第3单元 实验技能 4.实验设计的原则与变量分析-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

细胞中能量的转换和利用 第三单元 实验技能 4.实验设计的原则与变量分析 [知识归纳提炼]  1．实验变量分析 (1)变量类型 (2)单一变量原则 无论一个实验有几个自变量，都应确定一个自变量对应观测一个因变量，即单一变量原则，它是处理实验中复杂关系的准则之一。单一变量原则要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，以及便于分析实验结果的成因。 (3)无关变量要一致(等量原则) 在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中无关变量应完全相同，这样就可排除无关变量对实验的干扰，排除实验偶然性，提高实验的准确率。 2．设置对照实验的目的及类型的判断 (1)设置对照实验的目的 用以探究一个因素对特定对象的影响，通过比较实验结果而得出结论。 (2)对照实验的类型及实验组、对照组的确认 空白 对照 对照组为自然状态下不做处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组 自身 对照 实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组 相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“影响酶活性的条件”的实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用沸水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论 条件对照 即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在用动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组 [巩固演练提升] 1．在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。下列有关叙述错误的是(　　) A．达尔文在探究植物向光性的原因时运用的是“加法原理” B．“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验运用的是“加法原理” C．“探究土壤微生物对落叶的分解作用”实验运用的是“减法原理” D．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中每个实验组都运用了“减法原理” A 达尔文在探究植物向光性的原因时，去掉尖端、分别用锡箔罩住尖端和下部，运用的是“减法原理”，A错误；“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验在正常条件的基础上分别进行加热、加无机催化剂、加入酶的处理，运用的是“加法原理”，B正确；“探究土壤微生物对落叶的分解作用”实验设置了有落叶和去除落叶影响的组，运用的是“减法原理”，C正确；艾弗里的肺炎链球菌转化实验中用了酶解法，去除了不同物质影响，每个实验组都运用了“减法原理”，D正确。 2．如表是某学生设计的有关实验方案。据表分析，下列说法正确的是(　　) 注：表中“－”表示没有添加。 组别 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 质量分数为3%的淀粉溶液/mL 2 － 2 － 2 － 质量分数为3%的蔗糖溶液/mL － 2 － 2 － 2 质量分数为2%的α-淀粉酶溶液/mL 1 1 1 1 1 1 反应温度/℃ 0 0 x x 100 100 检测试剂Y 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴 2滴 A.本实验的“检测试剂Y”的种类对实验结果没有影响 B.③④两组实验可用于验证酶的专一性，反应温度x为37 ℃ C．若x、Y的设置正确，则1 mL α-淀粉酶溶液的用量是无关变量 D．若x、Y的设置正确，则②④⑥三组可说明温度能影响酶活性 答案：C 若Y为斐林试剂，使用时需水浴加热，本实验自变量是温度，所以会对探究温度对于酶活性的实验有影响，该实验的检测试剂Y不能使用斐林试剂，A错误；验证酶的专一性时无关变量应相同且适宜，α-淀粉酶为工业用酶，最适的催化温度不是37 ℃，B错误；该实验的自变量是底物的种类和温度，因此试验中α-淀粉酶溶液的用量是无关变量，C正确；②④⑥组中的α-淀粉酶不能催化蔗糖水解，②④⑥三组实验不能说明温度能影响酶活性，D错误。 3．某实验小组分别向动物血浆中滴加物质的量浓度为0.1 mol·L-1的HCl溶液和NaOH溶液，同时用蒸馏水作为对照，结果如图所示。下列说法正确的是(　　) 答案：B 4．植酸酶常作为饲料中的添加剂，为探究植酸酶对鲈鱼消化酶活性的影响，研究者挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组后，投喂烘干的饲料，并检测酶的活性，结果如表。下列叙述错误的是(　　) A.实验中饲养鲈鱼时，应控制好鱼的大小、水温和溶解氧等无关变量 B．对照组鲈鱼投喂普通饲料，实验组鲈鱼应投喂等量的含植酸酶的饲料 C．实验组中含有植酸酶的饲料需要用高温烘干以杀死饲料中的微生物 D．实验表明植酸酶对蛋白酶活性有明显的促进作用，但对脂肪酶和淀粉酶的活性影响不大   蛋白酶活性/(U/mg) 脂肪酶活性/(U/mg) 淀粉酶活性/(U/mg) 对照组 1.09 0.08 0.12 实验组 1.71 0.10 0.13 C 实验中饲养鲈鱼时，应控制好鱼的大小、水温和溶解氧等无关变量，A正确；对照实验遵循单一变量原则，故对照组鲈鱼投喂普通饲料，实验组鲈鱼应投喂等量的含植酸酶的饲料，B正确；高温烘干处理会使饲料中的植酸酶失活，所以实验组中含有植酸酶的饲料不能用高温烘干处理，C错误；酶具有专一性，实验表明植酸酶对蛋白酶活性有明显的促进作用，但对脂肪酶和淀粉酶的活性影响不大，D正确。 5．现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性。设计实验如下。 实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；相同质量淀粉分别在上述两种淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖的量相同；用分光光度计测量反应体系的吸光度时，淀粉含量越多，其吸光度越大，据此可测出淀粉的相对含量。 实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。 实验过程如表所示。 组别 步骤　　　　 1 2 3 4 5 6 7 8 ①设置水浴缸温度/℃ 20 30 40 50 20 30 40 50 ②取8支试管各加入淀粉溶液(mL)，分别保温5 min 10 10 10 10 10 10 10 10 ③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液，分别保温5 min 酶A 酶A 酶A 酶A 酶B 酶B 酶B 酶B ④将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5 min 实验结果：图甲是40 ℃时测定的酶A催化淀粉水解生成麦芽糖的量随时间变化的曲线，图乙是第④步保温5 min后，用分光光度计对各组淀粉剩余含量进行检测的结果。 (1)该实验的自变量是________________，因变量有________________ ________________，淀粉酶催化淀粉水解的原理是_______________。 酶的种类、温度 各组淀粉剩余量和 麦芽糖的生成量 降低反应活化能 (1)本实验的目的是探究不同温度条件下淀粉酶A与淀粉酶B的活性，因此本实验有两个自变量，即酶的种类和温度，因变量为各组淀粉剩余量和麦芽糖的生成量。酶作用的机理是降低反应所需的活化能。 (2)若适当降低温度，在相同时间内测得图甲中P点将向________(填“左”或“右”)移动。 右 (2)根据图乙可知，酶A在50 ℃条件时的活性高于40 ℃时的。图甲是40 ℃时酶A催化淀粉水解生成麦芽糖的量随时间变化的曲线，若适当降低温度，酶的活性降低，酶促反应的速率下降，则图甲中P点将向右移动。 (3)1、6两组________(填“能”或“不能”)作为对照实验，原因是实验设计要遵循____________原则。 不能　 单一变量 (3)1、6两组温度不同、酶种类也不同，二者对照不遵循实验设计中的单一变量原则，故二者不能作为对照实验。 $$