高三生物 《验证性实验和探究性实验》专题
高三（ ）班 姓名 学号
第3周 01年3月
一、概念
（1）探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。
（2）验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。
二、比较表 实验目的 素的关系。 探究性实验 验证性实验 与其他因素的关系。 因结论是己知的，因此不存在假设问题（或已有实验过程、结果，在提出假设时，通过验证，得出假设是正确的） 因验证内容而异 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因验证研究对象的已知属性、特征以及实验假设 实验原理 假设一般采用“如果A，则B” 的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释。 因探究内容而异 应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容应有的实验步骤，可以是曾经做过或而异。 实验 过程 尚未做过的，因验证内容而异。 实验的分组：有实验组和对照组。如果实验中是一个自变量，则分成2组（有时也分成3组），即自变量改变与否；如果是二个自变量，则分成3组，即1、2组的设立是改变其中的一个自变量，第3组是两个自变量改变与否；„„ 实验组和对照组的设计是对自变量的处理，对无关变量的应设置在相同的条件下，以免影响自变量对实验的效果。故从实验材料中分析出自变量是实验的关键。 实验现象 实验结果预测 实验结论 未知，可以不描述 对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”，一般有多种可能的结果。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。 根据可能的实验结果，进行分析。 已知，应准确描述 与实验假设一致 （不可与探究性的结果预测相混） 对应实验目的做出肯定结论 三、复习探究和验证性实验要注意的问题 （1）分清实验组和对照组。在设计实验时必须要有明确的标记，如用甲、乙、丙，或者是
A、B、C或者1、2、3，总之让人以一目了然的感觉。 即对照原则： ①空白对照：即不给对照组做任何处理。 ②条件对照：给实验组某种处理，给对照组另外一个条件处理。 ③自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行。例如鸡的阉割实验——阉割前鸡的状况为对照组，阉割后的鸡为实验组。 ④相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照，例如不同温度对酶活性的影响。研究不同浓度下种子的萌发情况。
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（2）分析实验设计中的单一自变量。即单一变量原则。例如不同温度对酶活性的影响时，温度就是这一变量，而pH、底物浓度、酶浓度等就是无关变量，应设置为相同。若探究实验中出现两个或两个以上的变量时，要确保每个实验组只能出现一个变量分别与对照组进行对比，讨论分析得出结论。例如植物根压的出现可能与细胞呼吸有关，也可能与根部的渗透吸水有关。设计实验时处理方法如下表：
处理方法 用 “+”“—”表示是否加入呼吸抑制剂 完全培养液浓度（>=<）植物根尖成熟区表皮细胞液浓度 实验组A + < 实验组B — = 对照组C — < （3）注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性（前因后果），步步有理，环环相扣，各步骤要严密、完整。
（4）注意实验用具与试剂及需要控制的实验条件。
（5）注意实验结果的观察、记录、分析和结论，确定对实验结果的观察内容和合适的观察方法，最后对结果做出科学的解释并得出正确的结论。
四、生物学实验设计中常用术语（关键词）归类总结
从近几年全国各地理科综试题来看，实验设计是实验考查的重点题型，同时也是考生易失分的题型。现在，将实验设计中的一些常用学科术语进行归类总结，希望能够帮助同学们在备考过程中提高这部分知识的应用能力。
（一）实验步骤（高考多以完善步骤或全程步骤设计为主要形式）
1、取材分组编号
（1）取材：常用术语：随机、均等
规律1：动物：选取年龄、性别相同，健康的同种动物；
植物：选取长势相同、大小相似的同种植物。
常见有关“相同”：
