附2 变量的控制和实验组与对照组-【金版教程】2025年高考生物一轮复习解决方案全书word（新教材，不定项版）

2025高考科学复习解决方案　生物学　经典版(不定项) 变量的控制和实验组与对照组 一　变量的控制 实验探究能力培养，特别关注在复杂实验背景下，理清自变量、因变量，从而进一步确定实验组与对照组，这是解实验设计题的关键。 (1)变量定义：①自变量：是指人为控制的对实验对象进行处理的因素。②因变量：是指因自变量的改变而变化的变量。③无关变量：是指除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些对实验结果造成影响的可变因素。 (2)变量之间的关系 (3)变量的处理办法 ①自变量的处理办法 a．“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法。 b．“换”：例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。 ②无关变量控制的方法如下： 消除法 排除或隔离无关变量对实验结果的影响。例如，验证“生长素能促进果实发育”的实验中，有一组要求无生长素，需在开花前用纸袋将雌花套住，使雌花不能完成受粉，不能形成种子产生生长素，并保持其他条件相同 恒定法 在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不变。例如，在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验的影响 平衡法 设立对照组，除自变量外，无关变量对实验组与对照组的影响都是均等的。从而可平衡无关变量的影响，得到单一实验变量的效果 ③因变量的确定：因变量必须是可测量或可观察的指标，例如：某溶液中是否存在淀粉酶，肉眼看不到，通过实验加淀粉，但淀粉含量是否发生变化还是看不到，所以需要通过加碘液进行颜色方面的鉴定。 二　实验组和对照组 (1)实验组和对照组定义 实验组：接受实验变量处理的一组。 对照组：不接受实验变量处理或者常态下的一组。 (2)实验组和对照组的判断方法 ①运用加减法设计的实验，做了加(减)法处理的是实验组。没有做加(减)法处理的是对照组。 例1　为了验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法，其中对照组和实验组的处理及结果分别是什么？ a．黑暗中培养 b．在光下培养 c．生长良好 d．生长不良 思路引领[找常态：处于常态的为对照组(生物生存的环境) (1)实验目的：验证光是植物生长发育的必要条件。 (2)实验变量：是否光照。 (3)找常态：自然光照环境。光照环境是常态组；黑暗环境为变量处理组。 对照组：b、c 实验组：a、d [练1－1]　为了解土壤微生物是否能分解农药，并尽快得出结论，有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行了实验，取等量的砂土分装于相同的容器中，A组高压灭菌，B组不灭菌，A组和B组哪组是实验组？ 思路引领[找常态：处于常态的为对照组(生物生存的环境) (1)实验目的：探究土壤微生物是否能分解农药。 (2)实验变量：有无土壤微生物。 (3)找常态：自然环境状态土壤。土壤中有(填“有”或“无”)微生物是常态组；土壤中无微生物即无菌组为变量处理组。 对照组：不灭菌即B组 实验组：高压灭菌即A组 [练1－2]　为探究银边天竺葵光合作用是否需要光和叶绿体，设计实验如下，请写出下图实验中的实验组和对照组。 思路引领[找常态：处于常态的为对照组(生物生存的环境) (1)实验目的：探究银边天竺葵光合作用是否需要光和叶绿体。 (2)实验变量：有无光和叶绿体。 (3)找常态：植物光合作用需要光和叶绿体。有光和叶绿体的组是常态组；无光或者叶绿体的为变量处理组。 对照组：C组 实验组：A和B组 例2　为探究酸雨对植物的影响，某同学取生长状况相同的若干株相同植物分为2组，一组植物定时喷洒适量清水，另一组植物定时喷洒适量酸雨，一段时间后观察两组植物生长状况。该实验中，对照组和实验组分别是哪组？ 思路引领[]空白的为对照组(清水，生理盐水等) (1)实验目的：探究酸雨对植物生长的影响。 (2)实验变量：有无酸雨。 (3)找空白：清水处理组。 对照组：等量清水喷洒植物组 实验组：模拟酸雨喷洒植物组 [练2]　为探究空气中CO2对植物生长的影响，某同学设置了甲、乙两组实验，实验组和对照组分别为哪组？ 思路引领[空白的为对照组(清水，生理盐水等)] (1)实验目的：探究空气中CO2对植物生长的影响。 (2)实验变量：CO2的有无。 (3)找空白：有等量清水的装置是空白组。 对照组：甲组 实验组：乙组 ②根据实验目的及实验变量确定，变量处理的为实验组，不作处理的为对照组，或者结果已知的为对照组。 例3　(2021·山东等级考节选改编)过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发，也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。 已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。如果让你设计实验验证上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响，请写出你设计的实验组和对照组。 思路引领 (1)实验目的：验证长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。 (2)实验变量：是否有长期束缚及肾上腺。 (3)变量实施组： A组：长期束缚； B组：切除肾上腺(因为小鼠体内本身就有肾上腺，要研究肾上腺作用，需要切除)； C组：长期束缚＋切除肾上腺。 不作处理组： D组：没有束缚及手术。 对照组：D组 实验组：A组、B组、C组 [练3]　(2020·山东等级考节选改编)已知切断脾神经可以破坏脑—脾神经通路，请利用以下实验材料及用具，设计实验验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力。请写出实验设计的对照组和实验组。 实验材料及用具：生理状态相同的小鼠若干只，N抗原，注射器，抗体定量检测仪器等。 思路引领 (1)实验目的：验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠体液免疫能力。 (2)实验变量：有无脑—脾神经通路。 (3)不作处理组：有脑—脾神经通路；变量实施组：无脑—脾神经通路。 对照组：不做处理组 实验组：切断脾神经组 例4　过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　) 管号 1 2 3 4 1%焦性没食子酸/mL 2 2 2 2 2%H2O2/mL 2 2 2 2 缓冲液/mL 2 — — — 过氧化物酶溶液/mL — 2 — — 白菜梗提取液/mL — — 2 — 煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL — — — 2 A．1号管为对照组，其余不都是实验组 B．2号管为对照组，其余都为实验组 C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶 D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶 思路引领 (1)实验原理：过氧化物酶能分解过氧化氢，氧化焦性没食子酸呈橙红色。—题干已给 (2)实验目的：探究白菜梗中是否存在过氧化物酶。—题干已给 (3)实验变量：是否加白菜梗提取液及白菜梗提取液处理方法。 (4)不作处理组：1号试管，实验结果已知组(实验原理可知)：2，4号试管。 答案　A 解析　实验是为了探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，所以1号管、2号管、4号管均为对照组，3号管是实验组，A正确，B错误；3号管显橙红色，可能是由于提取液中含有其他氧化性物质导致的，故需要对照组来进行对照，C错误；4号管不显橙红色，很有可能是加入煮沸冷却后的白菜梗，煮沸使酶失活，无法证明白菜梗中无过氧化物酶，D错误。 [练4]　欲验证胰岛素的生理作用，根据以下提供的实验材料与用具，设计出实验组与对照组。材料与用具：小鼠若干只，胰岛素溶液，生理盐水，注射器等。 