拓展微課實驗步驟的設(shè)計與實驗方案的評價與修訂專題講解難點一實驗步驟的設(shè)計 1.實驗設(shè)計方案的流程圖2.實驗設(shè)計的一般步驟(1)取材、分組、編號:取材時要注意數(shù)量和生理狀態(tài)及發(fā)育狀態(tài)相同;用具要相同等。(2)相同處理和不同處理:根據(jù)實驗變量設(shè)置對照(注意:單一因素不同,其他因素相同且最適)。(3)進一步的相同處理:其他因素相同且最適的繼續(xù)處理。(4)檢測、觀察、統(tǒng)計、比較:必須找出具體的觀察和記錄對象,觀察、記錄、統(tǒng)計、比較實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象?！镜漕}示導】1.為了驗證赤霉素能促進某大豆品種植株增高,請用所給的實驗材料,完成下列實驗步驟并回答下列問題:實驗材料:具2片真葉且長勢相同的該品種大豆幼苗若干、完全培養(yǎng)液、蒸餾水、適宜濃度的赤霉素溶液、噴壺等。實驗步驟:(1)將上述大豆幼苗平均分成A、B兩組。A組為對照組,B組為實驗組,分別置于等量的完全培養(yǎng)液中培養(yǎng)。(2)用噴壺分別將適量蒸餾水和噴灑在A、B兩組幼苗上。(3)將兩組幼苗置于的條件下培養(yǎng),一段時間后,測定兩組植株的(平均)高度。預測實驗結(jié)果:。答案實驗步驟:(2)等量的適宜濃度的赤霉素溶液 (3)相同且適宜預測實驗結(jié)果:A組(對照組)植株的平均高度小于B組(實驗組)植株的平均高度解析 根據(jù)實驗的一般步驟,要對兩組幼苗進行不同處理,即用噴壺分別將適量蒸餾水和等量的適宜濃度的赤霉素溶液噴灑在A、B兩組幼苗上;根據(jù)步驟(3),需觀察實驗的因變量,即兩組植株的高度。赤霉素有促進細胞伸長使植株增高的作用,用赤霉素處理植株后,可以顯著增加植株的高度,故預測實驗結(jié)果:A組植株比B組矮。2.欲用手術(shù)切除法研究甲狀腺的功能,請根據(jù)以下提供的實驗材料,以小鼠的體長和耗氧量作為測量指標,提出實驗思路,預測實驗結(jié)果,并進行分析與討論。實驗材料:若干只幼年小鼠。(要求與說明:具體手術(shù)過程不作要求,實驗條件適宜)請回答:(1)實驗思路:。(2)預測實驗結(jié)果(設(shè)計一個坐標系,用曲線表示預測的實驗結(jié)果):(3)分析與討論:用耗氧量作為檢測指標的依據(jù)是。切除甲狀腺后,小鼠體長變化的原因是。答案 (1)實驗開始時,測定每只小鼠的耗氧量和體長,并記錄 將若干只幼年小鼠分為兩組,A組切除甲狀腺,B組手術(shù)但不切除甲狀腺(假手術(shù)) 實驗中每隔一段時間,分別測定每只小鼠的耗氧量和體長,并記錄 對測得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析(2) (3)甲狀腺分泌的甲狀腺激素能促進新陳代謝,代謝過程需要消耗氧甲狀腺激素能促進生長發(fā)育,切除甲狀腺后,甲狀腺激素缺乏,小鼠生長發(fā)育停滯解析 (1)依題意可知:本實驗的目的是用手術(shù)切除法研究甲狀腺的功能,實際上是研究甲狀腺激素與生物新陳代謝的關(guān)系,因此自變量是甲狀腺激素的有無,因變量為小鼠的新陳代謝和生長發(fā)育情況,檢測指標是小鼠的耗氧量和體長。依據(jù)實驗設(shè)計的對照原則和單一變量原則,本實驗思路如下:實驗開始時,測定每只小鼠的耗氧量和體長,并記錄。將若干只幼年小鼠分為兩組,A組切除甲狀腺,B組手術(shù)但不切除甲狀腺(假手術(shù))。