測試光合作用需要光(2)
以下的實驗裝置用以測試光合作用是否需要光，試根據以下的實驗裝置回答以下相關的問題:
建議答案在下方:
[基本資料]
1.
進行這個實驗前，需要甚麼前題已知知識?
2.
這個實驗的目的是甚麼?
3.
這個實驗有沒有假說? 如有，是甚麼?
4.
這個實驗有沒有預測? 如有，是甚麼?
5.
以上的實驗有沒有需要對照裝置? 如需要，對照裝置是怎樣的? 於這實驗中，對照裝置的目的又是甚麼?
6.
這個實驗設計的自變量是甚麼?
7.
這個實驗設計的因變量是甚麼?
8.
這個實驗設計的原理是甚麼?
9.
這個實驗設計的假設是甚麼?
10. 這個實驗設計的控制變項是甚麼?
[有關實驗操作]
1.
溫度計有甚麼作用?
2.
為何放置水生植物的大試管需要放入盛有水的大燒杯內?
3.
如果不是水生植物，而是陸生植物的話，那如何確認是否曾進行光合作用?
[有關實驗結果]
如實驗結果如下:
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裝置
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結果(針筒移動位置)
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推論
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有光
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10
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有氣體釋出
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沒有光
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0
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沒有氣體釋出
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1.
試描述以上實驗的結果。
2.
根據以上實驗結果，可得出甚麼結論。
3.
根據以上結論，可再引申甚麼其他問題，以更深入研究? 試列出其中一項。
如結果如下的話:
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裝置
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結果(針筒移動位置)
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推論
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有光
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0
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沒有氣體釋出
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沒有光
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0
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沒有氣體釋出
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4.
如出現以上結果，不符預測，有甚麼可能的原因?
5.
根據以上實驗結果，可得出甚麼結論?
6.
如結果如下的話，可得出甚麼結論。
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裝置
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結果(針筒移動位置)
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推論
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有光
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1
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沒有氣體釋出
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沒有光
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0
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沒有氣體釋出
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7.
嚴格來說，科學上是無法證明假說是錯誤的? 試加以解釋。
8.
也因此，科學家許多時說話方式跟一般人不同，如藥物(例如疫苗)沒有檢測出對人體有害的話，科學家也祗會說:「無法證明某藥物對人體有害」。這是甚麼意思?
建議答案
[基本資料]
1.
進行這個實驗前，需要甚麼前題已知知識?
答: 光合作用的產物，例如氧氣。
解: 不清楚光合作用的產物，便無法確定有否進行光合作用。不過，這題的問法有點古怪，事實上，開始時科學家祗知道植物會產生食物及氧氣，進而生長，而不肯定植物生長是否需要光。其後，由於證明到植物產生食物需要光，因此才把這過程稱為「光合作用」。
2.
這個實驗的目的是甚麼?
答: 證明(prove)光合作用需要光。
解: 有假說的實驗，實驗目的有標準的寫法，是「證明….」甚麼甚麼的。
當然，如上所說，這假說的寫法是有點怪的，「光合作用」這詞彙，其實應是證明到這化學反應過程需要光，才把這過程稱為「光合作用」的。
3.
這個實驗有沒有假說? 如有，是甚麼?
答: 光合作用需要光。
解: 其實有點古怪，都未證實這反應需要光，怎會把這過程稱為「光合作用」呢。因此，這實驗的假說應是植物的生長(或制造氧氣)這過程需要光。
4.
這個實驗有沒有預測? 如有，是甚麼?
答: 沒有光的話，應該沒有光合作用(生長/制造食物)。
解: 有假說便有預測，假說如是光合作用需要光，預測便是沒有光的話，便應不會進行光合作用。
5.
以上的實驗有沒有需要對照裝置? 如需要，對照裝置是怎樣的? 於這實驗中，對照裝置的目的又是甚麼?
答: 對照裝置是沒有燈泡，其他一切不變。確定沒有光照下，植物的釋出氧氣程度，從而與實驗裝置比較。
解: 沒有對照裝置的話，便難以確定沒有光的情況下，是否一定沒有光合作用，用氧氣來作指標。
6.
這個實驗設計的自變量是甚麼?
答: 有沒有光。
解: 留意，不是光! 祇寫「光」的話，不知道指的是甚麼? 是光強度、顏色還是有沒有光?
7.
這個實驗設計的因變量是甚麼?
答: 釋出的氧氣量。
解: 不過，釋出多少並不是重點，因為並不需要量度速率。祗需要釋出的量足以檢測出氧氣便是可以。留意，氧氣是已知光合作用其中一個產物，而且是祇有光合作用才會產生氧氣。
8.
這個實驗設計的原理是甚麼?
