2023版高考生物一轮总复习实验专题1实验设计的基本原则与变量分析课件

实验专题1实验设计的基本原则与变量分析[实验归纳]1．实验设计遵循的三大基本原则(1)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。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)。(2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小实验误差。(3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。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、操作程序等实验名称自变量因变量无关变量探究酵母菌的呼吸方式氧气的有无CO2生成量(澄清石灰水的混浊程度)；有无酒精产生(用酸性重铬酸钾检测)葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度不同浓度的生长素类调节剂扦插枝条的生根数量或长度实验材料的一致性、生长素类调节剂浓度的准确性、处理时间的一致性等实验名称自变量因变量无关变量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【典例】如表是某学生设计的有关实验方案。据表分析，组别①②③④⑤⑥质量分数为3%的淀粉溶液/mL2－2－2－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/mL111111反应温度/℃00XX100100检测试剂Y/滴222222注：表中“－”表示没有添加。下列说法正确的是 (

)A．本实验检测试剂Y可为碘液或斐林试剂B．①②两组可用于验证酶的专一性C．若X、Y设置正确，则②④⑥三组实验可说明温度能影响酶活性D．若X、Y设置正确，则α－淀粉酶溶液的用量是无关变量【答案】D

【解析】分析表中信息可知该实验的目的有两个，一个是通过③④(③④两组的温度适宜)验证酶的专一性；另一个目的是通过①③⑤探究温度对酶活性的影响。若Y为碘液，蔗糖无论水解与否，都不与碘液反应，因此无法判断淀粉酶是否将蔗糖水解，A错误；验证酶的专一性时无关变量应相同且适宜，①②两组实验的温度不是适宜温度，此温度下酶不能正常发挥作用，所以不能用于验证酶的专一性，B错误；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，C错误；本实验中α－淀粉酶溶液的用量等都是无关变量，D正确。解题指导本实验有多个分组，且题干文字中没有关于该实验目的的叙述，所以首先要确定实验目的，从加入的底物是两种而酶只有一种可知，该实验的目的之一是验证酶的专一性；从实验温度可知，该实验的另一个目的是验证温度会影响酶的活性。明确实验目的后就可以进一步确定实验的变量，再根据实验的相关原则分析每个选项。[高考试练]1．(2021年山东菏泽模拟)为探究不同温度下两种淀粉酶的活性，某同学设计了多组实验并对各组淀粉剩余量进行检测，结果如图所示。下列叙述错误的是 (

)A．此实验不宜使用斐林试剂进行检测B．该实验的自变量是温度和酶的种类，无关变量是反应时间和pH等C．各组实验结果表明，酶A的活性均高于酶B的活性D．为了探究酶B的最适温度，可在30～50℃之间设置系列温度梯度的分组实验【答案】C

【解析】本实验的自变量有温度，而斐林试剂鉴定还原糖时需要水浴加热，会影响实验结果，故不宜采用斐林试剂进行检测，A正确；该实验用到不同的酶且有不同的温度，故该实验的自变量是温度和酶的种类，无关变量是反应时间和pH等，B正确；在不同的温度条件下，加入酶A的实验组的淀粉剩余量均多于加入酶B的实验组，说明酶A的活性均低于酶B，C错误；由图知，40℃时酶B活性最高，因此可在30～50℃之间设置系列温度梯度的分组实验，探究酶B的最适温度，D正确。2．(2021年湖南长沙市宁乡市一中联考)某生物兴趣小组在不同pH条件下测定的某淀粉酶对淀粉分解作用的实验结果如图所示，下列有关叙述正确的是 (

)A．该淀粉酶的最适pH为13B．pH为9时淀粉酶的活性与pH为3时相等C．将pH由13调为7，该淀粉酶的活性不会改变D．将底物和酶换成过氧化氢和过氧化氢酶，得到的实验结果与上图相同【答案】C

【解析】pH为13时，淀粉的剩余量为1，说明此时淀粉酶已经失活，A错误；pH为3时，淀粉的剩余量是酸和淀粉酶共同催化的结果，因此pH为9时淀粉酶的活性大于pH为3时，B错误；分析题图可知，pH为1