①所有用生物材料要相同即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。 ③所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同如：保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。
规律2：进行实验室个体大的动物如狗可以少取，个体小的动物如蝌蚪可以多取；植物进行实验时可以多取，动物进行实验可以少取；定性实验可以少取（只需要观察现象），定量实验可以多取（要求平均值）；
规律3：需做切除手术的一般不选幼小动物。例如：探究“生长激素对动物生长的影响”实验，一组需切除垂体作为实验组，一组不切除垂体作为对照组，不能用蝌蚪或小鼠（易死亡），应用体型较大的狗。
（2）编号：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3„„或A、B、C„„或甲、乙、丙„„等加以编号便于区分。
规律1：如果在容器中进行的实验或直接在某些自然生长的植物上进行实验，第一步要取容器，在容器上编号，或对植物进行挂牌标号。
规律2：组别编号不能与题目中所给材料试剂的编号相同；例如：试剂A、B、C„„，而实验也编号A、B、C„„
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2、分别操作变量出现
（1）实验组：探究性：需要进行才能知道结果的；验证性：设置
（2）对照组：探究性：不需要进行就可知道结果的；验证性：自然情况，没有设置 规律1：实验中组数较多时，可以画成表格
例如：验证“赤霉素和生长素对茎的伸长具有协同作用”实验 实验分组 处理方式 1(对照组) 不加激素 2 加一定浓度的 赤霉素 3 加一定浓度的 生长素 4 加一定浓度的 赤霉素和生长素 规律2：加入试剂时，实验组加入“适量”的试剂，对照组加入“等量”的对照试剂； 规律3：在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达。
如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“放在相同的适宜的外界条件下”等。 若要通过实验设计确定植物生长的最适宜生长素类似物浓度或者判断植物的细胞液浓度，常用关键词语句“配置一系列具有浓度梯度的„„溶液”，进而延伸到其他实验所用语句“温度梯度、PH梯度、光照梯度”等。 3、给予适宜条件
常用术语：将两组置于相同且适宜的条件下培育一段时间 4、观察现象并记录结果 规律1：必须写出检测指标
规律2：很多化学反应类型实验肉眼观察不到，可考虑加入指示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。
例如：验证“甲状腺激素能促进动物新陈代谢”实验，甲状腺激素激素促进物质氧化分解的化学反应无法观察，但可以以大鼠的“耗氧量”和“活动量”为观察指标。 规律3：一般不写出实验结果，只有前后对照的实验设计才在步骤中写出实验结果。
（二）实验结果和结论（一定要先描述结果再写出结论）
1、对“探究性实验”的预测
探究性实验:探索研究对象的未知属性、特征及与其他因素的关系的实验方法 规律1：实验组多种结果，对照只有一种结果
规律2：需作正、反、中间状态三方面的预测（有时两种） 例如：如果是研究某试剂对某动物身体的影响，题目却给了 A、B两种浓度的试剂，即实验设置3组，讨论的结论有： 规律3：教你一招：会用“无显著差异”一词 2、对“验证性实验”的预测
课本上已学知识点的验证实验，不能作三方面的预测，只能作与已学知识点和验证性结论相符的预测
规律1：结果只有一个，结论只有一个；
规律2：如果是前后对照实验，结果写在步骤中，其余全部写在最后（前后对照实验，大都为验证性实验）；
规律3：验证性实验大都是课本中常见的一些事实性知识，往往要求用生物语言去分析，分析语言要求具有条理性。
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五、实验题解答思路和基本解题技巧
1、认真审题——审准实验目的和原理
明确验证的“生物学事实是什么，”或“生物学事实”的哪一方面；实验所依据的生物学（或其它知识）原理是什么。如“探索酶活性与温度关系”的实验原理为淀粉遇碘变蓝，淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖，麦芽糖遇碘不变蓝。
2、找出自变量（实验变量或实验条件）和因变量（反应变量）
