2023年高中生物竞赛试题分章汇编科学实验的一般原理和方法1.docx

第十一章 科学实验的一般原理和方法（一） 【解题指导】 例1 给你洋葱、蔗糖、蒸馏水及必要的工具，请设计一个测定洋葱表皮细胞滚浓度范围的实验方案。 析 （1）实验原理：水分的浸透作用。 （2）实验方法：①配制一系列不同浓度的蔗糖溶液（如5％、10％、15％、20％）。②制造上述各蔗糖溶液处理的洋葱表皮细胞装片。③用显微镜按蔗糖溶液的浓度梯度逐一观察装片。 （3）结论：该洋葱表皮细胞液的浓度介于能引起与不能引起细胞质壁别离的两种相邻浓度溶液的浓度之间。 该实验的设计是按照一般实验法的原理，直截了当通过实验组而得出结论的。 例2 请你设计一个实验，证明动物生长激素的分泌器官及其生理作用。（切除动物垂体情况非常复杂，本实验仅作为学生设计实验） 析 （设计方案）（1）材料：幼年兔（或其他幼年哺乳动物）。 （2）处理：实验组A：切除垂体；实验组B：切除垂体后每天注射生长激素；对照组C：正常兔。 （3）依照观察的结果得出结论：实验组A：生长停顿；实验组B：先停顿后又接着生长；实验组C：不停顿生长。由此得出生长激素是垂体分泌的，能促进幼小动物生长的结论。 该实验的设计是利用对照实验法的原理，通过实验组和对照组结果差异的比拟得出结论的。 例3 有一个消费大队研究小麦增施氮肥（尿素）的增产试验。实验设计为两个处理：处理（一）为每公顷施尿素150kg；处理（二）为每公顷施尿素300kg；以不施肥为对照（CK）。施肥试验小区的陈列方式有两种：重复一次和不设重复。试绘制小麦田间试验小区两种陈列方式的规划图。 析 依照试验设计要求，每个试验小区面积应一致，两种田间陈列方式如下二图。 施肥试验一（重复一次） 施肥试验二（不设重复） 【稳固练习】 1．研究不同饲料喂养家猪的育肥效果和比拟小麦不同品种叶片大小的实验，应如何选择材料？ 2．某中学课外活动小组方案进展白玉蜗牛的养殖实验，在实验设计上，你认为应探究哪些详细内容？ 3．在动物实验中，正确设置对照十分困难，要选择20只完全类似的动物分为每组10只的对照组和处理组，是难以做到的。那么，进展这种实验，你能提出一个聪明的设置对照的方法吗？ 4．许多科学家认为，孟德尔进展的植物杂交试验，选择豌豆做实验材料是他成功的关键；卡尔文在研究植物光合作用的暗反响时，选择小球藻（Chlorella）为材料也是成功的关键。这是为什么？ 5．有一位船长要试验某种防治晕船药物的效果，他选择旅客为对照，让船员都服用药剂，其结果大多数旅客晕船了，而船员没有晕船，这一结果能否说明这种药的成效？为什么？ （二） 【解题指导】 例1 依照提供的动物标本，通过详细观察试比拟豺、狼的区别，请填入下表： 体 型 体 色 尾 部 豺 狼 析 通过观察和测量，豺体型小，狼体型大；豺的体色为红棕色，狼为灰黄色；豺的尾粗长、毛密似狐尾，狼的尾较短尖，尾下垂，非常少活动。 例2 取数量一样，大小一致的两种不同处理（喷施生长素浓度不叫的棉花叶片，利用实验桌上的设备，设计一种测量叶片面积的方法。 （1）较详细地表达你的实验过程。 （2）计算出两种处理叶面积的大小。 析 棉花叶片属不规那么形状物体。测量叶片面积有两种方法：（1）利用刻度尺测量叶片的长度（叶片基部至叶尖的长度）和叶长度中点处的宽度，按长×宽×0.761公式计算叶面积。