实验二 观察二氧化硫对植物的影响

　　预习知识

　　1.亚硫酸钠， Na2SO3+H2SO4(稀)→Na2SO4+H2O+SO2↑，同，相同

　　2.D 3.A

　　思考与练习

　　1.对照 2.A 3.D 4.B

　　(补充参考知识)

　　植物二氧化硫受害的症状：叶片褪色，变成黄白色。叶脉间出现黄白色点状“烟斑”，轻者只出现在叶背气孔附近，重者从叶背到叶面均出现烟斑。随着时间推移，“烟斑”出点扩散到面。危害严重时，叶片萎蔫，叶片退色变白，植物萎蔫。

　　植物受害的顺序，一般先期是叶片受害，然后是叶柄受害，后期是整个植株。二氧化硫从气孔进入，逐渐扩散到海绵组织和栅栏组织细胞。二氧化硫对植物的伤害，起始于细胞膜，改变膜的通透性。随之，叶绿体和叶绿素相继被破坏，组织脱水，枯萎，死亡。最后导致叶表面受害，形成许多坏死斑点。

　　二氧化硫对植物的危害程度与二氧化硫的浓度和接触时间有关。当二氧化硫浓度超过植物的忍受程度时，植物的危害程度与二氧化硫的浓度成正比关系；当二氧化硫浓度不变时，植物危害程度与植物接触二氧化硫的时间成正比关系。光照强，气温高，植物对二氧化硫敏感，越容易受害。

　　二氧化硫对植物的危害程度与植物的种类有关。对二氧化硫反应敏感的植物，其受害程度大于对二氧化硫有抗性的植物。对二氧化硫敏感的植物有：棉、大豆、向日葵、南瓜、大麦、小麦、梨、落叶松等：对二氧化硫有抗性的植物，如黄瓜、马铃薯、玉米、洋葱、柑橘等。

　　第二部分 独立实验研究过程

　　一、实验设计

　　包括如下环节：

　　(一)确定实验课题和目标

　　1.实验课题

　　包括：①研究对象 ②研究现象 ③作用于对象的因素

　　如：pH对唾液淀粉酶活性的影响

　　2.实验目标：明确实验研究的问题和最终要达到的目的

　　如：探究唾液淀粉酶的作用的最适pH。实验课题和目标可能一致

　　(二)做出问题假设

　　运用的科学知识基础和符合逻辑的论据对提出的问题做出尝试性的解释。(因为……所以……)

　　如：因为酶是蛋白质，高温可以引起蛋白质变性，所以认为：温度影响唾液淀粉酶的活性。高温或低温会使酶的活性降低，酶有其作用的适宜的温度。

　　(三)制定方案

　　1.明确实验原理：实验操作过程或实验方法所依据的科学道理(在实验设计中可不写出)

　　如：淀粉遇碘后，形成蓝紫色的复合物；淀粉酶可以使淀粉逐步水解为麦芽糖和葡萄糖。麦芽糖和葡萄糖遇碘后，不形成蓝紫色复合物。

　　2.选择材料用具：

　　确定材料用具需注意如下问题：

　　(1)实验材料选择的一致性(如：生长状况一致的两株植物……。除欲处理的因素外，其他条件要保持一致)有些实验材料实验前要经过预处理(也可写于实验步骤中)。

　　(2)试剂要确定明确浓度：如2%的淀粉酶溶液)

　　(3)实验装置要具有严密性和合理性。

　　3.确定方法步骤(实验程序)

　　设计实验步骤时需注意的问题：

　　(1)分步叙述，要有标号(也可采用表格方式)

　　(2)研究对象或器皿要有标记

　　(3)说明对材料的选择和处理

　　(4)对部分实验条件要有量、时间等描述：如37℃水浴中保温5min，加入等量……

　　(5)控制单一变量(可变因素)：既控制除了要研究的变量以外的其他变量保持一致(进行单因子分析)

　　(6)设置对照实验：根据具体实验，设置对照类型

　　①空白对照：不给对照组任何因素处理。如过氧化氢的自然分解

　　②自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行：如对同一人的不同条件下的营养状况的研究

　　③相互对照：不单设对照组，而是几个实验互为对照。如不同温度对酶活性的影响

　　④标准对照：以常规的品种、常规的浓度为对照。

　　总之，实验步骤要科学、合理、具体、可行，要用科学术语叙述，各步骤之间要有一定的连续性。

　　4.设计实验记录方案

　　根据可能出现的实验结果进行下列实验记录的设计，以保证实验记录科学、准确、客观全面。不丢掉有用的信息为结果分析提供丰富的资料。

　　(1)确定观察和记录的时间

　　(2)设计观察和记录内容(在实际记录中，要将观察到的现象和结果如实用准确语言和科学术语描述出来，记录要实事求是，与预期相矛盾的现象、数据也要记录，这些记录可能不支持假设，但也可得出正确的结论或找出失败的原因)