答案　对照组：给小鼠注射适量生理盐水。 实验组：给小鼠注射等量胰岛素。 (3)模型动物相关实验对照组和实验组的设计 ①空白对照 处理方法 指不经任何处理的实验动物，目的是突出正常动物与疾病动物之间有何差别。所谓不加处理因素，可以是用生理盐水等溶剂代替所要加的溶液，也可以是给实验动物开刀但是不摘除某个器官，等等 目的 排除无关变量的干扰，排除来自“取材差异”“操作处理”和“检测方法”带来的误差 举例 研究某种药物对糖尿病小鼠的治疗效果，空白对照组的设计是：未患有糖尿病的正常(或健康)小鼠，必要时可以给予生理盐水或其他药物的溶剂等 ②模型对照 处理方法 即疾病动物模型，用等量生理盐水或不含药物的溶剂处理 目的 观察与治疗组相比，药效如何及在疾病状态下的动物表现 举例 如要观察某种药物是否对乳腺癌有治疗效果，治疗组动物需要给药，模型组需要注射同等剂量的不包含药物的溶剂 ③已知治疗效果药物等治疗组对照(结果已知的对照组) 处理方法 通常是给予模型动物已知应该有效的药物的处理 目的 对比某受试药物与已知药效药物，是否更有效 举例 例如已知阿霉素对乳腺癌肿瘤生长有抑制作用，因此我们可以选用阿霉素作为对照，来判断受试药物的治疗效果 综上，建议对照组的分组是： 空白组；模型对照组；治疗对照组。 实验组的分组是：模型＋低剂量受试药物；模型＋中剂量受试药物；模型＋高剂量受试药物。 例5　为了探究某种复方草药对某种细菌性乳腺炎的疗效是否与机体免疫功能增强有关，如何设计对照组和实验组？ 思路引领 设计空白对照组，模型对照组，治疗对照组，实验组；如果实验对象不需要疾病状态，则可不设置模型组，如果没有结果已知的治疗药物，则可不设置治疗对照组 (1)空白对照组：正常小鼠＋生理盐水灌胃。 (2)模型对照组：细菌性乳腺炎模型小鼠＋生理盐水灌胃。 (3)实验组：细菌性乳腺炎模型小鼠＋复方草药灌胃。 [练5]　已知罗格列酮能降低血糖，研究某种药物A的降血糖作用。实验对象为糖尿病小鼠，给药方式为灌胃，预期结果是血糖下降。如何设置对照组和实验组？ 思路引领[设计空白对照组，模型对照组，治疗对照组，实验组；如果实验对象不需要疾病状态，则可不设置模型组，如果没有结果已知的治疗药物，则可不设置治疗对照组 (1)空白对照组：给正常小鼠灌胃生理盐水。 (2)模型对照组：给模型小鼠(患糖尿病小鼠)灌胃生理盐水。 (3)治疗对照组：给模型小鼠(患糖尿病小鼠)灌胃罗格列酮。 (4)实验组：给模型小鼠(患糖尿病小鼠)灌胃某种药物A。 　实验组和对照组判断方法也是实验组和对照组的设计方法：对照组：不作处理，即没有作加(减)法处理的(常态或空白处理)，结果已知的；实验组：变量处理组，结果未知的。设计实验时根据实验类型，快速找出设计方法：验证性实验可以设计常态对照组，空白对照组，实验组；探究性实验设计常态对照组，空白对照组，结果已知对照组，实验组，如果涉及模型动物，还要设计模型对照组。 1．选择30只生理状况大致相同的健康成年小白鼠，测定小白鼠单位时间耗氧量的平均值，以代表鼠的物质代谢强度，将其随机分为甲、乙两组，做如下处理： 组别 实验处理方法 10天后代谢强度 甲 切除小白鼠体内的甲状腺 大大下降 乙 切除小白鼠体内的甲状腺，5天后，连续给小白鼠注射一定量溶于某种溶剂中的甲状腺激素 没有下降 由此可以推测：甲状腺激素增强了小白鼠的物质代谢能力。为了证明这一推论，要增加下列哪项操作作为对照实验(　　) A．切除甲状腺，注射生理盐水 B．既不切除甲状腺，也不注射甲状腺激素 C．从切除甲状腺后的第5天开始，注射用于该实验的溶剂 D．从切除甲状腺后的第5天开始，注射促甲状腺激素 答案　C 2．用某种降血糖物质X做以下实验(注：用生理盐水配制X溶液)。 回答下列问题： (1)某同学要验证X的降血糖作用，进行如下实验： 选择一批体重相同的正常小鼠，测定________，并将小鼠随机等量分成实验组和对照组，实验组注射适量的________，对照组注射等量的________，一段时间后测定两组小鼠的________，若________________________，则表明X有降血糖作用。 (2)若要验证一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围，进行如下实验： 用________小鼠作为实验组，用患糖尿病小鼠作为对照组1，用________小鼠作为对照组2；实验组注射________________，对照组1、2注射等量的生理盐水，一定时间后若实验组和对照组________的血糖浓度均在正常范围内，而对照组________的血糖浓度高于正常范围，则表明一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围。 答案　(1)血糖浓度　X溶液　生理盐水　血糖浓度　对照组血糖浓度降低幅度明显小于实验组 (2)患糖尿病　正常　一定量的X溶液(或X溶液)　2　1 解析　(1)实验目的是验证X的降血糖作用，那么此实验的自变量是有无X，而因变量是血糖浓度的变化。基本思路是设计一个实验组和一个对照组，测得两组小鼠血糖浓度，再分别注射一定量的X溶液和等量的生理盐水，一段时间之后，测两组小鼠的血糖浓度。若实验组比对照组有明显的血糖下降，则证明X有降低血糖的作用。 (2)该实验的目的是验证一定量的X能使患糖尿病小鼠的血糖浓度下降到正常范围。该实验的自变量是有无一定量的X及小鼠是否患糖尿病，而因变量是小鼠的血糖浓度。基本思路是：设计一个实验组，患糖尿病的小鼠注射一定量的X溶液；设计两个对照组，患糖尿病小鼠组和正常小鼠组，注射等量的生理盐水，一段时间后检测3组小鼠的血糖浓度。由于该实验是验证实验，则一定量的X能使患糖尿病的小鼠血糖浓度下降到正常范围，所以一段时间后若实验组和对照组2的血糖浓度在正常范围内，而对照组1血糖浓度高于正常范围，则可验证上述实验结论。 3．欲研究药物乙对海拉细胞增殖的抑制作用，实验材料用具及如下。 材料与用具：海拉细胞悬液，药物甲溶液(对细胞增殖有影响)，药物乙溶液，培养液、培养瓶，血细胞计数板，显微镜等。如何设计实验分组？ 答案　空白对照组：海拉细胞悬液＋培养液。 条件对照组：海拉细胞悬液＋培养液＋药物甲溶液。 实验组：海拉细胞悬液＋培养液＋药物乙溶液。 4．麻杏石甘汤(MXSGD)为汉代张仲景《伤寒论》中的名方，常用于防治流感为研究MXSGD防治流感的机制，科研人员以正常小鼠和感染了A型流感病毒的模型小鼠为材料，分别给予不同的处理，结果如下图所示。 注：奥司他韦是一种治疗流感的西药。 回答下列问题： (1)本实验的自变量是______________________。 (2)趋化因子CCL5是引起流感的重要炎症因子，能促使炎症细胞向病灶部位聚集，与流感病毒感染引起的炎症损伤程度呈正相关。CCL5属于免疫系统组成中的______________。图中的实验结果显示，麻杏石甘汤________(填“能”或“不能”)有效缓解流感病毒引起的炎症损伤，判断依据是________________________________________________________。 (3)研究发现，肠道菌群结构与机体的内环境稳态密切相关。肠道菌群失调会破坏肠道黏膜屏障功能，诱导肠上皮细胞过度表达炎症因子，引起炎症反应和肠组织损伤。研究人员继续进行了实验，结果如表所示。 处理3天后小鼠肠道菌群属水平相对丰富度 组别 粪球菌属 埃希菌属 乳杆菌属 普雷沃菌属 正常组＋生理盐水 1.11 0.03 1.90 10.97 模型组＋生理盐水 0.29 12.59 0.33 2.95 模型组＋奥司他韦 0.96 0.01 3.00 3.82 模型组＋MXSGD 1.11 0.02 1.10 10.51 表中的实验结果说明________属的细菌与肠道炎症损伤呈正相关。通过上表结果可以推测，MXSGD缓解流感病毒感染所致的免疫炎症损伤的机制是______________________________________________________________________________________。 答案　(1)小鼠是否感染A型流感病毒、处理时间、药物的种类 (2)免疫活性物质　能　与模型组＋生理盐水相比，模型组＋MXSGD小鼠体内的趋化因子CCL5的水平显著降低，与模型组＋奥司他韦CCL5的水平相近，且接近于正常组＋生理盐水水平 (3)埃希菌　MXSGD通过调节小鼠体内的肠道菌群结构，维持肠道黏膜屏障功能，避免肠上皮细胞过度表达炎症因子，从而缓解炎症损伤 14 学科网（北京）股份有限公司 $$