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实验设计的三大原则与三类“变量”分析

[技能必备]

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 探究温度对淀粉酶活不同温度(至少三种) 性的影响 溶液颜色的变化) 应时间、操作程序等 酶的活性(气泡的数探究pH对过氧化氢不同pH(至少三种) 酶活性的影响 燃烧的猛烈程度) 探究酵母菌的呼吸方氧气的有无 式 水的混浊程度)；酒精的量、温度、pH、锥CO2生成量(澄清石灰应时间、操作程序等 葡萄糖溶液、石灰水量或带火星的卫生香试管的洁净程度、反温度、底物量、酶量、自变量 因变量 酶的活性(加碘液后试管的洁净程度、反无关变量 pH、底物量、酶量、 1

产生(用重铬酸钾检测) 形瓶的洁净程度等 NaOH溶液的量、浸泡模拟探究细胞表面积琼脂块体积的大小 与体积的关系 性等 实验材料的一致性、探究生长素类似物促不同浓度的生长素类进插条生根的最适浓似物 度 一致性等 探究培养液中酵母菌时间 数量的动态变化 探究水族箱中的群落时间 演替 [技能展示]

1.(2019·山西运城期中)下图是高中生物探究性实验设计的示意图，相关叙述正确的是( )

群落的变化 环境等 酵母菌种群数量 条件、空间等 水族箱的培养条件和培养液的成分、培养或长度 准确性、处理时间的扦插枝条的生根数量生长素类似物浓度的物质运输的效率 的时间、测量的准确

A.图中A处应为“演绎推理”，比如孟德尔所做的测交实验就属于此过程

B.图中B处应为“无关变量”，比如探究光照强度对光合速率的影响实验中，温度就是此变量

C.图中C处应为“因变量”，比如探究酵母菌的呼吸方式实验中，有无氧气就是此变量 D.图中D处应为“干扰因素”，比如叶肉细胞不适用于观察线粒体

解析 图中A处应为“作出假设”，A错误；图中B处应为“因变量”，如探究光照强度对光合速率的影响实验中，光合速率就是因变量，B错误；C处应为“无关变量”，而探究酵母菌的呼吸方式实验中，有无氧气是自变量，C错误；图中D处应为“干扰因素”，如叶肉细胞不适用于观察线粒体，D正确。

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答案 D

2.(2019·安徽皖南八校模考)下表是探究温度对纤维素酶活性的影响实验设计及结果，据表分析，以下说法错误的是( )

试管 纤维素悬液/mL 纤维素酶液/mL 反应温度/℃ 班氏试剂/mL 砖红色深浅 注：“＋”的多少代表颜色深浅。 A.该实验的自变量为温度

B.该实验的因变量是还原糖的生成量 C.纤维素被水解成了还原糖 D.该纤维素酶的最适温度为40 ℃

解析 由表中数据可知，该实验中温度是自变量，A正确；还原糖生成量通过颜色深浅体现出来，这与温度不同有关，是因变量，B正确；溶液中出现砖红色沉淀是因为纤维素被水解成了还原糖，C正确；②组与①③组的温度相比，40 ℃较适宜，但实际上该纤维素酶最适温度可能高于或低于40 ℃，故通过本实验不能说明该纤维素酶的最适温度为40 ℃，D错误。 答案 D

3.(2019·江西金太阳全国大联考)某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：

① 2 1 30 2 ＋＋ ② 2 1 40 2 ＋＋＋ ③ 2 1 50 2 ＋

(1)本实验的目的是探究____________________________________________。

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