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生物学高考备考教案
第十二章 实验与探究
实验2 实验设计的原则与变量分析
实验突破
1.牢记实验设计遵循的基本原则
基本原则 解读
科学性原则 在设计实验时必须有充分的科学依据,不能偏离生物学基础知识和原理
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
对照原则 对照原则是实验设计最基本的原则。对照设计有多种形式，如空白对照（对照组不加任何处理因素）、条件对照（对照组被某些因素处理）、自身对照（对照处理与实验处理在同一受试生物上进行）、相互对照（几个实验组之间相互对照）等
单一变量原则 除自变量（实验变量）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.分析实验中的三个变量
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（检测指标：加碘液后溶液颜色的变化） 、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等
探究 对过氧化氢酶活性的影响 不同 （至少三种） 酶的活性（检测指标：气泡的产生情况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
探究酵母菌细胞呼吸的方式 氧气的有无 生成量（检测指标：澄清石灰水的混浊程度）;酒精产生情况（酸性条件下用重铬酸钾检测） 葡萄糖溶液浓度、石灰水的量、温度、 、锥形瓶的洁净程度等
探索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和长度（同时也是检测指标） 温度、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
探究培养液中酵母菌种群数量的变化 时间 酵母菌种群数量（同时也是检测指标） 培养液的成分、培养条件、空间等
强化训练
5. [2022沈阳质检]实验设计应注重科学性，遵循实验设计的基本原则。下列有关生物学实验的叙述，正确的是( D )
A. “比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，自变量为催化剂，因变量为 生成量
B. 探究“温度对酶活性的影响”实验，可选用唾液淀粉酶，并且需要设计空白对照组
C. 探究“ 对酶活性的影响”的实验，可选用胃蛋白酶，在 为6~8范围设置不同实验组
D. 探究“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验，可用斐林试剂检测产物中有无还原糖
[解析] “比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，自变量为有无高温处理、有无催化剂及催化剂种类，因变量为 的分解速率或单位时间内 生成量，A错误。探究“温度对酶活性的影响”实验，可选用唾液淀粉酶，通过设置不同温度处理的组别进行相互对照，无需设计空白对照组，B错误。胃蛋白酶的最适 为1.5，在 为6~8时酶会失活，因此探究“ 对酶活性的影响”的实验，若选用胃蛋白酶，需在 为1~3范围设置不同实验组，C错误。淀粉酶可以催化淀粉（属于非还原糖）分解为麦芽糖（属于还原糖），不能催化蔗糖（属于非还原糖）水解为葡萄糖和果糖（均为还原糖），可通过用斐林试剂检测有无还原糖来证明酶的专一性，D正确。
6. [2023湖北名校联盟第一次联考]研究人员以大鼠为研究对象，探究茶叶中茶氨酸对脑腺体多巴胺（一种神经递质）释放的影响，结果如图所示。下列相关叙述正确的是( A )
A. 该实验缺少一组不添加茶氨酸，其他条件与另外两组相同的对照组
B. 由图推测，茶氨酸浓度越大，促进多巴胺释放的效果越好
C. 多巴胺能与突触后膜上的特异性受体结合，受体决定了多巴胺释放的位置
D. 多巴胺发挥作用后，突触后膜内侧钠离子浓度比外侧高
[解析] 本实验需要评定大鼠自身产生多巴胺的情况，才能判断茶氨酸对多巴胺释放的影响，所以需要增加一组空白对照实验，即不添加茶氨酸，其他条件与另外两组相同的对照组，A正确；从题图中看出， ，茶氨酸浓度越大，促进多巴胺释放的效果越好，但 ，不同浓度的茶氨酸促进多巴胺释放的效果基本相同，B错误；神经递质由突触前膜释放，作用于突触后膜上的特异性受体，受体不能决定多巴胺释放的位置，C错误；多巴胺发挥作用后，促进突触后膜钠离子内流，但钠离子浓度仍然是外侧高于内侧，D错误。
7. [2023惠州三校联考]为探究主动运输的特点，科研人员进行了如下四组实验，其中 是一种ATP水解抑制剂，实验结果：实验前后溶液中磷酸盐浓度差 为甲组＞乙组＞丙组＞丁组。下列叙述错误的是( C )
甲组 成熟胡萝卜片 溶液+蒸馏水
乙组 成熟胡萝卜片 溶液 溶液
丙组 幼嫩胡萝卜片 溶液+蒸馏水
丁组 幼嫩胡萝卜片 溶液 溶液
A. 该实验需在实验前后测定溶液中磷酸盐的浓度
B. 甲、乙两组实验结果表明，细胞通过主动运输吸收磷酸盐需要能量
C. 该实验的无关变量是温度、 、溶液的量、胡萝卜片的成熟程度等
D. 与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是幼嫩组织细胞膜上载体蛋白较少
[解析] 据题意可知，本实验的因变量为实验前后溶液中磷酸盐浓度差，因此需要在实验前后分别测定溶液中磷酸盐的浓度，A正确；乙组用 处理，而 是一种ATP水解抑制剂，实验结果是实验前后溶液中磷酸盐浓度差为甲组＞乙组，说明乙组细胞吸收磷酸盐较少，细胞通过主动运输吸收磷酸盐需要消耗能量，B正确；该实验的无关变量是温度、 、起始溶液的量等，胡萝卜片的成熟程度属于自变量，C错误；磷酸盐的吸收过程属于主动运输，消耗能量,并需要载体蛋白协助，甲组与丙组的区别是胡萝卜片的成熟程度，丙组吸收的磷酸盐少于甲组的，原因可能是幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量较少，D正确。

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