第3单元 实验专题1 实验设计的基本原则、原理与作出实验假设(PPT课件)-【高考快车道】2027年高考生物大一轮总复习

该高中生物学高考复习课件聚焦“实验设计”专题，依据高考评价体系梳理了实验设计的基本原则、原理书写与假设作出三大核心考点，通过分析近五年高考真题明确“对照原则”“变量辨析”等高频考点占比超60%，归纳出选择、实验设计等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题解析+素养培养”策略，如以2025山东青岛二模玉米缺素实验为例，深入剖析变量控制与对照设置方法，培养科学思维与探究实践素养。特设“原理书写模板”和“假设验证步骤”，帮助学生掌握实验题答题技巧，教师可据此高效指导学生突破高考实验难点。

实验专题1 实验设计的基本原则、原理与作出实验 假设 1 1.实验设计的基本原则 2.准确写出实验原理 3.作出适当的实验假设 2 1.实验设计的基本原则 对照原则 (1)作用:在对照实验中,应使实验组与对照组的自变量不同,其他因素都 相同,以便消除无关变量对实验结果的干扰,增强实验结果的可信度。 (2)类型:按对照的内容和形式的不同,通常有以下几种对照类型。 类型 概念 实例 空白 对照 指实验对象不进行任何 实验处理 “生物组织中可溶性还原糖的鉴定”实 验中,向甲试管溶液加入斐林试剂,而 乙试管中不加斐林试剂 3 类型 概念 实例 自身 对照 实验组与对照组在同一 对象上进行 “植物细胞质壁分离和复原”实验就是 典型的自身对照。实验处理前的对象 状况可视为对照组,实验处理后的对象 变化则视为实验组 （续表） 4 类型 概念 实例 条件 对照 指虽给实验对象施以某 种实验处理,但这种处理 是作为对照意义的,或者 说这种处理不是实验假 设所给定的实验变量 例如“用动物激素饲喂小动物”实验的 设计方案: 甲组:饲喂甲状腺激素(实验组) 乙组:饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组) 丙组:不饲喂药剂(空白对照组) 相互 对照 指不另设对照组,而是几 个实验组相互对比进行 对照 如“温度对酶活性的影响”实验中,几个 实验组所采用的就是相互对照 （续表） 5 单一变量原则 (1)生物实验变量的辨析 对三类变量的要求是自变量可操作,因变量可检测,无关变量可控制。 6 (2)作用 单一变量原则要求在实验组和对照组的实验中只能有一个变量,这样得 出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系,便于观察实验结 果,以及便于分析实验结果的成因。 7 (3)教材中探究类实验的变量分析 实验名称 自变量 因变量 (观测指标) 无关变量 探究温度 对酶活性 的影响 不同温度 (至少三种) 酶的活性 (加碘液后溶液颜色 的变化) 、底物量、酶量、 试管的洁净程度、反 应时间、操作程序等 探究 对 酶活性的 影响 不同 (至少三种) 酶的活性 (气泡的数量或带火 星的卫生香燃烧的猛 烈程度) 温度、底物量、酶 量、试管的洁净程 度、反应时间、操作 程序等 8 实验名称 自变量 因变量 (观测指标) 无关变量 探究酵母菌 细胞呼吸的 方式 氧的有无 生成量 (澄清石灰水的浑浊程 度)；酒精的有无 (酸性条件下用重铬酸 钾溶液检测溶液颜色 的变化) 葡萄糖溶液的 量、石灰水的 量、温度、 、 锥形瓶的洁净程 度等 （续表） 9 实验名称 自变量 因变量 (观测指标) 无关变量 探究环境因 素对光合作 用强度的 影响 环境因素 (不同光照强 度、不同温度 或不同 浓 度) 光合作用强度 (单位时间内圆形小叶 片浮起的数量) 圆形叶片的大 小、除自变量以 外的某些环境 因素 （续表） 10 等量原则与平行重复原则 (1)等量原则 实验中除“单一变量(即自变量)”外,其他变量需注意等量原则。如①生 物材料相同:所用生物材料的数量、质量、长度、体积、大小、生理状 况、年龄、性别等方面要尽量相同或大致相同。②实验器具相同 (型号、洁净程度等)。③实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)。④ 处理方法相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。 (2)平行重复原则 ①多个平行:各组的实验对象要设置等量的多个;②多个重复:用相同的 设置和条件重复多次实验。 11 1.[2025·山东青岛二模]一批在相同条件下培养出的玉米幼苗表现出叶 片发黄的缺素症状。现取若干株该玉米幼苗随机均分为A、B、C三组， 分别施用溶液、溶液和 溶液，一段时间后观 察并比较玉米幼苗叶片的颜色变化。下列说法错误的是( ) A.本实验目的是探究叶片发黄原因是缺少或缺少 ，还是同时缺少 和 B.三组幼苗的数量及三种溶液的浓度应该是本实验的无关变量 C.若A、B两组叶片发黄，C组叶片变绿，则说明叶片发黄原因是缺少 或缺少 D.本实验在设计上既遵循了单一变量原则，又遵循了对照原则 √ 典型例题 12 [解析] 实验中A组施用溶液(含不含)、B组施用 溶液(含不含)、C组施用溶液(含和 )，通过观察不 同组玉米幼苗叶片颜色变化，目的就是探究叶片发黄原因是缺少 或 缺少，还是同时缺少和 ，A正确。无关变量是指实验中除自 变量以外的影响实验结果的因素，本实验中自变量是所施溶液的种 类(即所含矿质元素的种类)，三组幼苗的数量及三种溶液的浓度等对 实验结果有影响，但不是研究的变量，所以是无关变量，应保持相 同且适宜，B正确。 典型例题 13 若A、B两组叶片发黄，C组叶片变绿，A组叶片缺少发黄，B组叶 片缺少发黄，C组叶片和 都不缺乏，变绿，这表明叶片发黄原因 是缺少和，而不是“缺少或缺少 ”，C错误。单一变量原则是 指实验中只有一个自变量，本实验自变量是所施溶液种类(所含矿质 元素不同)；三组实验互为对照，所以既遵循了单一变量原则，又遵循 了对照原则，D正确。 典型例题 2.下图是生物探究性实验设计的示意图，相关叙述错误的是( ) 典型例题 15 A.①处应为“因变量”，如“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”实验， 两组实验中是否有微生物是此变量 B.②处应为“无关变量”，如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验， 几组实验中过氧化氢溶液的体积是此变量 C.③处应为“单一变量原则”，如“探究酵母菌的呼吸方式”实验要控制 一组通氧气，另一组为无氧环境，其他条件两组实验应保持相同且适 宜 D.④处应为“干扰因素”，如“探究植物光合作用是否产生淀粉”实验，植物 中原有淀粉会干扰实验结果 √ 典型例题 16 [解析] ①处应为“因变量”，如“探究土 壤微生物对淀粉的分解作用”实验的因变 量是淀粉是否被分解，可用碘液或斐林 试剂检测，两组实验中是否有微生物是 自变量，A错误；②处应为“无关变量”， 如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，几组实验中过氧化氢溶 液的体积和浓度都要相同，试管的洁净程度也应相同，这些都属于无 关变量的控制，B正确； 典型例题 17 ③处应为“单一变量原则”，如 “探究酵 母菌的呼吸方式”实验要控制自变量为 一组通氧气(或空气)、另一组为无氧环 境，其他变量如环境温度、酵母菌溶液 的量、葡萄糖溶液的量等均属于无关变 量，实验过程中要将无关变量控制相同 且适宜，遵循单一变量原则，C正确；④处应为“干扰因素”，如“探究 植物光合作用产生淀粉”实验，植物中原有淀粉会干扰因变量的检测， 实验前应预处理一定的时间 (约24小时)，消耗原有的淀粉，确保检测 结果的可靠性，D正确。 典型例题 2.准确写出实验原理 (1)实验原理即实验设计的理论依据,包括选择实验材料的依据、作出实 验假设的依据、设计实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定观 测指标的依据。 (2)实验原理的来源:题干 课本中的相关知识。 (3)实验原理的书写格式一般包含三部分内容: 假设(未被证实的结论)假设与结果的联系 结果(或预期结果)。一般 用陈述句、肯定句,其思路为先找到结论或假设,再找到结果或现象,然 后根据所学知识、题干信息和实验目的寻找两者之间的联系。 19 3.实验原理是开展实验的重要依据。