實驗中每隔一段時間,分別測定每只小鼠的耗氧量和體長,并記錄。對測得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。(2)甲狀腺分泌甲狀腺激素,甲狀腺激素能促進細胞代謝,增加耗氧量;此外還能促進生長發(fā)育,使動物的體長增加。A組小鼠切除了甲狀腺,因缺乏甲狀腺激素,所以不能正常生長發(fā)育,耗氧量降低,體長不增長;B組小鼠沒有切除甲狀腺,甲狀腺激素含量正常,其耗氧量應該穩(wěn)定不變,體長應該逐漸增長。預測的實驗結(jié)果的曲線圖見答案。(3)甲狀腺分泌的甲狀腺激素能促進新陳代謝,代謝過程需要消耗氧,而代謝越旺盛耗氧量越多,所以可用耗氧量作為檢測指標。甲狀腺激素能促進生長發(fā)育,切除甲狀腺后,甲狀腺激素缺乏,小鼠生長發(fā)育停滯?！镜漕}示導】3.某科研人員為了探究生長素類似物萘乙酸對蘿卜幼苗生長的影響做了如下實驗:將長勢一致的蘿卜幼苗隨機分為若干組,每組1株。 配制四組不同濃度的萘乙酸溶液:A=2.500 mg/L、B=3.125 mg/L、C=4.165 mg/L、D=6.250 mg/L。用不同濃度的萘乙酸溶液分別處理四組蘿卜幼苗,并置于相同且適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間,對幼苗葉綠素含量進行測量,結(jié)果如圖8-27-28所示:圖8-27-28 (1)據(jù)圖可知,隨著萘乙酸濃度的升高,蘿卜幼苗的葉綠素含量逐漸。(2)有人指出本實驗的操作步驟均存在缺陷,不僅無法證明萘乙酸的作用,也不能保證實驗數(shù)據(jù)的準確性。請你提出修改意見: 。(3)本實驗還獲取了不同濃度萘乙酸對樣品中可溶性蛋白含量的有關(guān)數(shù)據(jù),如下表:組別 樣品鮮重(g)單位質(zhì)量樣品鮮重中可溶性蛋白含量(mg/g)A0.5111.05B0.5111.03C0.5610.82D0.5410.06E0.619.97注:E用等量蒸餾水處理。由數(shù)據(jù)分析可以得出,單位質(zhì)量樣品鮮重中可溶性蛋白含量最高的組別是。表中數(shù)據(jù)(填“支持”或“不支持”)萘乙酸能夠增高蘿卜幼苗單位質(zhì)量中蛋白質(zhì)含量的結(jié)論,原因是。欲確定使用萘乙酸的最適濃度,應該在濃度范圍內(nèi)設(shè)計實驗進一步確定其精確值。答案 (1)增加 (2)將1株改為10株(或其他合理答案)增加空白對照組,即用蒸餾水處理(3)A支持用萘乙酸處理的組別中可溶性蛋白含量均高于對照組03.125 mg/L解析 (1)據(jù)圖可知,隨著萘乙酸濃度的升高,蘿卜幼苗的葉綠素含量逐漸增加。(2)步驟中,每組1株幼苗,存在偶然性,應將1株改為10株;實驗設(shè)計要遵循對照原則,該實驗還缺少對照組,因此應該增加空白對照組,即用蒸餾水處理。(3)由表中數(shù)據(jù)可知,A組單位質(zhì)量樣品鮮重中可溶性蛋白含量最高。AD組單位質(zhì)量樣品鮮重中可溶性蛋白含量均比對照組高,由此可見,表中數(shù)據(jù)支持萘乙酸能夠增高蘿卜幼苗單位質(zhì)量中蛋白質(zhì)含量的結(jié)論。欲確定使用萘乙酸的最適濃度,應該在03.125 mg/L濃度范圍內(nèi)縮小濃度梯度進一步進行實驗。4.某同學由溫度能影響酶的活性聯(lián)想到溫度能否影響甲狀腺激素的活性。為了探索這一問題,他做了一個實驗。在下述實驗步驟(1)(2)(3)中各有一處錯誤或不妥之處,請改正。