实验导学案
实验设计---变量控制法 导学案 知识目标：实验变量、反应变量及无关变量的概念及控制方法 能力目标：解决相关的实验设计题目 教学方法：讲练结合 教学过程：
1.概念 实验变量：也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的 目的在于获得和解释这种前因后果。
无关变量：指实验中除实验变量以外的影响实验结果的因素或条件。
额外变量，指实验中由于无关变量而引起的变化和结果。额外变量会对 反应变量有干扰作用。无关变量的控制要做到相同且适宜。
2.控制方法（1）确定三变量 ①实验变量 ②．无关变量 ③．反应变量（2）、叙述控制实验变量——施加干扰（3）．表述排除无关变量——随机分组、设置对照、条件相同且适宜、重复实验（4）．阐述测量反应变量——观察现象、测量数值（5）.实验现象（结果）到 分析结果（说明）实验组：
施加 得到 对照 实验变量——————→ 反应变量——→ 科学结论 对照组：
不施加 无关变量 消失 分析 改变 相同且适宜 程度改变 ↓ ↓ ↓ 操纵 控制 检测 实验变量 无关变量 反应变量
例 1.研究性学习小组的同学在某电镀厂排水口采集重金属污染液 l00OmL。
利用以下实验材料和器材设计实验，探究不同浓度重金属污染液对水稻 种子萌发和生长的影响。
实验材料和器材：水稻种子，试管，培养皿，纱布，尺子（l00mm），蒸 馏水，恒温光照培养箱（温度设定为 28℃，光强度为 200O Lux）。(实 验材料和器材的数量不限)根据给出的实验材料和器材．请设计实验方法和步骤．预测实验结果并 作出分析。
（1）方法和步骤：
（2）结果预测和分析：
解析：变量的确定和控制方法是实验设计的核心内容，现分析如下：
内容 项目 变量的确定 变量的控制 实验变量 各种不同浓度的重金属污染液 用加法原理对研究对象施加干扰，即用清水作对照，配制几种不同浓度的重金属污染液作实验组 无关变量 ①影响种子萌发的内因，如籽粒饱满、大小等 ②影响种子萌发的外因，如适宜的水分、温度、空气、光照等 ③用一粒种子的偶然性 ①选饱满、大小一致的水稻种子，去掉种子籽粒对实验的影响 ②利用平衡等量原则，给实验组和对照组相同的、适宜的外界条件 ③重复原则，选一定数量的种子进行实验 反应变量 ①种子萌发情况 ②水稻生长状况 ①统计发芽率 ②测量幼苗株高，并计算平均值 答案：（1）方法和步骤：①用蒸馏水将重金属污染液逐级稀释 10、102、10 3、10 4 倍获得4 种不同浓度的污染液。②挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子 250 粒，随机分成 5 组，每组 50 粒。③取 5 只培养皿，垫上纱布；其中 4 只培养皿加人等体积的不同浓度重金属污染液（浸润纱布即可），另 1 只培养皿加入等体积的蒸馏水作为对照。④在每只培养皿的纱布上，均匀放置 50 粒水稻种子；⑤将 5 只培养皿置于恒温光照培养箱培养；每天实验组补充等量的相应浓度重金属污染液，对照组补充等体积的蒸馏水，以保持纱布的湿润。⑥1 周后统计各组的发芽率；用尺子测量幼苗株高（或根长），计算平均值。
（2）结果预测和分析：不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发均有抑制作用，随着浓度的增加，萌发率逐渐降低；不同浓度的重金属污染液对水稻幼苗的生长均有抑制作用，随着浓度的增加，株高（或根长）逐渐降低。
分步编写步骤 第一步，描述编号分组，处理材料。如试管（或烧杯，水槽等）要加以编号，如 A A、B B 或甲、乙等等，这样可使叙说简洁一些。如果所给的材料未经处理，材料的处理过程一般也写在第一步 第二步，叙述实验变量的控制，即各组对实验变量的不同处理。
第三步，表述无关变量的排除，即对各分组的后续相同的处理。
第四步，阐述反应变量的测量，即用什么工具在什么时间观察什么变化。
第 五步：由结果总 结出结论。
实验变量是因反应变量是果 例 2.某同学从《植物生理学》书中查到“幼嫩叶片 可产生生长素；生长素可阻止叶柄脱落”的结论，于是他设计了一个实验，想证实该结论。他的实 验步骤为：①取一盆生长状况良好的植物，去掉 幼叶的叶片(如图所示)；②观察幼叶叶柄的脱落 情况。
