一、實驗設計遵循的原則1.2．單一變量原則和等量原則3.4．對照原則(為使實驗結果有可信度，需設置對照組)二、實驗設計的基本方法實驗設計程序：明確實驗目的→選擇實驗原理→確定實驗思路→設計實驗步驟→預期實驗結果→得出實驗結論。1．實驗目的(1)驗證性實驗：尋找題干信息，一般寫有“驗證……”，即為該實驗的實驗目的。(2)探究性實驗：首先分析實驗的自變量和因變量。此類實驗的實驗目的一般書寫為“探究自變量對因變量的影響”“探究自變量與因變量的關系”“探究自變量的作用”等等?？茖W施肥可使作物接近最高產量而又不會造成肥料浪費。實驗表明鋅肥的施用量與番茄的果實產量密切相關，右圖為實驗結果曲線圖，請寫出該探究實驗的實驗目的。實驗目的：探究鋅肥施用量對番茄果實產量的影響(或探究種植番茄時施用鋅肥的最佳濃度范圍)。2．實驗原理實驗原理的確認與書寫：實驗原理就是進行實驗的理論依據，書寫基本套路概括為“已知條件找變量→根據目的提結論→依據材料判結果→結論結果巧聯系→組織語言寫原理”。某科研機構發(fā)現了一種新型病毒，并對該病毒的遺傳物質進行研究。請回答下列問題。(1)可用化學分析的方法對該病毒的遺傳物質種類進行研究，原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)可以用同位素標記法研究該病毒遺傳物質種類，將宿主細胞放在含某種有放射性標記的核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，再用該病毒侵染被標記的宿主細胞，一段時間后收集子代病毒并檢測其放射性。培養(yǎng)基中的各種核苷酸(填“是”或“不是”)都需要標記，理由是_____________________________________________________________________________________________________________。解析：本實驗的目的是探究該新型病毒遺傳物質的種類。(1)病毒只有一種核酸，DNA或者RNA，二者在化學組成上的不同是DNA含有的五碳糖是脫氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；DNA特有的堿基是T，RNA特有的堿基是U，因此，可以通過化學分析的方法，分析這種新型病毒的五碳糖或含氮堿基的種類，從而判斷該病毒的遺傳物質是DNA還是RNA。(2)核苷酸包括兩類，一類是脫氧核糖核苷酸，另一類是核糖核苷酸，培養(yǎng)基中，只需將脫氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸進行放射性標記，如果都進行放射性標記，那么無論新型病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，收集到的子代病毒中均能檢測到放射性，無法得出實驗結論。答案：(1)DNA含有的五碳糖是脫氧核糖且含堿基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含堿基U，可以通過化學分析的方法，分析這種新型病毒遺傳物質中五碳糖或含氮堿基的種類，據此判斷該病毒的遺傳物質是DNA還是RNA(2)不是若對各種核苷酸都進行放射性標記，則無論該新型病毒是DNA病毒還是RNA病毒，在子代病毒中均能檢測到放射性3．實驗假設假設是指用來說明某種現象，但未經證實的論題，是對課題涉及的主要變量之間相互關系的設想，是研究者對研究結果預先賦予的答案，是一種可能的解釋和說明。提出的假設可能正確，也可能錯誤，但必須能解釋題目現象或與題干相符，一般情況下，若是實驗中要求寫出你的假設，我們應根據自己平常積累的知識，寫出認為最可能的一種假設即可。某校生物實驗小組要對“動物細胞是否也能通過滲透作用吸水和失水”進行實驗探究，假如你是其中的一員，請分析回答下列問題。(1)實驗假設是______________________________________________________。(2)請你說出作出該假設的依據：_____________________________________________________________________________________________________。答案：(1)動物細胞能通過滲透作用吸水和失水(2)動物細胞具有發(fā)生滲透作用的條件(或細胞膜有選擇透過性，當細胞與外界溶液接觸時，膜兩側具有濃度差)4．實驗思路思路是“想法”，是較為粗線條的思考過程，其要求“言簡意賅”。比如：用某種方法處理某種材料，觀察其對某方面的影響效果。一般須體現“對照思想”，顯示自變量和因變量，對無關變量表述時，應注意體現“相同且適宜”。某科研小組經研究得知X酶存在于人的肝細胞中，能將糖原分解為還原糖。酶必須保持正常的結構才能發(fā)揮催化作用，請利用這一原理設計實驗，探究X酶的化學本質究竟是蛋白質還是RNA。簡要寫出實驗思路，并預期實驗結果及結論(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)。_________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：實驗設置甲組和乙組，兩組實驗分別用蛋白酶和RNA酶處理X酶，然后與糖原混合，檢測兩組實驗中X酶有無活性。檢測X酶是否有活性可用斐林試劑與產物反應觀察是否產生了顏色變化來完成。答案：實驗思路：甲組：將X酶用蛋白酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時間后，檢測是否有還原糖產生。乙組：將X酶用RNA酶處理，再與糖原溶液混合，在適宜條件下保持一段時間后，檢測是否有還原糖產生。預期結果及結論：①若甲組有還原糖生成，乙組沒有還原糖生成，則說明X酶的化學本質是RNA；②若甲組沒有還原糖生成，乙組有還原糖生成，則說明X酶的化學本質是蛋白質5．實驗步驟步驟是“做法”，是更為“細節(jié)化”的操作流程，其要求“精確細致”。必須體現“自變量”如何設置，“因變量”如何獲得，“無關變量”如何保證相同且適宜。實驗步驟設計的一般程序：檉柳是一種泌鹽植物，葉子和嫩枝可以將吸收的鹽分排出，是強耐鹽植物。檉柳從土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸還是被動運輸？請設計實驗加以證明。實驗材料：檉柳幼苗若干；適宜濃度的含Ca2＋和K＋的完全培養(yǎng)液；細胞呼吸抑制劑；蒸餾水。請寫出實驗步驟：________________________________________________________________________________________________________________________。答案：①將檉柳幼苗隨機分為甲、乙兩組，分別培養(yǎng)在適宜濃度的含Ca2＋和K＋的完全培養(yǎng)液中。