找出自变量（实验变量或实验条件）和因变量（反应变量），以及影响本实验的无关变量，然后构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。如验证“CO2是光合作用合成有机物的必需原料”，首先明确该实验的条件是CO2，结果是光合作用（合成有机物），影响结果的条件变化应该是CO2的有无两种情况，那么对照的设计就应该为空白对照。影响实验结果的无关变量有温度、pH、实验用植物的生长状况、饥饿处理的环境、吸收CO2的NaOH的量及浓度等因素，这些无关变量中任何一种因素的不恰当处理都会影响实验结果的准确性和真实性，因此实验中必须严格控制无关变量，做到平衡和消除无关变量对实验结果的影响。常常采用对照的方法——即在保证各实验组和对照组的无关变量相同的条件下，观察实验变量（实验条件）的不同情况对反应变量（实验结果）的影响。 3、实验对象和实验条件
实验所用的生物学材料，如光合作用所用的叶片、验证质壁分离所用的成熟植物细胞、鉴定脂肪所用的花生种子等。
实验条件是完成这一实验所必需的理化条件及生物学处理方法，如光照、温度、pH、酶、缓冲剂、离心等。 4、设计实验方法和步骤
这一环节要遵循科学性原则、可操作性原则、对照原则、单一变量原则、平行重复原则，使实验有可信度和说服力。
注意：①后面步骤中要用到的东西，如果题目没有给出，则必须在前面的步骤中准备好，如实验中要用蔗糖液，而题目中只给出蔗糖，我们就要先配制好蔗糖液；②题目中如果已经给好（如给的是配好的试剂），则不能再配制了。 5、预测实验结果或分析实验结果
二者是有区别的：①预测实验结果——根据实验原理和事物间的相互关系，进行理性分析，从而预先猜测可能是什么样的结果、有几种结果可能性，都要事先预测到；②分析实验结果——是从结果出发去寻找事物间的相互关系，或者推导出一般性的结论或规律等。它是分析应有的实验结果，对意料之外的结果乃至失败的情况做出恰当的分析和推论。
二者是相反的两个过程：因此解决此类问题时要根据题意注意用词的科学性和准确规范性。当然无论是预测实验结果还是分析实验结果，都要既考虑最后的结果，也要考虑中间步骤的结果。
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六、课本中几个设计实验和探究实验中的变量分析 实验 自变量 因变量 无关变量 H2O2的分解速率（以卫试管等用具的洁净度、环生香燃烧的猛烈程度，境温度、相同材料的量、气泡产生的快慢、多少、各种试剂的量、反应时间持续时间表示） 等 催化效率的高低（以卫催化剂的种类（过氧3+化氢酶和Fe） 生香燃烧的猛烈程度，气泡产生的快慢、多少、持续时间表示） 加碘液后溶液 是否有蓝色 加斐林试剂后溶液是否 淀粉酶只能催化淀粉水解（用碘液检测淀粉是否分解；斐林试剂检测是否有还原糖生成。） ① 扦插枝条的生根状 况的差异；②果实发育状况的差异；③落花落果状况在使用前后的差异。 时间 酵母菌数量 试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长度、操作的程序、碘液的加入量等 试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同pH的处理时间长度、操作的程序、斐林试剂的加入量等 淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等 实验材料的一致性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等 同上 酶的催化作用 有无过氧化氢酶 验证酶的高效性（比较过氧化氢酶和Fe的催化效率） 3+探究温度对酶不同温度梯度处理酶 活性的影响 探究pH值对酶活性的影响 不同pH梯度处理酶 不同的底物（如淀粉（中性、过酸、过碱） 出现砖红色沉淀 验证酶的专一和蔗糖） 性 或不同的酶 设计实验观察生长素或生长生长素（或类似物）素类似物对植的不同浓度 物生长发育的影响 探究培养液中酵母菌数量的动态变化 七、光合作用和呼吸作用等实验中控制实验条件的方法
（1）增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物 （2）减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水 （3）除去容器中的CO2——NaOH溶液
（4）除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境中（饥饿处理）
（5）脱去叶片中的叶绿素，便于观察淀粉和碘液的蓝色反应——酒精隔水加热脱色处理 （6）除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光（或黑暗处理） （7）如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光 （8）光合作用实验中暗室安全灯——绿光灯