(1)请你用所学知识，指出该同学实验设计的不足之处：
(2)给你一定浓度的生长素溶液，空白琼脂块和其地所需条件，利用所学知识，完成改进后的实验设计步骤：① ② ③ 导学：1.本实验需验证 个结论：
分别是
：变量的确定和控制方法是实验设计的核心内容，现分析如下：
内容 项目 变量的确定 变量的控制 实验变量 无关变量 反应变量 多因子变量 例 3.酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵，有同学认为是氧气自身抑制了酵母菌厌氧呼吸，也有同学认为是需氧呼吸产生的某产物 X 抑制了酵母菌厌氧呼吸。请设计实验探究酵母菌在氧气充足条件下不能进行厌氧呼吸的原因。
供选的实验试剂和用品：酵母菌细胞（试剂 1）、酵母菌破碎后经离心处理得到的只含有酵母菌细胞溶胶的上清液（试剂 2）和只含有酵母菌细胞器的沉淀物（试剂 3）、X 溶液、蒸馏水、橡皮管夹若干、其他常用器材和试剂。
（1）先给本设计作出假说。
（2）完成下列实验步骤：
①取锥形瓶等连接成如上图所示的装置四套，依次编号为甲、乙、丙、丁。其中每套装置的 a 锥形瓶加入质量分数为 10%的 NaOH 溶液 10mL，c 锥形瓶加入质量分数 5%的葡萄糖溶液 10ml，b 与 d 锥形瓶各加入等量的澄清石灰水。
②首先完成表内空格的填空（在 C 锥形瓶中添加试剂、溶液和气体的处理），然后按表格完成实验操作。
实验操作 甲 乙 丙 丁 添加试剂（供选：试剂 1、2、3）10mL 的试剂 2 10mL 的试剂 2 10mL 的试剂 2 添加溶液（供选：X 溶液、蒸馏水）2mL 蒸馏水 2mL X 溶液 2mL X 溶液 通气状况（供选：氧气、氮气）持续通入足量的氮气 持续通入足量的氧气(注：甲、乙、丙、丁四套装置均先持续通入氮气 5min，去除锥形瓶中的氧气，后按表格操作)③将四套装置放在温度适宜（25～35℃）的相同条件下培养相同一段时间（8～10h）。
④观察澄清石灰水是否变浑浊，判断是否进行厌氧呼吸。
（3）预期实验结果并得出相应结论：
① ； ② ； ③ ； ④ ； ⑤甲、乙、丙三套变浑浊，丁套不变浑浊，则酵母菌厌氧呼吸受 X 与氧气共同抑制。
导学：1.几个假说 2.变量的确定和控制方法是实验设计的核心内容，现分析如下：
内容 项目 变量的确定 变量的控制 实验变量 无关变量 反应变量
1.（海南）(9 分)为了验证“植物主茎顶芽产生的生长素能够抑制侧芽生长”，某同学进行了以下实验：
①选取健壮，生长状态一致的幼小植株，分为甲、乙、丙、丁 4 组，甲组植株不做任何处理，其他三组植株均切除顶芽。然后乙组植株切口不做处理；丙组植株切口处放置不含生长素的琼脂块；丁组植株切口处放置含有适宜浓度生长素的琼脂块。
②将上述 4 组植株置子相同的适宜条件下培养。
回答下列问题：．(1)各组植株侧芽的预期生长情况分别为：甲组______________；乙组______________；丙组______________；丁组______________。
(2)比较甲组与乙组的预期结果，能够说明______________。
(3)比较乙组和丙组的预期结果，能够说明______________。
(4)比较丙组和丁组的预期结果，能够说明______________。
(5)顶芽产生的生长素抑制侧芽生长的原因是______________。
2 2 ．根据下列提供的材料和要求完成实验。
一天中白天和黑夜的相对长度叫光周期。人们把每天昼夜的相对长度影响植物的生长发育的现象称光周期现象。
不同植物开花所需要的日照长度是不同的。有的植物开花必须大于一定的日照时数（长日照植物），这个一定的日照时数称为临界日长。短日照植物短于临界日长时，如果缩短日照长度则可提早开花。长日照植物在超过临界日长则光照越长开花越早。
菠菜是长日照植物，临界日长是 13 小时。
现给你生长健壮且花芽尚未分化出来的盆栽菠菜若干盆，暗室多个，电灯若干只，钟表等。
请你设计一个实验证明长日照植物花芽形成是受短黑暗刺激，而不是长日照影响的结果。
实验步骤