(1)取三只相同的潔凈玻璃缸,編上號,分別裝上等量的蒸餾水、河水、自來水。(2)取發(fā)育狀況不同的15只蝌蚪,分成三等份,分別放入A、B、C號玻璃缸中,三只玻璃缸放在相同的適宜外界條件下培養(yǎng)。(3)每天同時向A、B、C三只玻璃缸分別投入普通飼料、甲狀腺激素制劑拌勻的飼料、用60 溫水處理1小時的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料。(4)過幾天比較蝌蚪的發(fā)育狀況。改正: (1) ; (2) ; (3)。 答案 (1)“蒸餾水、河水、自來水”改為“河水”(2)“發(fā)育狀況不同的15只蝌蚪”改為“發(fā)育狀況相同的15只蝌蚪”(3)“投入”后加“等量”解析 該實驗有兩組對照實驗,一組是A與B號對照,實驗變量是甲狀腺激素的有無,通過蝌蚪發(fā)育成青蛙所需時間的長短來確定甲狀腺激素生理活性對蝌蚪生長發(fā)育的影響;另一組是B與C號對照,實驗變量是溫度,通過蝌蚪發(fā)育成青蛙所需時間的長短來確定溫度對甲狀腺激素生理活性的影響。(1)取三只相同的潔凈玻璃缸,編上號,分別裝上等量的河水。(2)取發(fā)育狀況相同的15只蝌蚪,分成三等份,分別放入A、B、C號玻璃缸中,三只玻璃缸放在相同的適宜外界條件下培養(yǎng)。(3)每天同時向A、B、C號玻璃缸中分別投入等量的普通飼料、甲狀腺激素制劑拌勻的飼料、用60 溫水處理1小時的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料。跟蹤訓練1.某生物興趣小組的同學設(shè)計實驗對“過量使用生長激素可降低胰島B細胞分泌胰島素的能力”進行驗證。實驗材料:健康小鼠若干只、葡萄糖溶液、生長激素溶液、胰島素溶液、生理鹽水、血糖含量檢測儀、注射器等。實驗思路:將健康小鼠隨機均分為甲、乙兩組:給兩組小鼠口服一定量的葡萄糖溶液,適當時間后測血糖濃度,記為甲a 、乙a。給甲組小鼠,乙組注射等量的生理鹽水。一段時間后,檢測兩組小鼠的血糖含量,記為甲b、乙b。為使實驗更加科學合理,再給甲組,乙組注射等量的生理鹽水。一段時間后,檢測兩組小鼠的血糖含量,記為甲c、乙c。預期結(jié)果:甲b乙b,甲c甲b。 (填“”或“=”)解析 實驗中應遵循單一變量原則,因為驗證的是過量使用生長激素可降低胰島B細胞分泌胰島素的能力,故應給甲組(實驗組)注射過量的生長激素溶液,為了排除無關(guān)變量的影響,過段時間后再給小鼠注射一定量的胰島素溶液,過量使用生長激素可降低胰島素的含量,預期結(jié)果應是甲b乙b,注射胰島素后血糖濃度降低,應是甲c甲b。2.研究結(jié)果表明:除草劑2,4-D的使用對土壤生物群落中真菌數(shù)量有著明顯影響,當2,4-D濃度為5 mg/kg時,土壤中真菌數(shù)量沒有明顯改變;當2,4-D濃度為25 mg/kg時,真菌數(shù)量明顯下降但能逐漸恢復;當2,4-D濃度等于或超過50 mg/kg時,真菌數(shù)量明顯下降且無法恢復。請根據(jù)以下提供的實驗材料對上述結(jié)果進行驗證。實驗材料:未使用除草劑2,4-D的土壤、濃度為50 mg/kg的2,4-D溶液、蒸餾水、培養(yǎng)皿若干個、血細胞計數(shù)板、顯微鏡。(要求與說明:真菌計數(shù)的具體操作過程不作要求;實驗條件適宜)請回答:(1)實驗思路: 。 。 。(2)預測實驗結(jié)果(設(shè)計一個坐標,用曲線圖表示檢測結(jié)果): (3)該實驗還可以利用(儀器)測定溶液的混濁度,來估算真菌的數(shù)量。