内容正文:
生物
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主题八 科学探究
(二)科学探究的能力点剖析
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能力点1 提出问题与作出假设
1. 根据实验目的提出问题,根据问题情境作出假设:寻找关键句——实验
目的(如探究、验证、证明、研究等字眼)。
例1 甘蔗霉变后会产生有毒物质,为探究不同霉变程度的甘蔗对哺乳动物
胃黏膜的影响,实验人员利用小鼠进行实验。该探究实验提出的问题是
____________________________________________?作出的假设是______
_______________________________________________。
不同霉变程度的甘蔗对哺乳动物胃黏膜有影响吗
不同
霉变程度的甘蔗对哺乳动物胃黏膜有(或没有)影响
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2. 根据实验方案逆推实验探究的问题,根据问题作出假设:首先找出实验
变量和观测指标,然后用疑问句表述,如:实验变量对观测指标有影响吗?
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例2 山药具有重要的药用价值,山药多糖是其中的主要活性成分。为研究
山药多糖对大鼠血糖浓度的影响,某科研小组用大小及患病程度基本相同
的20只糖尿病大鼠和10只健康大鼠,进行如下实验。
组别 大鼠状况 处理方式
A 健康 灌服生理盐水
B 患糖尿病 灌服生理盐水
C 患糖尿病 灌服山药多糖
B组和C组进行对照,变量为__________,可探究的问题是_____________
_____________________?
山药多糖
山药多糖对大
鼠的血糖浓度有影响吗
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能力点2 确定实验变量
1.从探究目的中确定变量:一般情况下,题干中“探究(或研究、验证)A
对B的影响”时,A就是变量,B是实验对象。如果对变量处理涉及浓度梯
度变化,需结合实验设计,在A的后面加“浓度”“强度”等。
例3 某初中学校学生在劳动实践园地种植番茄幼苗,有段时间忘记浇水,
发现幼苗生长缓慢,部分甚至死亡。为此,研究小组设计实验,探究水对
番茄幼苗生长的影响。本实验的变量是____。
水
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例4 某小组探究“酒精对水蚤心率的影响”,多次重复实验后统计结果如下,
该实验的变量是______________。
酒精溶液浓度
不同浓度的酒精溶液 0(清水) 0.1% 1% 3% 8% 15% 20%
10 秒内水蚤心跳次数 33 35 30 28 22 18 死亡
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2.从实验设计中确定变量
(1)找出实验设计中唯一不同的处理方式即为变量。
例5 为探究酸雨对菜豆种子发芽率的影响,某同学进行了模拟探究实验,
设计和结果如表所示。本实验的变量是____________。
组别 A B C
菜豆种子 100粒 100粒 100粒
水溶液的pH 3 5 7
外界条件 适宜 适宜 适宜
发芽率 32% 63% 96%
水溶液的pH
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(2)如果实验设计唯一不同的处理方式为控制变量的手段,就需要进一步
分析通过控制变量的手段影响的直接因素是什么,该因素即为变量。
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例6 小明同学为探究绿色植物的生理作用,设计了如图所示的实验装置。
分析:氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳,清水不能吸收二氧化碳,甲、乙装
置不同条件是二氧化碳的有无,即实验变量是__________。
二氧化碳
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能力点3 判断对照组和实验组
通常情况下,我们把经过处理的一组,或者未知实验结果的一组称为
______组;未经过处理的一组,自然状态下或者已知实验结果的一组称为
______组。
在验证实验中,由于研究者的目的非常明确,只是想证明某种因素对
实验结果的影响,这时,含所要验证因素的一组就是实验组,而没有这种
因素的一组就是对照组。
实验
对照
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例7 为探究子叶能否为种子萌发和幼苗早期生长提供营养物质,某生物兴
趣小组设计并完成了如下实验:
组别 处理方法 两周后平均干重(克/株)
甲 没有除去子叶 4.3
乙 萌发的第4天除去子叶 0.7
丙 萌发的第7天除去子叶 1.8
丁 萌发的第10天除去子叶 4.0
戊 萌发的第13天除去子叶 4.3
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结合上表可知,本实验中,自然状态下对变量——子叶不进行处理
(没有除去)的甲组是______组,自然状态下对变量——子叶进行处理
(除去子叶)的乙、丙、丁、戊四组是______组。
对照
实验
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能力点4 实验预处理
对实验材料的处理,一般有四种情况,一是研究药物对疾病的影响时,
需构建实验动物疾病模型,预处理的方式是使动物患病。二是研究动物取
食行为时,需对实验动物进行饥饿处理,确保实验顺利进行。三是研究植
物光合作用时,需对植物进行暗处理一昼夜,转运或消耗叶片中原有的有
机物。四是测定某种处理对微生物数量的影响时,需先进行灭菌处理。对
实验材料进行预处理的目的是使材料处于某种“空白”状态,答题时一般用
“排除原有……的影响”来回答。
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例8 研究人员开展了“青霉素对金黄色葡萄球菌抗药性选择的研究”,实验
所用绒布(用于接种)需要事先灭菌,其目的是______________________
_____________。
排除绒布上原有的杂菌
对实验的干扰
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能力点5 掌握实验设计的基本原则
1.设置对照实验:目的是形成______,以保证实验结果只是由要探究的因
素引起的。
对照
2. 控制单一变量:除实验变量外,其他因素或条件要相同且适宜,目的是
排除无关变量的干扰,使实验结果更可靠。#2
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控制单一变量的方法
(1)实验前选材:主要指所用生物材料要相同,如选用同种植物且“长势
相同”,同种动物且“生理状态一致”,其他实验材料的数量、质量、来源