3...为了研究酶的有关特性，取两支洁净的试管并编号为 A、B，各注入 2 mL 体积分数为 3%的 H 2 O 2 溶液；再向 A 管滴入 2 滴质量分数为 3.5%的 FeCl 3 溶液，向 B 管滴入 2滴质量分数为 20%的肝脏研磨液；堵住管口，轻轻振荡；用带火星的卫生香检验；观察并记录结果。
（1）本实验的主要目的是探索。
（2）如 果 两 支 试 管 的 现 象 均 不 明 显，从 实 验 材 料 分 析，原 因 可 能是。
（3）过氧化氢酶能催化 H 2 O 2 的分解，产生的［O］能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化氢酶，设计了如下实验。
参照上图所给信息，回答下列问题：
①3 号试管内加入的物质是。
②设计 2 号试管作为对照的具体目的是。
③ 如 果 2 号 试 管 未 产 生 颜 色 反 应，则 出 现 橙 红 色 沉 淀 的 是 第 号试管。
4..为研究促甲状腺激素（TsH）分泌的影响因素，研究者从刚宰杀的大白鼠体内分离新鲜的下丘脑和脑垂体。然后把这些结构单独或一起培养于含有或不含有甲状腺激素的培养基中，培养后测定培养基内 TSH 的浓度，结果如下：
（1）在上述实验中设置 A 瓶的目的是_________，用以说明__________________。
（2）将 A 瓶分别与其余的装置比较，可以得出哪些结论? ①下丘脑不能分泌 TSH；垂体能分泌TSH； ②_________________________________。
③__________________________________。
（3）如果研究者想进一步研究在活体实验条件下，甲状腺激素含量对 TSH 分泌的影响，应如何设计实验，写出实验步骤（提供实验大白鼠、甲状腺激素、注射器及其它必需的材料和器具）：
①挑生长期、大小、性别一致的实验大白鼠各 10 只随机分成两组； ②一组正常饲养，一组_____________________________________； ③一段时间后，____________________检测 TSH 的含量，分析结果。
1.、答案．(9 分)(1)生长受抑制 生长 生长 生长受抑制(每空 1 分，共 4 分)(2)顶芽生长抑制侧芽的生长(1 分)(3)琼脂块对侧芽生长没有影响(1 分)(4)对侧芽生长起抑制作用的是生长素(1 分)(5)顶芽产生的生长素向下运输、在侧芽处积累较多，侧芽对生长素浓度比较敏感，使侧芽生长受到抑制 2.分析：本实验为验证性实验，其验证的是菠菜的开花是受短黑暗，而不是成日照的刺激，所以实验变量有两个.。:短黑照（短于 24-13=11 小时）；长日照（长于 13 小时）。菠菜花芽是否开花就是本实验的反应变量，其它菠菜花芽是否开花有关的营养，温度以及与是否开花无关的因素均不是本实验研究的问题均是无关变量。
确定三变量 ①实验变量 ②．无关变量 ③．反应变量 甲（对照）乙 丙 选取 15 盆长势相似，生长良好的花芽尚未分化出来盆栽菠菜，分成甲，乙，丙三组，每组 5 盆 2、叙述控制实验变量 15 小时光照+8 小时黑暗 15 小时光照+15 小时黑暗 8 小时光照+8 小时黑暗 3、． 表述排除无关变量 在各自的光周期下连续培养若干天 4、． 阐述测量反应变量 观察花芽是否开花 实验现象（结果）分析结果（说明）根据上述写出实验步骤如下：
①．选取 15 盆长势相似，生长良好的花芽尚未分化出来盆栽菠菜随机分成三组，每组 5 盆分别放在暗室甲、乙、丙中培养。
②．甲暗室菠菜 15 小时光照+8 小时黑暗交替处理；乙暗室菠菜 15 小时光照+15 小时 黑暗交替；丙暗室菠菜 8 小时光照+8 小时黑暗交替处理。
③．在各自的光周期下连续培养若干天。
④．观察花芽是否开花。
3.答案（1）酶的高效性（过氧化氢酶和 Fe3+ 催化效率的高低）（2）H 2 O 2（3）①2 mL 焦性没食子酸溶液，2 滴 H 2 O 2 溶液，2 mL 马铃薯块茎提取液 ②排除马铃薯块茎提取液
中的其他物质对实验结果的影响 ③3 4..（1 1）作为对照 培养基及培养过程不会产生 TSH（答案合理即可）（2 2）② 甲状腺激素能够抑制垂体分泌 TsH ③ 下丘脑能促进垂体分泌 TSH。
（3）②注射或者饲喂舍有甲状腺激素的食物 ③分别抽取两组动物的血液