②甲組檉柳幼苗的培養(yǎng)液中，加入一定量的細胞呼吸抑制劑，乙組檉柳幼苗的培養(yǎng)液中加入等量的蒸餾水，在適宜的條件下培養(yǎng)。③分別測定兩組檉柳幼苗吸收Ca2＋和K＋的速率，并進行比較6．實驗結果和結論實驗結果是通過觀察或測量得到的實驗現象，是實驗實際出現的情況。實驗結論是根據實驗現象，對實驗因變量與自變量關系進行分析，得出的具有普遍意義的理論性結論。實驗結論的得出必須依據實驗結果。歸納實驗結論的一般方法：(1)通過實驗目的、實驗的對照組設置或步驟，根據單一因素不同，找出實驗自變量。(2)由果找因，分析實驗結果(因變量)與實驗控制的單一因素(自變量)之間的邏輯關系，得出正確結論。(3)在有些實驗中，還要根據各對照組中得出的“分結論”，綜合為“全面結論(總)”。(4)在驗證性實驗中，因為要驗證的事實是正確的，實驗結果只有一種，實驗結論即是實驗要驗證的事實。在探究實驗中，因為實驗結果是未知的，可能出現的實驗結果有多種，因此對應的實驗結論也有多種，不同的結果對應不同的結論。(2021·湖北卷)使酶的活性下降或喪失的物質稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型：一類是可逆抑制劑(與酶可逆結合，酶的活性能恢復)；另一類是不可逆抑制劑(與酶不可逆結合，酶的活性不能恢復)。已知甲、乙兩種物質(能通過透析袋)對酶A的活性有抑制作用。實驗材料和用具：蒸餾水，酶A溶液，甲物質溶液，乙物質溶液，透析袋(人工合成半透膜)，試管，燒杯等。為了探究甲、乙兩種物質對酶A的抑制作用類型，提出以下實驗設計思路，請完善該實驗設計思路，并寫出實驗預期結果。(1)實驗設計思路取支試管(每支試管代表一個組)，各加入等量的酶A溶液，再分別加等量，一段時間后，測定各試管中酶A的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶A活性。(2)實驗預期結果與結論若出現結果①：__________________________________________________________________________________________________________________________。結論①：甲、乙均為可逆抑制劑。若出現結果②：_________________________________________________________________________________________________________________________。結論②：甲、乙均為不可逆抑制劑。若出現結果③：_________________________________________________________________________________________________________________________。結論③：甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑。若出現結果④：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。結論④：甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑。解析：(1)分析題意可知，實驗目的是探究甲、乙兩種物質對酶A的抑制作用類型，則實驗的自變量為甲、乙物質的有無，因變量為酶A的活性，實驗設計應遵循對照與單一變量原則，故可設計實驗如下：取兩支試管，各加入等量的酶A溶液，再分別加等量甲物質溶液、乙物質溶液(單一變量和無關變量一致原則)，一段時間后，測定各試管中酶A的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶A活性。(2)據題意可知，甲物質和乙物質對酶A的活性有抑制作用，但作用機理未知，且透析前有甲物質和乙物質的作用，透析后無甲物質和乙物質的作用，前后對照可推測兩種物質的作用機理，可能的情況有①若甲、乙均為可逆抑制劑，則酶A的活性能恢復，故透析后，兩組的酶A活性均比透析前酶A的活性高。②若甲、乙均為不可逆抑制劑，則兩組中酶A的活性均不能恢復，故透析前后，兩組的酶A活性均不變。③若甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑，則甲組中酶A的活性可以恢復，而乙組中酶A的活性不能恢復，故加甲物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物質溶液組，透析前后酶A的活性不變。④若甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑，則甲組中酶A的活性不能恢復，而乙組中酶A的活性能恢復，故加甲物質溶液組，透析前后酶A的活性不變，加乙物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高。答案：(1)兩甲物質溶液、乙物質溶液(2)透析后，兩組的酶A活性均比透析前酶A的活性高透析前后，兩組的酶A活性均不變加甲物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物質溶液組，透析前后酶A的活性不變加甲物質溶液組，透析前后酶A的活性不變，加乙物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高三、實驗方案評價與修訂下表是某小組為探究“過氧化氫酶的活性是否受pH的影響”而設計的實驗操作步驟(豬肝中含有過氧化氫酶)，請回答下列問題。操作步驟操作方法試管甲試管乙1加體積分數為3%的H2O2溶液2mL2mL2加質量分數為5%的鹽酸溶液1mL/3加質量分數為5%的氫氧化鈉溶液/1mL4加質量分數為20%的豬肝研磨液2滴2滴5觀察相同時間內試管中產生的氣泡數量(1)上述操作步驟中存在明顯的缺陷，請寫出改進方案：①_____________________________________________________________；②______________________________________________________________。(2)在完成改進方案后，若實驗結果為________________________________________________________________________________________________________，則說明過氧化氫酶的活性受pH的影響。(3)如果本實驗用出現一定氣泡數量所需要的時間來表示酶的活性，那么所需的時間越長，酶的活性越。(4)如果將本實驗的自變量換成溫度來探究“過氧化氫酶的活性是否受溫度的影響”，你認為是否合適？，原因是_____________________________