高考生物一轮复习必修1微专题3实验技能专题课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
必修1　分子与细胞
微专题三　实验技能专题
专|题|整|合
一、实验设计遵循的原则和变量分析
1．实验设计的三大原则
(1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，如生物材料(大小、生理状况、年龄、性别等)相同、实验器具(型号、洁净程度等)相同、实验试剂(用量、浓度、使用方法等)相同和条件(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)相同。
(2)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
(3)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照(也叫对比实验)，如下表：
自身对照 实验与对照在同一个对象上进行，不另设对照组。如“探究植物细胞的吸水和失水”实验，是典型的自身对照——蔗糖溶液处理前的对象为对照组，蔗糖溶液处理后的对象为实验组；清水处理前的对象为对照组，清水处理后的对象为实验组
相互对照 如果并不知道两组(或多组)实验中的自变量对实验结果所造成的影响，需要通过实验来进行确定。不单独设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他组别的对照组，由此得出相应的实验结论。
相互对照实验也称对比实验。如探究酵母菌细胞呼吸的方式实验
2．实验设计三类变量(自变量、因变量、无关变量)
二、实验设计的基本方法
实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。
1．实验目的
(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”即为该实验的实验目的。
(2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。
2．实验假设
假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，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。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。
3．实验原理
实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写的基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。
4．实验思路
思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
5．实验步骤
步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序：
【注意】自变量的处理方法
(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺。
(2)“换”：如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
6．实验结果和结论
实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法：
(1)通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同，找出实验自变量。
(2)由果找因，分析实验结果(因变量)与实验控制的单一因素(自变量)之间的逻辑关系，得出正确结论。
(3)在有些实验中，还要根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论(总)”。
(4)在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论即是实验要验证的事实。在探究性实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。
三、正确分析评价和完善实验设计方案
实验方案的分析与评价，是“实验设计”的一个重要环节，所有实验结束后，都需要对自己或对他人的实验方案进行分析与评价，这就意味着“分析与评价”的内容与“实验设计”的内容紧密相关。解答此类问题时，需要从“实验目的”“自变量”“因变量”“无关变量”的角度，按照科学性原则、单一变量原则逐一进行评价。
对|点|落|实
1．(2025·湖北模拟)现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计实验如下：
实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖；用分光光度计测量溶液的吸光度时，物质含量越多，其吸光度越大，因此可测出物质的相对含量。
实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。
实验过程：
　　　　组别
步骤 1 2 3 4 5 6 7 8
①水浴缸温度(℃) 20 30 40 50 20 30 40 50
②取8支试管各加入等量淀粉溶液(mL)，分别保温5分钟 10 10 10 10 10 10 10 10
③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液分别保温5分钟 酶
A 酶
A 酶
A 酶
A 酶
B 酶
B 酶
B 酶
B
④将同温度下的两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5分钟