答: 使用燈泡模擬陽光，如光合作用需要光的話，如有光的情況，應釋出氧氣。因為已知光合作用其中一種產物是氧氣。釋出的氧氣會進入微細管內的液體，然後離開液面，進入針筒內的空間，使針筒內的氣壓上升，把針筒活塞推向上，從而量度到釋出的氣體量。
解: 留意，設計原理是如何撰寫的。應寫出實驗使用的裝置如何能表達真正的自變量(即有沒有光)及因變量(即有沒有進行光合作用)。如很直接的話，例如用燈泡提供有沒有光，便不用寫許多。
9.
這個實驗設計的假設是甚麼?
答: 基本上沒有假設。
解: 假設是實驗設計過程中，會影響自變量的提供及量度因變量，但又無法控制好的因素。由於這實驗較簡單，自變量的提供(即光源)很直接，便是用燈泡，因變量祗需要收集氧氣，不需要量度速率，收集到有氧氣便成。
10. 這個實驗設計的控制變項是甚麼?
答: 水的温度。
解: 留意，不要寫温度，要列清楚指的是浸黑藻的水的温度。
[有關實驗操作]
1.
溫度計有甚麼作用?
答: 檢測水温是否穩定。如不穩定的話，便需要調較水量或實驗設計，以確保温度沒有太大的變化。
2.
為何放置水生植物的大試管需要放入盛有水的大燒杯內?
答: 使大試管內的水温保持恆定。
解: 因為水的比容熱高，可有效吸收燈泡發出的熱能，避免直接使大試管內的水温上升。
3.
如果不是水生植物，而是陸生植物的話，那如何確認是否曾進行光合作用?
答: 是否有產生食物，例如澱粉。
解: 但進行實驗前，要先把植物脫澱粉。
[有關實驗結果]
如實驗結果如下:
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裝置
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結果(針筒移動位置)
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推論
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有光
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10
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有氣體釋出
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沒有光
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0
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沒有氣體釋出
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1.
試描述以上實驗的結果。
答: 有光的話，針筒移動了10ml，代表有氧氣釋出。沒有光的話，針筒位置沒有移動，代表沒有氣體釋出，即沒有氧氣釋出。
2.
根據以上實驗結果，可得出甚麼結論。
答: 可證明光合作用需要光。
解: 如實驗結果符合預期的話，結論便差不多把假說重寫一次便可以。
3.
根據以上結論，可再引申甚麼其他問題，以更深入研究? 試列出其中一項。
答: 光強度跟光合作用的關係/甚麼性質的光對光合作用有影響。
解: 留意，即使已知光合作用需要光，即光強度愈高，光合作用速率應愈快，但也不代表光強度與光合作用速率呈線性關係的，因此需要繼續探討。
另外，自然界的光是白色的，但也不代表白光一定使光合作用速率最快。
如結果如下的話:
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裝置
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結果(針筒移動位置)
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推論
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有光
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0
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沒有氣體釋出
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沒有光
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0
|
沒有氣體釋出
|
4.
如出現以上結果，不符預測，有甚麼可能的原因?
答: 黑藻不健康/光度不足/產生的氧氧被困於黑藻內等等。
5.
根據以上實驗結果，可得出甚麼結論?
答: 無法證明光合作用需要光。
解: 留意，由於不符預期可能有許多原因，有些可改善(例如光度不足)重做實驗證明，有些不可以。甚至乎有些根本未想出來，因此如不符預期結果的話，科學家一般會說無法證明….，而不會寫證明光合作用不需要光。
6.
如結果如下的話，可得出甚麼結論。
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裝置
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結果(針筒移動位置)
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推論
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有光
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1
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沒有氣體釋出
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沒有光
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0
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沒有氣體釋出
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答: 可能無法得出結論。
解: 因為結果相差太少，不確定是否屬誤差。留意，誤差是否大至無法接受，科學上是有一些基本準則的。
7.
嚴格來說，科學上是無法證明假說是錯誤的? 試加以解釋。
答: 因為不符預期可能有許多原因，有些可改善(例如光度不足)重做實驗證明，有些不可以。甚至乎有些根本未想出來，因此科學家不可能百分百確定假說是錯誤的。
解: 但留意，即使無法證明假說是錯誤的，但不代表不可以用以作為推論的前題。如用以推論後其他方面出現錯誤，科學家便可能估計原先的認知(即認為假說是錯的)是錯的。
8.
也因此，科學家許多時說話方式跟一般人不同，如藥物(例如疫苗)沒有檢測出對人體有害的話，科學家也祗會說:「無法證明某藥物對人體有害」。這是甚麼意思?
答: 即無法百分百肯定某藥物對人體一定無害。
解: 但留意，即使某人服食某藥物出現問題，也不代表一定跟藥物有關，因為該人不是祗服食藥物的。遇到這情況，科學家許多時會用「無證據顯示出現問題跟服食藥物有關」。當然，這樣說，科學家覺得很合理，因為都沒有進行嚴謹科學實驗去證明(其實倫理上都不可能做這實驗，即證明某藥物對人體有害。)但一般人會覺得不負責任。
