江苏专用2025版新高考生物第三单元细胞的能量供应与利用实验素养提升2实验设计的三大原则与三类“变量.docVIP

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试验设计的三大原则与三类“变量”分析

[技能必备]

1.试验设计遵循的三大基本原则

(1)单一变量原则：即除自变量(试验变量)以外，应使试验组与比照组的无关变量保持相同且相宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、试验器具相同(型号、干净程度等)、试验试剂相同(用量、浓度、运用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。

(2)比照原则：应设置比照试验，使试验组与比照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便减小试验误差。

(3)平行重复原则：在试验设计中为了避开试验结果的偶然性，必需对所做试验进行足够次数的重复，以获得多次试验结果的平均值，保证明验结果的精确性。

2.三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析

3.教材中探究类试验的变量分析

试验名称

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更)

pH、底物量、酶量、试管的干净程度、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、试管的干净程度、反应时间、操作程序等

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)；酒精产生(用重铬酸钾检测)

葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的干净程度等

模拟探究细胞表面积与体积的关系

琼脂块体积的大小

物质运输的效率

NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的精确性等

探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度

不同浓度的生长素类似物

扦插枝条的生根数量或长度

试验材料的一样性、生长素类似物浓度的精确性、处理时间的一样性等

探究培育液中酵母菌数量的动态变更

时间

酵母菌种群数量

培育液的成分、培育条件、空间等

探究水族箱中的群落演替

时间

群落的变更

水族箱的培育条件和环境等

[技能展示]

1.(2024·扬州上学期期中卷)下表为某同学探究影响酶活性因素的一组试验，有关叙述错误的是()

步骤

甲组

乙组

丙组

1

2%蔗糖液2mL

2%蔗糖液2mL

2%蔗糖液2mL

2

蒸馏水1mL

酵母提取液1mL

稀释唾液1mL

3

37℃恒温水浴，保温10分钟

4

斐林试剂1mL

5

50～65℃温水中加热2分钟

结果

蓝色

砖红色

蓝色

A.试验中的前后两次保温处理的目的不同

B.蔗糖不是还原性糖，酵母提取液中含有催化蔗糖水解的酶

C.本试验的自变量是酶的种类，结果表明酶具有高效性

D.丙组试验如选用淀粉做底物，结果将会出现砖红色沉淀

解析第一次保温是为了让酶处于最适温度下，酶活力最高，其次次保温目的是斐林试剂鉴定时须要水浴加热；该试验能证明酵母提取液含有蔗糖酶，将蔗糖分解为还原糖；该试验中，唾液不能将蔗糖分解，而酵母提取液能将蔗糖分解，证明白酶的专一性；唾液中含有唾液淀粉酶，可以将淀粉分解为还原糖，与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。

答案C

2.(2024·安徽皖南八校模拟)下表是探究温度对纤维素酶活性的影响试验设计及结果，据表分析，以下说法错误的是()

试管

①

②

③

纤维素悬液/mL

2

2

2

纤维素酶液/mL

1

1

1

反应温度/℃

30

40

50

斐林试剂/mL

2

2

2

砖红色深浅

＋＋

＋＋＋

＋

注：“＋”的多少代表颜色深浅。

A.该试验的自变量为温度

B.该试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，该试验中温度是自变量，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℃较相宜，但事实上该纤维素酶最适温度可能高于或低于40℃，故通过本试验不能说明该纤维素酶的最适温度为40℃，D错误。

答案D

3.(2024·江西金太阳全国大联考)某生物爱好小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了试验探讨，试验结果如下表所示。请回答下列问题：

(1)本试验的目的是探究__________________________________________。

设计试验时，各试验组应遵循________原则。

(2)分析表中数据可知，在肯定浓度范围内，Cd2＋、Cu2＋都能抑制H2O2酶的活性，且相同浓度的Cu2＋的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2＋。Cd2＋、Cu2＋对H2O2酶活性的影响主要取决于________________(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。

(3)Cd2＋、Cu2＋等重金属离子影响了H2O2酶的________