嚴(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(qiáng)調(diào)的側(cè)重點不同。前者強(qiáng)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(qiáng)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(guān)變量，必須嚴(yán)格控制在適宜且等量條件下，以平衡和消除無關(guān)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(jìn)作用，進(jìn)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(jī)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(jìn)行分析： (1)每組選取多根插條的目的是_____________________________________________。 (2)請指出該實驗設(shè)計的兩項不合理之處： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (3)實驗設(shè)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(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)　②觀察、記錄插條上芽的數(shù)量不對(或觀察記錄的指標(biāo)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(guān)變量的影響)。(2)依據(jù)實驗設(shè)計的等量原則和單一變量原則分析該實驗設(shè)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(biāo)不對)。(3)實驗設(shè)計改正后，甲組起對照作用。