实验素养提升2 实验设计的单一变量原则与三类“变量”分析（课件+作业）-2020版高考生物【创新设计】一轮总复习（苏教版）

[技法必备] 1．实验设计的单一变量原则 即除自变量（实验变量）以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜，以确保实验变量的唯一性。如生物材料相同（大小、生理状况、年龄、性别等）、实验器具相同（型号、洁净程度等）、实验试剂相同（用量、浓度、使用方法等）和条件相同（保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等）。 点悟：变量是实验过程中可以变化的因素——在设计实验时，要注意使自变量可控制、因变量比较好检测，并尽量避免无关变量对实验的干扰。 2．三类变量（自变量、因变量、无关变量）分析 3．教材中探究类实验的变量分析 实验名称 自变量 因变量[来源:Zxxk.Com] 无关变量 探究温度对淀粉酶活性的影响 不同温度（至少三种） 酶的活性（加碘液后溶液颜色的变化） pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 不同pH（至少三种） 酶的活性（气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度） 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 探究酵母菌的呼吸方式 氧的有无 CO2生成量（澄清石灰水的混浊程度）；酒精是否产生（用重铬酸钾检测） 葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等 模拟探究细胞表面积与体积的关系 琼脂块体积的大小 物质运输的效率 NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等 探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度 不同浓度的生长素类似物 扦插枝条的生根数量或长度 实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等 探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌种群数量 培养液的成分、培养条件、空间等 探究水族箱中的群落演替 时间 群落的变化 水族箱的培养条件和环境等 [技能展示] 1．下列有关实验变量的叙述，正确的是（　　） A．在探究O2浓度对酵母菌细胞呼吸速率影响的实验中，通常温度不属于变量 B．在探究NaCl浓度对人的红细胞形态变化影响的实验中，NaCl浓度是因变量 C．探究光照强度对植物光合速率影响的实验，CO2浓度、温度、植物种类是无关变量 D．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量 解析　探究O2浓度对酵母菌细胞呼吸速率影响的实验中，实验自变量是O2浓度，温度等是无关变量。探究NaCl浓度对人的红细胞形态变化影响的实验中，NaCl浓度是实验自变量。探究光照强度对植物光合速率影响的实验，光照强度是自变量，CO2浓度、温度、植物种类是无关变量。在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH分别是自变量和无关变量。 答案　C 2．在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时，得到如表结果。下列分析错误的是（　　） 金属离子/（mmol·L－1） 相对活性/% 对照组 100 Mn2＋ 123 Ca2＋ 79 Mg2＋ 74 A.Mn2＋降低了反应过程所需的活化能 B．Ca2＋或Mg2＋可能导致酶结构的改变使其活性降低 C．不同离子对酶的活性有提高或降低作用 D．该水解酶的用量是实验的无关变量 解析　从表格可看出，Mn2＋提高了某水解酶的活性，A错误；Ca2＋或Mg2＋可能通过改变酶的结构使其活性降低，B正确；由题表结果可知，不同离子对该水解酶影响效果不同，C正确；在该实验中，不同金属离子是自变量，该水解酶的活性是因变量，该水解酶的用量是无关变量，D正确。 答案　A 3．下列关于酶的相关实验叙述，正确的是（　　） A．验证酶的高效性时，自变量是酶的种类 B．探究温度对酶活性的影响实验中，可选用过氧化氢酶作为研究对象 C．用淀粉酶、蔗糖和淀粉探究酶的专一性时，不可用碘液进行鉴定 D．在探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、酸碱度、实验的次数等都是自变量 解析　A项错误：验证酶的高效性时，通过酶和无机催化剂对比才可得出酶具有高效性这一结论，自变量是催化剂的种类。B项错误：过氧化氢自身的分解受温度影响，因此探究温度对酶活性的影响实验中，不可选用过氧化氢酶作为研究对象。C项正确：用淀粉酶来探究酶的专一性时，若底物选择淀粉和蔗糖，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。D项错误：在探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、酸碱度等都是自变量，而实验的次数是无关变量。 答案　C 4．为探究影响胃蛋白酶活性的因素，某生物兴趣小组设计了一个实验方案，如表所示： 试管编号 底物和试剂 实验条件 1 1 cm3的正方体凝固蛋白质＋4 mL蒸馏水 37 ℃水浴、pH＝1.5 2 1 cm3的正方体凝固蛋白质＋4 mL胃蛋白酶 37 ℃水浴、pH＝8 3 1 cm3的正方体凝固蛋白质＋4 mL胃蛋白酶 ① 4 1 c