(4)該實驗對指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。請從生態(tài)系統(tǒng)成分的角度分析不能過量使用2,4-D的原因:。答案 (1)用蒸餾水和濃度為50 mg/kg的2,4-D溶液配制濃度為5 mg/kg、25 mg/kg的2,4-D溶液 取一定量的土壤并制成土壤懸液,滴加到血細胞計數(shù)板上,在顯微鏡下計數(shù)并記錄 取4組培養(yǎng)皿,各加上適量且等量的土壤,并分別加入適量且等量的濃度為5 mg/kg、25 mg/kg、50 mg/kg的2,4-D溶液,另一組不加 每隔一段時間,重復步驟(或每隔一段時間,測定各土壤中真菌的數(shù)量) 對實驗數(shù)據(jù)進行分析與處理(2) (3)比濁計(比色計或者分光光度計)(4)過量使用2,4-D影響真菌數(shù)量,從而影響生態(tài)系統(tǒng)中土壤物質(zhì)的分解解析 (1)由于本實驗要驗證除草劑2,4-D的使用對土壤生物群落中真菌數(shù)量的影響,故自變量為除草劑2,4-D的濃度,因變量為土壤生物群落中真菌數(shù)量,對照組可用蒸餾水處理。故實驗思路可設(shè)計如下:用蒸餾水和濃度為50 mg/kg的2,4-D溶液配制濃度為5 mg/kg、25 mg/kg的2,4-D溶液。取一定量的土壤并制成土壤懸液,滴加到血細胞計數(shù)板上,在顯微鏡下計數(shù)并記錄。取4組培養(yǎng)皿,各加上適量且等量的土壤,并分別加入適量且等量的濃度為5 mg/kg、25 mg/kg、50 mg/kg的2,4-D溶液,另一組不加。每隔一段時間,重復步驟(或每隔一段時間,測定各土壤中真菌的數(shù)量)。對實驗數(shù)據(jù)進行分析與處理。(2)當2,4-D濃度為5 mg/kg時,土壤中真菌數(shù)量沒有明顯改變;當2,4-D濃度為25 mg/kg時,真菌數(shù)量明顯下降但能逐漸恢復;當2,4-D濃度等于或超過50 mg/kg時,真菌數(shù)量明顯下降且無法恢復。因此可預測實驗結(jié)果,見答案。(3)該實驗還可以利用比濁計(比色計或者分光光度計)測定溶液的混濁度,來估算真菌的數(shù)量。(4)過量使用2,4-D影響真菌數(shù)量,從而影響生態(tài)系統(tǒng)中土壤物質(zhì)的分解,因此不能過量使用2,4-D。3.如圖8-27-29為蟾蜍完成屈肌反射的反射弧模式圖。A、B、C、D是實驗位點(其中A、B為神經(jīng)纖維上的實驗位點,C為“軸突胞體”突觸,D為神經(jīng)肌肉接點)。已知藥物X可以阻斷屈肌反射活動,請設(shè)計實驗證明藥物X在神經(jīng)系統(tǒng)中僅對神經(jīng)細胞間的興奮傳遞有阻斷作用。請回答下列問題:(1)實驗材料:藥物X,電刺激裝置,完整剝離的蟾蜍屈肌反射弧若干。(2)實驗思路:取完整剝離的蟾蜍屈肌反射弧若干,隨機均分為甲、乙、丙、丁4組。甲組將藥物X放在處,乙組將藥物X放在D處,丙組將藥物X放在A處,丁組不做處理,起作用。圖8-27-29 用電刺激裝置分別刺激4組反射弧的實驗位點,觀察肌肉收縮情況。(3)實驗結(jié)果預期:。(4)實驗分析:將藥物X放在C處后,電刺激實驗位點,突觸后膜膜外的電位變化情況是。若藥物X通過促進神經(jīng)末梢釋放甘氨酸,從而阻斷神經(jīng)細胞間的興奮傳遞,則甘氨酸可能是一種(填“興奮性”或“抑制性”)神經(jīng)遞質(zhì)。