实验结果：图甲是40 ℃时测定酶A催化淀粉水解生成麦芽糖的量随时间变化的曲线，图乙是第④步保温5分钟后，用分光光度计对各组淀粉剩余量进行检测的结果。
(1)该实验的自变量是____________________，因变量的检测指标是__________________，淀粉酶催化淀粉水解的实质是________________ ______________________。
(2)1、6两组____________(填“能”或“不能”)作为对照，原因是实验设计要遵循______________原则。
答案：(1)酶的种类和温度　各组淀粉剩余量(或麦芽糖的生成量)　降低反应所需的活化能　(2)不能　单一变量
解析：(1)自变量是在实验过程中可以变化的量，本实验的目的是探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，因此本实验有两个自变量，即酶的种类和温度；因变量为各组淀粉剩余量或产物——麦芽糖的生成量；淀粉酶催化淀粉水解的实质是降低了该反应所需的活化能。(2)1、6两组温度和酶的种类均不同，不遵循单一变量原则，所以1组和6组不能作为对照。
2．(2024·黑龙江鹤岗期末)某种酶的活性与温度的关系如图所示。请回答下列相关问题。
(1)可以将__________________________________________________作为酶活性高低的指标。
(2)在t1和t5的温度环境中，该酶的活性都极低。这两种环境中酶结构上的主要区别是温度达到t5时____________________。
(3)已知经过t2温度处理的该酶，当温度提高到t3时，其活性随着提高；但不知道经过t4温度处理的酶，当温度降低到t3时，其活性是否可以恢复到较高水平。请完成以下实验设计，对该问题进行探究。
①取3支试管，编号为A、B、C，各加入适宜浓度的该酶溶液 1 mL。将A和B设为对照组，分别在温度为t3、t4水浴装置中保温10 min；将C作为实验组，其温度处理应是先在____________________，然后再转移到____________________。
②另取适宜浓度的反应物溶液各2 mL，分别加入甲、乙、丙三支试管中，_____________________________________________________。
③分别将甲、乙、丙中的溶液对应加入A、B、C内，振荡摇匀后依次在各自温度环境中保温10 min，检测各试管中产物的量，记录，比较。
④结果预测与分析：
如果______________________________________，则说明随着温度由t4降低到t3时，该酶的活性可以恢复；
如果______________________________________，则说明随着温度由t4降低到t3时，该酶的活性不能恢复。
答案：(1)单位时间内产物的增加量(或单位时间内反应物的减少量)　(2)酶的空间结构被破坏
(3)①t4中水浴保温5 min　t3中水浴保温5 min　②依次在t3、t4、t3水温中保温5 min(相同适宜时间)　④C的产物量接近于A而明显多于B　C的产物量接近于B而明显少于A
解析：(1)酶催化活性的表示方法：单位时间内底物的减少量或产物的生成量。(2)相对于最适温度而言，高温、低温都会影响酶的活性，但作用原理并不相同，过高温度会破坏酶的空间结构导致酶变性失活，低温则不会，酶的活性在温度恢复适宜时可恢复。(3)设计对照组t3和t4，在设计时要设计经过t4温度处理的酶，当温度降低到t3时，观察酶的活性是否恢复，整个过程中要保持温度不变。若最终测量C中产物生成量接近于A而明显多于B，则说明随着温度由t4降低到t3时，该酶的活性可以恢复；若C中产物生成量接近于B而明显少于A，则说明随着温度由t4降低到t3时，该酶的活性不能恢复。
3．(2025·广东肇庆期末)为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，某同学具体的实验操作步骤如下：
①在1～5号试管中分别加入0.5%的唾液1 mL。
②分别向1～5号试管中加入0.5%的淀粉液2 mL。
③向各试管中加入相应的缓冲液3 mL，使各试管中的pH依次稳定在5.60、6.20、6.80、7.40、8.00。
④将1～5号试管均放入37 ℃温水中恒温水浴。
⑤反应过程中，每隔1 min从第3号试管中取出一滴反应液滴在比色板上，加1滴碘液显色。待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果如表所示。
试管编号 1 2 3 4 5
pH 5.60 6.20 6.80 7.40 8.00
颜色 ＋＋ ＋ 橙黄色 ＋ ＋＋
注：“＋”表示蓝色程度。
(1)实验设计中，因变量是_______________。实验过程中选择37 ℃恒温的理由是__________________________。
(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明_____________________ __________________________________________________。
(3)如果反应速率过快，应当对唾液进行怎样的处理？__________________________________________________________。
(4)该同学的操作中有一处错误，请改正：_____________________　____________________________________________。
(5)该实验得出的结论是____________________________________　________________________________。
答案：(1)颜色变化　保证温度恒定，排除温度对实验结果的干扰；37 ℃是唾液淀粉酶的最适催化温度
(2)淀粉已经完全分解
(3)适当稀释唾液
(4)将步骤③移到②之前
(5)唾液淀粉酶催化的最适pH约为6.80，高于或低于此值，酶的活性都会降低