下表中实验与其相应的实验原理， 不对应的是 ( ) 选项 实验 实验原理 A 通过台盼蓝染液鉴别动 物细胞的活性 活细胞的细胞膜具有选择透过性 B 观察根尖分生组织细胞 的有丝分裂 染色后，观察不同细胞内染色体的行 为特征，以判断细胞所处的分裂时期 C 用高倍显微镜观察叶 绿体 高倍显微镜下可观察到叶绿体的结构 和分布 D 淀粉酶对淀粉和蔗糖的 水解作用 用斐林试剂检测反应是否发生，以判 断淀粉酶是否具有专一性 √ 典型例题 20 [解析] 活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝染液不能进入活细胞， 死细胞的细胞膜失去选择透过性，台盼蓝染液能进入死细胞，使死细 胞染成蓝色，A正确；有丝分裂不同时期，染色体的存在状态不同， 因此要观察根尖分生组织细胞的有丝分裂，可通过染色后观察不同细 胞内染色体的行为特征，以判断细胞所处的分裂时期，B正确；叶绿 体中含有色素，用高倍显微镜可观察到叶绿体的形态和分布，叶绿体 的内部结构属于亚显微结构，在光学显微镜下观察不到，电子显微镜 下才能看到，C错误；探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用，需要用 斐林试剂检测反应是否发生，以判断淀粉酶是否具有专一性，因为淀 粉和蔗糖不具有还原性而它们的水解产物均具有还原性，D正确。 典型例题 21 4.研究表明谷物类种子如小麦种子在萌发时， 淀粉酶能够在温和 条件下，将淀粉水解的原理是__________________________________ ______。为验证小麦种子在萌发时细胞中的还原糖含量升高，某实验 小组准备用斐林试剂进行检测，其实验原理是____________________ _______________________________________。 淀粉酶能够降低淀粉水解反应的活 化能 还原糖与斐林试剂发 生作用，在水浴加热条件下产生砖红色沉淀 典型例题 22 3.作出适当的实验假设 (1)假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题,是对研究结果的预测, 是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想,假设是研究者对研究结 果预先赋予的答案,是一种可能的解释和说明。 (2)提出的假设可能正确也可能错误,只要能解释题目现象或与题干相符 即可。 (3)一般情况下,若实验中要求写出你的假设,我们可根据自己平时积累 的知识,写出认为最可能的一种假设即可。 23 5.[2025·江西南昌模拟] 具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成， 保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭。保卫细胞含有叶绿体， 在光下可进行光合作用。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理， 研究者利用野生型水稻和基因敲除的水稻 ，设计并开 展相关实验，部分结果如图，其中气孔导度表示气孔张开的程度， 基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。 典型例题 24 蛋白是如何对气孔开闭进行调控的？研究者作出假设并进一 步探究。 (1)假设一： 蛋白通过影响_____________________，从而影响 气孔开闭。为验证该假设进行了实验二。 脱落酸的合成(或降解) [解析] 实验二检测的是脱落酸含量，所以假设一是 蛋白通过影响脱落酸合成(或降解)，从而影 响气孔开闭。 典型例题 25 (2)假设二：蛋白促进 基因的表达，从而影响气孔开闭。 为验证该假设进行了实验三。若想进一步验证该结论，可选用 _______________________________________水稻，检测其气孔导度。 基因敲除(或蛋白合成缺陷) 典型例题 26 [解析] 从实验三来看，不管黑暗条件下还是红光条件下， 野生型水稻(含有蛋白)的基因表达 量均比 基因敲除的水稻(无蛋白)高， 说明蛋白促进 基因的表达，从而影响气 孔开闭。若想进一步验证该结论，可选用基因敲除 蛋白合成缺陷 的水稻，检测其气孔导度。如果该水稻气孔导度与预 期相符，能进一步说明蛋白通过促进 基因表达影响 气孔开闭。 典型例题 27 $