　　(3)确定记录方式：文字描述、表格描述、画观察图等

　　5.预期可能实验结果及其和所做出的假设的关系

　　6.标明注意事项：如试剂的配制、实验的安全等

　　二、实施实验方案

　　三、实验分析及结论

　　1.实验结果分析：对记录下来的现象、数据进行整理、分析得出结果

　　(1)正确处理实验数据：数据资料要用数学计算及统计、图解(坐标曲线图、柱形图表格等)等方法加以判断、推理和分析。

　　(2)深入分析实验结果：叙述实验结果及假设是否成立(预期结果得到实现，假设成立；预期结果没有出现，假设不成立)，并对结果加以说明、解释或评价；对预期以外的结果做出恰当的分析和说明

　　2、获得结论，进行研究成果交流：通过对现象的分析，概括出规律性的结论或问题，撰写研究论文以一定方式和他人进行成果交流。

　　第三部分 实验能力考察例题

　　前面所述的实验设计模式并不是固定不变的，考试中常常通过对实验设计或研究的某一个或几个环节进行考察，来检验同学们的综合实验能力。实验考察目标有：(1)独立完成实验的能力。包括理解实验原理、实验目的要求、了解材料用具、掌握实验方法步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会处理实验安全问题。会观察、分析和解释实验中产生的现象数据，并得出合理的实验结论。(2)能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。下面就一些实验例题加以说明。

　　例1、用普通显微镜观察切片，当用低倍物镜看清楚后，转换为高倍物镜却看不到或看不清原来观察到的物体，不可能的原因是：

　　A、物体不在视野中央

　　B、切片放反，盖玻片在下面

　　C、低倍物镜和高倍物镜的焦点不在同一平面

　　D、未换目镜

　　答案：D

　　说明：这是一道考核显微镜技术操作能力的题目。如果没有亲自动手运用显微镜做过实验，或很少使用而缺乏正确使用显微镜的能力，就不可能做对这道题。这类题目通常是考察学生已做过的实验的独立操作能力，已考察生物学科基本实验技能

　　例2、将大肠杆菌放在含有15N同位素的培养基上，培养若干代之后，大肠杆菌DNA的所有的N原子均为15N。带有15N标记的DNA分子密度大，将DNA分子带有N15标记的大肠杆菌，转移到含有N14的培养基上培养，每隔4小时取样一次(相当于一个世代)，利用离心法测定不同世代细菌DNA分子的密度如下：

　　DNA分子密度梯度的离心实验

　　(1)在正常培养基上，对于带有15N标记的大肠杆菌繁殖的后代，不同世代的DNA分子密度显示的差异变化，你的正确解释是：___________________

　　(2)如果将第一代(全中)双链DNA分子的氢键断裂，再离心测定其分子密度，它的两条DNA单链在试管中的分布是_________，你做出上述判断的理由是______。

　　[答案](1)DNA分子进行半保留复制

　　(2)1/2的DNA单链在底部，1/2的DNA单链在上部，中部没有DNA单链的分布，因为由于半保留复制，第一代DNA分子的两条链一条为重链，即含15N的链，一条为轻链，即含14N的链。

　　[说明]本题给出实验现象，要求学生根据实验现象，运用所学的DNA分子结构复制知识分析解释实验现象，获得正确结论。既考察了分析实验现象获得正确结论的能力，又考察了根据实验现象进行推理、预测进一步的实验结果的能力。

　　例3、将动物的肝细胞研磨并除去ATP后，放入三只标号分别为I、II、III的锥形瓶中。实验装置和处理如图a所示。将实验用的3只锥形瓶的瓶口封闭后，放入20℃水浴锅中，1h后的结果如图b所示。请根据实验结果回答：

　　(1)实验中可以看到的明显变化是_________。由此可以推断__________号瓶发生了________作用。

　　(2)该实验的全部结果说明__________。

　　[答案](1)III号锥形瓶的酒精滴液在玻璃管中向左移动；III；呼吸(有氧呼吸)。(2)肝细胞的呼吸作用需要葡萄糖和ATP

　　[说明]本题一方面考察学生是否具备牢固的呼吸作用的知识：III号瓶的酒精液滴发生了明显左移的现象。说明III号瓶肝细胞有氧呼吸消耗了更多的氧气(释放的二氧化碳和氧气的量相等，但被吸收)。有氧呼吸分解有机物释放能量，产生ATP，但正象为了使物体燃料需要先提供能量(由一根火柴提供)一样，要启动细胞内能量释放的过程必须先花费一些能量。所以细胞进行有氧呼吸即需要底物(葡萄糖)，也需要ATP；同时考察学生根据瓶内外气压变化而影响酒精液滴移动的物理学知识；本题所给的三个实验设计，实际上是控制不同实验条件下的三个对照实验，所以本题也考察了学生理解实验原理、控制实验条件、设计对照实验、分析实验现象和结果，得出正确结论的能力。

