2020高考生物二轮复习 专题十三 常考实验技能 考点36 准确理解应用实验基本原则学案

考点36 准确理解应用实验基本原则
[直击考纲] 1.具备验证简单生物学事实的能力，能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。

2.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。

3.能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

1．科学性原则
包括实验原理、实验材料的选择、实验方法、实验结果处理的科学性，要有科学的思想和方法作指导。

典例1小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。

为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案：
实验假设：下丘脑是调节体温的主要中枢。

材料用具：略。

实验步骤：
①取两只性别与年龄相同的成年小白鼠，并标记为甲、乙；
②用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不做处理作为对照；
③把甲鼠置于10 ℃环境中，乙鼠置于30 ℃环境中作为对照，在相对安静的条件下观察24小时，每隔4小时分别测量一次体温，并做好记录。

预期结果与结论：
①若甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，则假设成立；
②若甲、乙两鼠体温均保持相对恒定，则假设不成立。

(1)该兴趣小组设计的实验方案有些不妥之处，请提出4条改进意见：
a：_____________________________________________________________________；
b：_____________________________________________________________________；
c：_____________________________________________________________________；
d：_____________________________________________________________________。

(2)有同学认为实验组与对照组可在同一只小白鼠身上进行，你是否赞同这个观点？并说明理由。

________________________________________________________________________。

答案(1)a：应增加两组小白鼠的数量，避免偶然因素导致实验结果不准确甚至实验失败
b：甲、乙两组小白鼠的健康和生理状况应该一致
c：实验前应先测定甲、乙两组小白鼠的体温
d：甲、乙两组小白鼠应置于相同的较低温度(比如10 ℃)环境中
(2)赞同，先做不破坏下丘脑的实验，再做破坏下丘脑后的实验进行自身前后对照
2．平行重复原则
控制某种因素的变化幅度，在同样情况下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，从而揭示事物的本质特征。

其目的是使实验结果或数据更接近真实情况，避免偶然因素对实验的影响。

典例2某同学拟验证不同温度对植物光合作用效率的影响，设计如下方案：取同一种植物两株，分为甲、乙
两组，在透明密闭玻璃罩内培养。

将甲、乙两组植物分别置于10 ℃和25 ℃且光照相同并适宜条件下培养，每隔一段时间测定各实验组从空气中吸收的CO2量。

记录实验数据并计算植物的光合作用速率。

为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。

(1)_____________________________________________________________________。

(2)_____________________________________________________________________。

答案(1)选取的两组植物生长状况应一致(2)每个温度条件下至少有3个平行重复实验
3．对照原则
即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。

通常，一个实验分为实验组和对照组。

实验组是接受自变量处理的对象组；对照组是不接受自变量处理的对象组。

常见对照类型分为空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。

(1)空白对照：指不做任何实验处理的对象组，其能清晰地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强说服力。

(2)自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组，自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

(3)条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量。

(4)相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比，在等组实验法中，大都是运用相互对照，其能较好地平衡和抵消无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。

典例3用某种降血糖物质X做以下实验(注：用生理盐水配制X溶液)。

回答下列问题：
(1)某同学要验证X的降血糖作用，进行如下实验：
选择一批体重相同的正常小鼠，测定________________，并将小鼠随机等量分成实验组和对照组，实验组注射适量的____________，对照组注射等量的_____________________，一段时间后，测定两组小鼠的____________，若________________________________，则表明X有降血糖的作用。

(2)若要验证一定量的 X 能使患糖尿病的小鼠的血糖浓度下降到正常的范围，进行如下实验：
用__________小鼠作为实验组，用患糖尿病小鼠作为对照组1，用____________小鼠作为对照组2；实验组注射________________________，对照组1、2注射等量的生理盐水，一定时间后若实验组和对照组______的血糖浓度均在正常范围内，而对照组______的血糖浓度高于正常范围，则表明一定量的X能使患糖尿病的小鼠的血糖浓度下降到正常范围。

答案(1)血糖浓度X溶液生理盐水血糖浓度对照组血糖浓度不变，实验组血糖浓度下降(2)患糖尿病正常一定量的X溶液(或X溶液) 2 1
解析(1)由题中信息“验证X的降血糖作用”可推知该实验的自变量为X物质的有无，因变量为血糖浓度，用自变量处理的组为实验组。

若X有降血糖的作用，实验组小鼠血糖浓度应下降，对照组小鼠血糖浓度应不变，给对照组小鼠注射等量的生理盐水可排除无关变量对实验结果的干扰。

(2)根据题中实验目的，需对糖尿病小鼠分别注射一定量的X物质和生理盐水进行对照，并将注射了等量的生理盐水的正常小鼠和糖尿病小鼠进行对照，实验组的测定值若与正常小鼠的测定值基本一致，且低于对照组中患病小鼠的测定值，便能达到实验目的。

4．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。

典例4某兴趣小组为验证2,4­D对插条生根的促进作用，进行了如下实验。

A．剪取同一杨树植株上长势与长度相同、部位相近且有3个芽的健壮枝条20根，随机均分为甲、乙两组；B．甲组每根插条上都保留3个芽，乙组每根插条上的芽全部去除；
C．将甲组插条的下端插入适量蒸馏水中，乙组插条的下端插入等量适宜浓度的2,4­D溶液中。

两组均置于相同且适宜的环境中培养；
D．每天观察、记录插条上芽的数目。

请对上述实验进行分析：
(1)每组选取多根插条的目的是_______________________________________________。

(2)请指出该实验设计的两项不合理之处：
①_____________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________。

(3)实验设计改正后，甲组起________作用。

答案(1)减少实验误差(或排除偶然因素对该实验结果的影响或排除无关变量的影响) (2)①甲、乙两组插条上剩余芽的数量不等(或没有控制好变量) ②观察、记录插条上芽的数量不对(或观察记录的指标不对) (3)对照
解析(1)每组选取多根插条的目的是减少实验误差(或排除偶然因素对该实验结果的影响或排除无关变量的影响)。

(2)依据实验设计的等量原则和单一变量原则分析该实验设计的两项不合理之处依次是甲、乙两组插条上芽的数量不等(或没有控制好变量)；观察、记录插条上芽的数量不对(或观察记录的指标不对)。

(3)实验设计改正后，甲组起对照作用。