第3单元 科学方法2 实验设计的基本原则及实验变量的控制-【创新思维】2024高考生物一轮复习高考总复习配套课件（人教单选版 新教材 新高考）

科学方法2　实验设计的基本原则及实验变量的控制 一轮 · 生物 (2022·广东卷)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　　) 一轮 · 生物 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白 组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%) ① 9 ＋ 90 38 ② 9 ＋ 70 88 ③ 9 － 70 0 ④ 7 ＋ 70 58 ⑤ 5 ＋ 40 30 一轮 · 生物 A．该酶的催化活性依赖于CaCl2 B．结合①②组的相关变量分析，自变量为温度 C．该酶催化反应的最适温度70 ℃，最适pH 9 D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 答案：C 一轮 · 生物 解析：②③组进行对照，自变量为有无CaCl2，无CaCl2组的蛋白降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；①②进行对照，只有温度不同，则温度为自变量，70 ℃比90 ℃条件下酶活性高，②④进行对照，自变量为pH，pH为9时酶活性高，但不能说明最适温度是70 ℃，最适pH为9，应分别缩小温度梯度、pH梯度再次进行实验以确定最适条件，B正确，C错误；要确定该酶是否能水解其他反应物，需添加自变量为底物种类的实验，D正确。 一轮 · 生物 1．实验设计的基本原则 (1)科学性原则 所谓科学性原则，是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理，以及其他科学领域的基本原则。科学性原则具有两个方面的含义：首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。具体地说，科学性原则体现在以下几个方面：实验原理的科学性、实验方法的科学性、实验材料选择的科学性、实验结果处理的科学性及实验结果分析的科学性等。 一轮 · 生物 (2)对照原则 对照原则是中学实验中最常用的原则。通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。在一个对照实验中，可包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量处理的对象组，一般是随机决定的。常用的对照组类型有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照几种。 一轮 · 生物 (3)单一变量原则 单一变量原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义包括：①不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个变量对应观测一个反应变量；②实验中要尽可能避免无关变量的干扰。这一原则强调实验组和对照组只有一个量是不同的，实验组和对照组的结果差异只能是由这个单一变量导致的，从而证明实验组变量的作用。因此，在进行实验设计时，要首先确定实验变量并正确设置。 一轮 · 生物 (4)等量性原则 该原则是指要严格地操纵自变量，以获取因变量，无关变量应相同或等量，以消除无关变量干扰。 (5)平行重复原则 任何实验都必须能够重复，在同样条件下重复，实验结果应该一致或相近。实验设计时，可以通过在一组实验中同时处理多个材料，对实验结果求平均值，保证实验结果的可信度。 一轮 · 生物 (6)随机性原则 实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体或群体中随机抽取的。这样做可以：①消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；②平衡各种条件，避免实验结果出现误差。 一轮 · 生物 2．实验设计的变量分析 (1)自变量、因变量、无关变量三者之间的关系 ①自变量：指实验中由实验者根据实验目的所要操纵的因素或条件。因变量：指实验中由实验变量引起的变化和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于解释这种前因后果关系。 一轮 · 生物 ②无关变量：指实验中除自变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。实验中应尽量避免无关变量对正常实验结果造成干扰，如果无关变量处理不当影响了正常结果的出现，此无关变量就成为干扰变量了，所以避免无关变量成为干扰变量是实验成功的前提。 一轮 · 生物 (2)控制实验变量的三个原则 实验变量 控制原则 实例 自变量 单一变 量原则 探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量 无关变量 等量适 宜原则 探究温度对酶活性的影响实验中，pH为无关变量，实验时，各组pH不但要相同，还要适宜 因变量 可观测 性原则 探究温度对酶活性的影响实验中，根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测的反应直观地显现出来，便于实验结果的观测 一轮 · 生物 1．(2023·山东临沂模拟)胰脂肪酶是肠道内脂肪水解过程中的关键酶，板栗壳黄酮可调节胰脂肪酶活性进而影响人体对脂肪的吸收。为研究板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的作用机制，科研人员进行了相关实验，结果如图所示。下列说法正确的是(　　) 一轮 · 生物 一轮 · 生物 A．胰脂肪酶通过降低化学反应的活化能催化