等要相同,所用实验器具(大小、型号等)要相同,所用实验试剂
(成分、浓度、体积等)要相同等。
(2)实验中实验条件的控制:要根据实验要求对各组进行处理,除变量
这一实验条件不同外,其他条件都要控制相同且一致,常用词汇有“等量”
“相同”“适宜”等。#2.1.2
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例9 某生物学社团提出问题:盐水会影响菠萝蛋白酶的活性吗?并进行了
如下表所示的探究实验。
组别 试管中添加的物质 加入的物质 菠萝蛋白酶相对活性
甲组 ?清水 等量含菠萝蛋白酶
的菠萝汁 100%
乙组 5mL盐水 88.5%
甲组实验中添加清水的量应为______。本实验设置甲组的目的是________
___。
形成对照
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3.设置重复实验
(1)选取多个样本进行一次实验或进行多次重复实验,目的是避免偶然
因素对实验结果的影响。
(2)求取平均值,可减小实验误差,使实验结果更可靠。
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例10 科研人员研究重金属铜对空心菜生长的影响,设计如下实验。
将等量土壤装入同样大小的塑料盆中,分别施加等量的不同浓度的铜
溶液,浓度分别为30mg/kg、80mg/kg、100mg/kg、200mg/kg 、400mg/kg、
600mg/kg 。不施铜溶液的处理为对照组。实验中每组均设置3盆重复。将
长势一致的空心菜幼苗分别移入盆中,每盆10株,都在自然光照条件下培
养,定时定量浇清水,保证灌溉水不外流。空心菜成熟时,以测量干重代
表空心菜生长状况。
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(1)从实验设计看,科研人员保证实验单一变量的做法有:___________
________________________________________________________________
___________________。(写出一点即可)
将等量土壤
装入同样大小的塑料盆中(或将长势一致的空心菜幼苗分别移入盆中,每
盆10株,合理即可)
(2)每组均设置3盆重复,目的是____________。
避免偶然性
技巧点拨 控制单一变量:一是强调在两组之间;二是强调等量。“怎样控制
单一变量”的一般回答模式:“两组都(均) ”“两组……相等(相同)”
“对照组和实验组的……都……”
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能力点6 解读和描述实验结果
1.实验现象型结果:如检测淀粉存在时加碘液颜色变蓝。
例11 将一盆银边天竺葵(银边部分不含叶绿体)放在黑暗处24小时;选
其中一片叶子,用黑纸片将叶片的一部分正反两面都夹紧(如图所示),
然后将这盆天竺葵移至阳光下照射3~4 小时;剪下叶片,去掉黑纸片,
用酒精脱色后再漂洗;将漂洗后的叶片放在培养皿中,滴加
碘液,观察现象。
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滴加碘液后,发现图中丙处变蓝,甲、乙两处没有变蓝,说明丙处进行光合作用合成了______;甲处和丙处对比,说明光合作用的场所是________;乙处和丙处对比,说明____是绿色植物进行光合作用不可缺少的条件。
淀粉
叶绿体
光
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2.实验数据型结果
例12 表格形式:探究烟草浸出液对种子萌发的影响,实验设计及结果如下表。
实验组别 实验材料 处理方法:喷洒适量且等量
的不同浓度的烟草浸出液 第5天的平均发芽率
A 各20粒同
样饱满的
玉米种子 0 100%
B 40% 95%
C 70% 65%
D 100% 35%
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该实验的对照组是___组, 实验组是__________组。由表中数据可知,实验
组第5天的平均发芽率均______(填“高于”或“低于”)对照组,且随着烟草
浸出液浓度升高,玉米种子第5天的平均发芽率逐渐______(填“升高”或“降
低”)。
A
B、C、D
低于
降低
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例13 折线图形式:探究不同浓度的聚乙二醇对柴胡种子(浸泡24小时)
萌发的影响,实验结果如图所示。
分析上图可知,随着聚乙二醇浓度的升高,柴胡种子萌发率的变化是
______________;聚乙二醇浓度为____时,柴胡种子萌发率最高。
先升高后降低
5%
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例14 柱状图形式:海带的生长与其生活环境密切相关。某科研小组探究了
温度对海带生长率的影响。实验结果如下图所示(注:25 ℃时海带腐烂,
所以生长率为负值)。
海带生长率增长最适宜的温度范围是_____________之间。据此分析夏季
高温不宜种植海带的原因是________________________。
10℃~15℃℃
夏季温度过高,海带腐烂
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能力点7 得出实验结论
实验结果:①观察到了什么现象;②测出了什么数据,变化趋势是怎样的;
③检测指标的变化。
实验结论:①对探究问题的最终确定性回答;②实验结论可以根据实验结
果总结得出。
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例15 某科研团队为研究不同的肥料浓度对蝴蝶兰假鳞茎、叶片生长情况
的影响,进行了为期4个月的实验,数据如下表所示。
组别 肥料浓度 假鳞茎平均值(cm) 叶片平均增加数(片)
甲 清水 1.82 2.3
乙 稀释3 000倍 2.05 3.1
丙 稀释2 000倍 2.10 3.9
丁 稀释1 000倍 2.09 3.7
(1)【分析结果】据上表数据可知,____组蝴蝶兰假鳞茎、叶片的生长
情况是最好的。
丙
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(2)【得出结论】不同的肥料浓度对蝴蝶兰假鳞茎、叶片的生长____
(填“有”或“没有”)影响,肥料浓度过低或过高都________(填“利于”或
“不利于”)植物的生长。
有
不利于
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能力点8 实验评价与拓展应用
1.实验评价
实验设置不合理:违背重复实验原则,在实验设计上实验对象的数量、实
验次数过少;没有遵循单一变量原则等。
2.实验结束后对实验对象的处理:无害生物需要放回其原来生活的环境,
有害生物需要无害化处理。
3.生活启示及应用:需要围绕实验结果进行总结并迁移到我们日常生活中。
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