　　例4.为验证“镁是植物生活的必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么?再写出你的实验思路。

　　(1)实验一：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适应条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。

　　(2)实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，对照组浇以蒸馏水，实验组浇以用蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适应条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。

　　(3)实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适应条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。

　　(4)下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路。

　　[答案]

　　(1)不能，因为蒸馏水和镁盐溶液均因为缺乏植物必须的矿质元素而不能正常生长。

　　(2)不能，因为两种容器中的砂性土壤都可能含有镁离子。

　　(3)不能，因为两种容器中的砂性土壤都可能含有镁离子。

　　(4)取生长状况一致的大豆幼苗，用符合试验要求的容器进行培养，对照组盛有含植物必须的各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有不含镁离子的完全营养液。两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气。观察比较两组植物的生长状况。

　　[说明]该题主要考核探究实验能力。就是要求考生在理解实验目标的基础上，对假想的三种实验设计思路做出评价，然后设计出能够达到预期实验目标的合理方案。题目提供的三种(假想)实验设计思路中，均含有程度不同的合理成分，考生逐一对上述实验思路进行评价时，不仅要重视分析和阐明实验设计不能取得预期结果的原因，而且要关注实验设计思路中隐含的合理成分，从而为提出一个合理的实验设计思路创造条件。因此说，该题的编制比先前同类型题目又有较大的突破。

　　例5.血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固，草酸甲溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据实验的材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证离子在血液凝固中的作用。

　　一、实验材料和用具

　　(1)家兔 (2)生理盐水 (3)酒精棉 (4)适宜浓度的草酸钾溶液

　　(5)适宜浓度的氯化钙溶液 (6)试管、注射器(针管、针头)

　　二、实验步骤和实验结果

　　第一步：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水(见下图)

　　第二步：……

　　问题：设置B管的目的是______________________________________。

　　[答案]第二步：用酒精棉消毒，用注射器取家兔血

　　第三步：立即将等量的血分别加入到A、B两试管中。结果：A管不凝固，B管凝固。

　　第四步：将等量的CaCl2溶液分别加入到A、B两试管中。结果：A管凝固，B管仍凝固。

　　问题：作为A管的对照

　　[说明]这是一道开放的实验设计题，题干中给出实验材料和用具，以及实验要研究的课题，要求学生平时具有实验操作和实验设计的训练，熟悉各种常用实验用具和试剂的用法和用途，从而能根据题目给出的情景进行正确的实验设计。

　　例6、现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。

　　材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等

　　方法步骤：①___________ ②____________

　　可能的实验结果及相应的结论：①__________②___________③___________

　　[答案]方法步骤：①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中。②将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。

　　可能的实验结果及相应的结论：①若有光组和无光组种子的发芽率差别不大，则该种植物种子的萌发不受光的影响。②若有光组和无光组种子的发芽率差别很大，有光组发芽率明显高于无光组，则光是该种植物种子的萌发的必要条件之一。③若有光组和无光组种子的发芽率差别很大，无光组发芽率明显高于有光组，则光抑制该种植物种子的萌发。

　　[说明]本题不仅考察了同学们进行独立实验设计的能力，而且考察了同学们预测实验结果的环节。

　　综上所述，近年来试验考察题型主要包括四类：1.通过对教材中实验的考察，检测学生生物学基础知识和基本实验技能；2.通过分析他人的实验现象，获得试验结论，考察学生分析试验现象获得结论能力；3.指出他人的实验设计的不足，完善给出的实验方案，考察学生实验评价和试验设计的能力；4.提出试验课题，独立设计试验，考察学生实验设计的能力。

　　实验设计能力常常是考试的重点，也是考察的难点，在进行试验设计时，同学们要注意以下方面：

　　1、明确试验的目的：如遇到这样的题目：探究Ph对酵母菌酒精发酵酶的活性的影响。针对这个实验题目，要明确：Ph是该试验设计的可变因素，要保证试验步骤测定的确实是不同Ph条件下的酶的活性；既然研究酒精发酵酶的活性，应控制酵母菌酒精发酵的无氧环境。

　　2、明确试验所依据的原理：只有明确实验原理，才可依据原理设计方案。

　　实验步骤地设计才不会有大的出。

　　3、明确试验设计的一般原则和规范。(编稿老师：陈月艳 审稿老师：周湘 责编：陈莉)

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