若藥物X通過與突觸后膜上相應的遞質(zhì)受體結(jié)合,從而阻斷神經(jīng)細胞間的興奮傳遞,則可能阻止了的開放。解析 (2)要驗證這種藥物僅對神經(jīng)細胞間的興奮傳遞有阻斷作用,必須在神經(jīng)纖維、突觸、效應器和傳出神經(jīng)相連部位上分別用藥物處理,藥物處理部位必須位于刺激點和效應器之間,然后刺激相應位點,觀察效應器的反應,最后得出結(jié)論。取完整剝離的蟾蜍屈肌反射弧若干,隨機均分為甲、乙、丙、丁4組。甲組將藥物X放在C處,乙組將藥物X放在D處,丙組將藥物X放在A處,丁組不做處理,起對照作用。用電刺激裝置分別刺激4組反射弧的實驗位點,觀察肌肉的收縮情況。(3)實驗結(jié)果預期:甲組將藥物X放在C處,刺激B點,肌肉不收縮;乙組將藥物X放在D處,刺激B點,肌肉收縮;丙組將藥物X放在A處,刺激B點,肌肉收縮;丁組不放藥物X,刺激B點,肌肉收縮。(4)實驗分析:將藥物X放在C處后,電刺激B點,由于藥物X在神經(jīng)系統(tǒng)中對神經(jīng)細胞間的興奮傳遞有阻斷作用,因此突觸后膜膜外的電位不變。若藥物X通過促進神經(jīng)末梢釋放甘氨酸,從而阻斷神經(jīng)細胞間的興奮傳遞,則甘氨酸可能是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。若藥物X通過與突觸后膜上相應的遞質(zhì)受體結(jié)合,從而阻斷神經(jīng)細胞間的興奮傳遞,則可能阻止了突觸后膜上鈉離子通道的開放,從而抑制突觸后膜產(chǎn)生動作電位。4.2017湖北七市聯(lián)考 為探究生長素和赤霉素對豌豆莖節(jié)間切段生長的影響,某同學設(shè)計了如圖8-27-30所示的實驗,圖甲實驗操作科學無誤,圖乙為實驗結(jié)果,該同學根據(jù)實驗結(jié)果得出了生長素和赤霉素在促進豌豆莖節(jié)間切段生長方面具有協(xié)同作用的結(jié)論。請回答下列問題: 圖8-27-30(1)根據(jù)實驗結(jié)果分析,該同學的實驗結(jié)論(填“一定”或“不一定”)成立。作出該判斷的理由是 。 (2)根據(jù)生長素的作用具有兩重性的特點,該同學又提出“赤霉素對豌豆莖節(jié)間切段生長的作用也具有兩重性”的假說。請寫出驗證該假說的簡單實驗設(shè)計思路和支持該假說的預期實驗結(jié)果。實驗設(shè)計思路: 。 支持該假說的預期實驗結(jié)果: 。 解析 (1)實驗缺少不加赤霉素和生長素的對照組,因此不能確定這兩種激素對豌豆莖節(jié)間切段生長都起促進作用。(2)兩重性是指低濃度促進生長,高濃度抑制生長,要驗證“赤霉素對豌豆莖節(jié)間切段生長的作用也具有兩重性”的假說,必須設(shè)置三組實驗,一組不加激素的對照組,另外兩組分別用高濃度的赤霉素溶液和低濃度的赤霉素溶液,分別去處理長度和生長狀況相同的豌豆莖節(jié)間切段,再通過測量并計算每組莖節(jié)間切段的平均長度,來驗證假說。因此實驗設(shè)計思路為配制一系列梯度濃度的赤霉素溶液,分別用清水和所配制的赤霉素溶液處理長度和生長狀況相同的豌豆莖節(jié)間切段,在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間,觀測并計算每組莖節(jié)間切段的平均長度,如果假說成立,則較低濃度赤霉素溶液處理組莖節(jié)間切段的平均長度比清水處理組長,較高濃度赤霉素溶液處理組莖節(jié)間切段的平均長度比清水處理組短。