第二单元 科学探究系列2—实验设计的基本原则和变量分析-【导与练】2024高考生物一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（旧教材，人教版）

科学探究系列2——实验设计的基本原则和变量分析 1.实验设计的基本原则 (1)对照原则:在实验设计中,为了排除无关变量的干扰,常常要设立对照实验。在一个对照实验中,包括实验组和对照组,实验组是施加自变量处理的组,对照组通常是不施加自变量处理的组。常见的对照方法主要有空白对照、自身对照、相互对照、条件对照。 (2)单一变量原则: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)。 (3)平行重复原则:对所做的实验在同样条件下,进行足够次数的重复,不能只进行1～2次便轻易得出结论。选择的实验材料的样本数(如植株的数目、种子的粒数、实验动物的个体数等)不能太少,否则实验的结果可能存在偶然性。 2.实验设计中的变量分析 (1)三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析。 (2)实验变量控制原则:①自变量的控制原则——单一变量原则。②无关变量的控制原则——等量适宜原则。③因变量的检测原则——可观测性原则。 (3)教材中探究类实验的变量分析。 实验名称 自变量 因变量 无关变量 探究温度对淀粉酶活性的影响 不同温度 酶的活性 pH、底物量、酶量、反应时间等 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 不同pH 酶的活性 温度、底物量、酶量、反应时间等 探究酵母菌细胞呼吸的方式 氧的有无 CO2生成量;酒精是否产生 葡萄糖溶液的量、石灰水的量、温度、pH等 细胞大小与物质运输的关系 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、处理时间的一致性等 培养液中酵母菌种群数量的变化 时间 酵母菌种群数量 培养液的成分、培养条件、空间等 1.(2022·辽宁沈阳模拟)实验设计应注重科学性,遵循实验设计原则。下列有关生物学实验的叙述,正确的是(　 　) A.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,自变量为催化剂,因变量为O2生成量 B.探究“温度对酶活性的影响”实验,可选用唾液淀粉酶,并且需要设置空白对照组 C.探究“pH影响酶活性”的实验,可选用胃蛋白酶,在pH为6～8范围设置不同实验组 D.探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验,可用斐林试剂鉴定产物中有无还原糖 D 解析:“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,自变量为过氧化氢分解的不同条件,因变量为过氧化氢的分解速率;探究“温度对酶活性的影响”实验,可选用唾液淀粉酶,不需要设置空白对照组,不同温度形成相互对照;胃蛋白酶在pH为6～8范围内失活。 2.(2022·黑龙江肇东期末)图1和图2是某兴趣小组通过实验探究H2O2分解的条件而绘制的曲线图。下列说法不正确的是(　 　) A.图1和图2所代表的实验中,实验的自变量依次为催化剂的种类、H2O2浓度 B.由图1可以得出的实验结论是过氧化氢酶具有高效性 C.图2中,若在bc段加入适量的过氧化氢酶,则氧气产生速率可能会增大 D.H2O2在加热时分解速率加快,因此,将过氧化氢酶加到90 ℃水浴加热的H2O2溶液中,反应速率会加快 D 解析:图1中实验的自变量为催化剂的种类,图2实验的自变量是H2O2浓度;图1中在未达到反应平衡时,加入过氧化氢酶的反应速率大于加入FeCl3的反应速率,说明过氧化氢酶具有高效性;bc段限制因素有可能是过氧化氢酶的浓度,此时若加入过氧化氢酶,则反应会加快;酶在高温条件下会变性失活,因此,将过氧化氢酶加到90 ℃水浴加热的H2O2溶液中,反应速率不变。 3.(2022•四川绵阳诊断)酶的抑制剂能降低酶的活性,不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响,对实验的结果进行分析并绘图如图所示,请回答下列问题。 (1)该实验的自变量是　　　　　　　,实验中应对无关变量进行控制,该实验的无关变量有　　　　　　　　　　(至少答出两项)。  解析:(1)分析曲线图可知,该实验的自变量是抑制剂种类和底物浓度,无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等。 答案:(1)抑制剂种类和底物浓度　温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量等 3.(2022•四川绵阳诊断)酶的抑制剂能降低酶的活性,不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响,对实验的结果进行分析并绘图如图所示,请回答下列问题。 (2)据图分析,随着底物浓度的升高,抑制剂　 　　的作用逐渐减小甚至消失。从活化能的角度分析,推测抑制剂能降低酶促反应速