（2）利用方格纸，把叶片平坦地放在方格纸上，用削尖的铅笔把叶片的边缘描绘下来。由于每一方格的面积是已经知道的，计算叶片占据的格数，即可求出叶片的面积。 例3 取一样数量的国光和红富士不同苹果品种的果实，利用实验桌上提供的卡尺、刻度尺、量杯、量简、台秤等工具，设计一种测量苹离果实大小（体积）的方法，并用所测数据比拟两种不同苹果果实的大小。 析 苹果的果实属不规那么形状物体，可用量筒或量杯测量体积，即在量简内先放入一定量体积的水，然后放入待测的苹果果实，通过测量筒内体积增长情况，即可求出不同品种果实体积的大小。 例4 为测定不同豆类种子发芽时期的含水量，现提供黄豆、绿豆、蚕豆、豌豆4种豆科植物萌发种子，在实验桌上备有称量瓶、天平、坩锅钳、枯燥器和室内用烘箱等设备，设计测定含水率的实验流程，并比拟4种萌发种子含水率的多少。 析 测定含水率的方法：样品（一定量）称量瓶烘箱用坩埚钳取出称量瓶枯燥器称量瓶烘箱称量瓶再称重称量瓶（恒重）。计算水分质量分数。 水分质量分数（％）＝ 例5 将黄化豌豆幼苗的芽鞘尖除去，然后进展实验，以研究植物激素对豌豆幼苗生长的阻碍。利用墨水在每株上胚轴间隔顶端的位置画一记号，如以以下图所示： 把通过上述方法处理的幼苗分为三组，每组有120株，其中两组分别施以激素A或B。然后将所有的幼苗置于黑暗的地点生长5天。每天从每组中取20株幼苗，于记号处将其“顶部〞切去，并测定“顶部〞的平均长度（L）和平均鲜重（W）、最后将每组的W/L值计算出来。结果如下表所示。 天 对照实验 ＋激素A ＋激素B L W W/L L W W/L L W W/L （mm） （mg）（mg/mm）（mm） （mg）（mg/mm）（mrn）（mg） （mg/mm） 0 1 1 2 3 4 5 （1）用什么工具测量幼苗长度？参考有关平均长度（L）的数据，能够得出什么结论？ （2）用什么工具测量幼苗的重量？“顶部〞平均重量（W）与幼苗细胞体积有何关系？解释作的答案。 （3）依照你在答复（2）时所作推论，W／L代表什么？ （4）写出一种激素的名称，其特征须与激素B类似。 （5）施以激素A的幼苗的W／L值，在第5天比第4天为低，提出一项可能理由进展解释。 （6）解释以下实验步骤的缘故： ①除去豌豆幼苗芽鞘。 ②将幼苗置于黑背地生长。 析 （l）测量长度用刻度尺，从三组实验“顶部〞平均长度比拟来看，激素B有促进生长的作用。（2）测量幼苗的重量用天平，“顶部〞平均重量增加与幼苗细胞体积加大有关。细胞伸长生长体积加大，液泡水量增加，因而重量增加。（3）W／L 代表每mm幼苗的重量（mg）。（4）生长素与激素B类似。（5）施以激素A的W／L值降低，可能是由于激素A增加幼苗重量的作用降低，致使W／L值降低。（6）由于芽鞘是产生生长素的部位，因而研究外源激素的作用，要切除豌豆幼苗芽鞘。另外，将幼苗置于黑背地生长，防止光合作用要素对实验的干扰。 【稳固练习】 6．渔民常用鸬鹚（俗称鱼鹰）捕鱼，依照你的观察，鸬鹚有哪些适于捕鱼的形态特征？ 7．在动物园观察孔雀的行为，请描绘孔雀开屏的精彩表演： 开屏的孔雀性别是 性。它把尾屏 ，展开似 形。还不断地转动 ，抖动 ，发出 的声音，作出各种优美的舞蹈动作。这是一种 行为。 尾屏是由尾上的 兴旺而成，而不是尾羽，尾羽的长度 ，隐于 。 8．