（新人教）生物必修一科学方法微课3：实验中的变量和对照实验的分析方法

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（新人教）生物必修一科学方法微课(三)

实验中的变量和对照实验的分析方法

【科学方法·是什么？】

1.实验中的变量:实验过程中的变化因素。

(1)实验中的变量:

(2)变量的特点及控制:

2.对照实验:

(1)含义:除作为自变量的因素外,其余因素(无关变量)都保持一致,并将结果进行比较的实验。

(2)对照实验的类型:

【典例剖析·怎么用？】

某生物实验小组在探究酶的专一性时,按照以下表格的操作步骤进行实验,分析表格数据,完成有关问题:

试管

操作①②③

pH为6.8的缓冲液(mL)1mLa1mL

淀粉溶液(mL)2mL2mLb

淀粉酶溶液(mL)1mL

蔗糖酶溶液(mL)1mL

反应温度37℃

碘液2mL

颜色及现象变蓝不变蓝变蓝

(1)请分析本实验的变量:

①自变量:;

②因变量:;

③无关变量:等。(填两项即可)

(2)无关变量的控制:表格中的序号a和b各代表的含义是、

,试总结实验中无关变量的控制原则是。

(3)对照实验的分析:说明淀粉酶对淀粉有水解作用的两组实验是,说明蔗糖酶不能水解淀粉的两组实验是,证明酶具有专一性的实验是。

【教你解题】

1.变量分析:

(1)自变量:该实验探究酶的专一性,即不同的酶作用于淀粉,所以实验中的自变量是使用的酶的种类。

(2)因变量:

①物质变化:淀粉是否被水解会随着酶的种类的变化而变化,所以实验的因变量是淀粉是否水解。

②观测指标:淀粉能与碘液呈现蓝色反应。根据是否出现蓝色,判断淀粉是否水解。

(3)无关变量:酶活性受温度、pH等因素的影响,所以实验中温度和pH会影响实验结果,属于无关变量;另外,酶的量、淀粉溶液的量和浓度也影响结果的测定,也属于无关变量,实验中应保持相同且适宜。

2.对照实验设置:

对照设置对比分析→得出结论

试管①和②淀粉酶能水解淀粉

试管①和③蔗糖酶不能水解淀粉

试管①②③淀粉只能被淀粉酶水解,不能被蔗糖酶水解,即酶具有专一性

【解答】(1)本实验的目的是探究酶的专一性,由表格可知,由淀粉酶和蔗糖酶催化淀粉水解,所以自变量是酶的种类,因变量是淀粉是否水解,通过是否出现蓝色来进行观测。实验中可以影响实验结果的其他变量有温度、pH、酶的量、淀粉溶液的量等,属于无关变量,应保持相同且适宜。

(2)根据无关变量相同且适宜原则,a应为1mL、pH为6.8的缓冲液,b应为2mL淀粉溶液。

(3)通过①与②可以证明淀粉酶能催化淀粉水解;通过①和③能证明蔗糖酶不能催化淀粉水解,而通过①②③可以证明淀粉只能被淀粉酶催化水解,从而证明酶具有专一性。

解析:(1)①酶的种类②淀粉是否水解③温度、pH、酶的量、淀粉溶液的量(填两项即可)

(2)1mL2mL相同且适宜

(3)①②①③①②③

【类题试做·你会吗？】

对于上述实验的反应条件,有些同学提出了质疑,选择37℃是否合适该实验小组为了回应同学的质疑,进行了淀粉酶最适温度的探究实验,准备了以下材料:淀粉酶溶液、淀粉溶液、碘液、斐林试剂、梯度为1℃的31～40℃的水浴锅、试管、移液管等。请根据实验材料分析以下问题:

(1)实验变量分析:

①自变量:;

②因变量观察指标:;

③无关变量:等。

(2)方法步骤:

第1步:取10支试管,分别加入等量且适量的淀粉溶液,编号①～⑩;另取10支试管,分别加入等量且适量的淀粉酶溶液,编号1～10。

第2步:分别将①和1、②和2……⑩和10放在31～40℃水浴锅中保温一段时间后,将1～10号试管中的淀粉酶倒入相应的①～⑩号试管混合,再放在相应温度下反应一段时间。

第3步:向①～⑩号试管中滴加等量且适量的碘液,观察10支试管的颜色深浅程度。

针对上述实验步骤,对下列问题作出评价分析:

①为什么在第2步要将淀粉溶液和淀粉酶溶液先各自保温后再混合

②检测因变量时,实验中选择了碘液,能否选择材料中的斐林试剂说明理由。

【解答】(1)本实验探究的是温度对酶活性的影响,所以温度是本实验的自变量,观察指标是加碘液后溶液的颜色变化,而实验中pH、酶的量、淀粉的量等为无关变量。

(2)在探究温度对酶活性的影响时,淀粉溶液和淀粉酶溶液需先保温再混合,防止出现实验误差。在探究淀粉酶的最适温度时,不能用斐林试剂检测产物,因为斐林试剂需水浴加热,而温度50～65℃,会对实验结果造成影响。

解析:(1)①温度②加碘液后溶液的颜色

③pH、酶的量

(2)①防止在达到