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八、实验结果的显示方法
（1）光合速率——CO2的吸收量或O2的释放量或淀粉（或有机物）的产生量
呼吸速率——CO2的释放量或O2的吸收量或淀粉（或有机物）的减少量 （2）原子转移途径——放射性同位素示踪法 （3）细胞液浓度大小——质壁分离
（4）植物细胞是否死亡——质壁分离和复原、细胞质流动、呼吸作用的有无等 （5）甲状腺激素的作用——动物耗氧量、发育速度、动物活动状态、动物体温变化等 （6）生长激素的作用——生长速度（体重变化、身高身长变化） （7）胰岛素的作用——动物活动状态
（8）酵母菌数量——用肉眼观察菌落数目，用显微镜观察血球记数板内酵母菌数量
九、实验中控制温度的方法
（1）还原糖鉴定：50～65℃水浴加热 （2）酶促反应：水浴保温
（3）用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热 （4）DNA的鉴定：沸水浴加热
（5）细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养
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七、光合作用和呼吸作用等实验中控制实验条件的方法 （1）增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物 （2）减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水 （3）除去容器中的CO2——NaOH溶液
（4）除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境中（饥饿处理）
（5）脱去叶片中的叶绿素，便于观察淀粉和碘液的蓝色反应——酒精隔水加热脱色处理 （6）除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光（或黑暗处理） （7）如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光 （8）光合作用实验中暗室安全灯——绿光灯 八、实验结果的显示方法
（1）光合速率——CO2的吸收量或O2的释放量或淀粉（或有机物）的产生量 呼吸速率——CO2的释放量或O2的吸收量或淀粉（或有机物）的减少量 （2）原子转移途径——放射性同位素示踪法
（3）细胞液浓度大小——质壁分离
（4）植物细胞是否死亡——质壁分离和复原、细胞质流动、呼吸作用的有无等 （5）甲状腺激素的作用——动物耗氧量、发育速度、动物活动状态、动物体温变化等 （6）生长激素的作用——生长速度（体重变化、身高身长变化） （7）胰岛素的作用——动物活动状态
（8）酵母菌数量——用肉眼观察菌落数目，用显微镜观察血球记数板内酵母菌数量 九、实验中控制温度的方法
（1）还原糖鉴定：50～65℃水浴加热 （2）酶促反应：水浴保温
（3）用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热 （4）DNA的鉴定：沸水浴加热
（5）细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养
4、（2008广东生物35）某研究小组进行一个有关兔水盐代谢调节的实验，以下为实验报告，请予以完善。
实验名称：兔的水盐代谢调节。 （一）材料与方法：
（1）家兔12只，2.5 kg/只，随机分为3组（甲、乙及丙组），每组4只。 （2）对甲组兔静脉滴注1.5%NaCl溶液，乙组滴注0.9%，NaCl溶液，丙组滴注蒸馏水，滴注量均为200 ml,0.5 h滴定。
（3）从滴注开始收集测定2h内兔的尿液量。 （二）结果与分析：（1）甲、乙、丙三组兔平均尿量比较：甲＜乙＜丙。
（2）原因：甲、乙、丙三组兔分别注入1.5%NaCl溶液、0.9%NaCl溶液和蒸馏水。丙、乙、甲三组兔细胞外液的渗透压依次升高，丙、乙、甲三组兔下丘脑的渗透压器所受的剌激依次升高，丙、乙、甲三组兔下丘脑分泌经垂体释放的抗利尿激素依次增多，丙、乙、甲三组兔肾小管、集合管等对原尿中的水重吸收的量依次增多。所以丙、乙、甲三组兔尿量依次减少。
（三）讨论：（1）实验设计时每组兔能否只用1只？为什么？
不能；只用1只不能排除因个体差异造成的结果不准确。
有人认为需要增加1组兔才能使本实验设计更为完善。你认为对该组兔最有必要作何实验处理？为什么？
用这组兔作空白对照，不滴注任何液体；可以使甲、乙、丙三组兔的尿量有更好的比较基准。
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