依照给你提供的仙人掌、茧丝子、葫芦藓、金鱼藻四种植物的观察，填写下表： 植物 根 茎 叶 适于生活场所 仙人掌 葫芦藓 菟丝子 金鱼藻 9．观察以以下图中表示的黑头鸥可能出现的几种姿态，试答复：一只海鸥偶尔在另一只海鸥的领地中，两只海鸥彼此相遇，以下哪一种可能是后来者的姿态？ 10．某校生物实验小组方案开展培育作物新品种的田间试验，你认为田间观察应制定哪些观察工程？ 11．某校课外活动小组研究不同浓度的蔗糖溶液对马铃薯薯块大小的阻碍实验，其步骤如下：（1）用打孔器从同一个马铃薯块茎上取三块样品，用刀片修整，使其长度至少为30mm，三个样品尽可能等长。（2）尽可能准确地测量每一薯块的长度、直径、体积、重量，将所得数据记入下表中。（3）把三个薯块分别放在作好标志的A、B、C三个试管中。在A试管中倒入蒸馏水，把10％糖溶液倒入试管B中，把20％的糖溶液倒入试管C中，都要使薯块浸泡。然后用铝箔把每个试管口封好并放在试管架上。待1～2天后，将薯块从试管中取出，按（2）的测量要求重做一次，也在表中记下所得的数据。试答复以下实验咨询题： （1）除记录的数据所说明的变化外，在三个薯块上还分别观察到什么其他变化？ （2）薯块A的体积发生了什么变化？ （3）糖溶液浓度与薯块重量的变化之间有什么关系？ （4）提出一个假设来说明在什么样的浓度下，马铃薯的重量不变？并设计一个验证明验。 测量 薯块A（蒸馏水） 薯块B（10％糖溶液） 薯块C（20％糖溶液） 第1天 第2天 区别 （＋或－） 第1天 第2天 区别 （＋或－） 第1天 第2天 区别 （＋或－） 长度 （mm） 直径 （mm） 体积 （L） 重量 （g） 参考答案 1．猪的育肥效果实验，最初的实验对象（仔猪），必须是年龄、大小、体重、遗传根底等方面一致的个体；比拟不同品种叶片的大小，必须选取叶位一样的叶片进展测量和比拟。 2．依照实验目的，围绕养殖咨询题可进展：（1）蜗牛的食性、营养搭配和生长情况的观察；（2）成熟蜗牛的繁衍观察等。 3．将这20只动物分成10对，每对类似，一个被处理，一个做对照。 4．达尔文选择的豌豆是严格自花授粉植物，其遗传性状十分稳定，容易杂交，一次杂交可获得相当数量的后代，便于遗传分析。卡尔文选择的小球藻是单细胞构造，可在瞬时间内杀死，易找到CO2固定的最初产物。 5．此实验不能说明药物的成效，由于对照设置不合理，应是旅客和船员分别设置对照组和实验组。 6．鸬鹚的上喙尖端有钩，适于捕鱼；趾蹼相连，适于游水；喉囊有伸缩性，适于贮藏食物。 7．孔雀雄性开屏，把尾屏高高举起，似扇形；不断转动身体，抖动尾屏，发出沙沙的声音，是一种求偶行为。尾屏是由尾上复羽兴旺而成，尾羽非常短，隐于尾屏之下。 8．仙人掌根系兴旺，茎肉质化，刺状叶，适于早生；葫芦薛根为假根，茎细短，叶长舌形，适于湿生；兔丝子根为寄生根，缠绕茎、叶退化成小铃片，适于寄生；金鱼藻茎长，茎节生侧生根，叶片全裂丝状，轮生，适于水生。 9．采取防范攻击姿态（7）。 10．应依照新品种育种目的的要求，从早熟性、抗逆性、丰产性、植株优良性状（株高、德任、穗粒数、千粒重）等方面考虑田间观察工程。 11．著块在蒸馏水中，由于细胞吸水体积增大；在糖溶液中，由于细胞失水，体积缩小，糖溶液的浓度越高，体积缩小越多。只有当四周水溶液的浓度与细胞液浓度一致时，薯块的重量才不发生变化。