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生物學高考備考教案
第十二章 實驗與探究
實驗2 實驗設計的原則與變量分析
實驗突破
1.牢記實驗設計遵循的基本原則
基本原則 解讀
科學性原則 在設計實驗時必須有充分的科學依據,不能偏離生物學基礎知識和原理
平行重復原則 在實驗設計中為了避免實驗結果的偶然性,必須對所做實驗進行足夠次數的重復,以獲得多次實驗結果的平均值,保證實驗結果的準確性
對照原則 對照原則是實驗設計最基本的原則。對照設計有多種形式，如空白對照（對照組不加任何處理因素）、條件對照（對照組被某些因素處理）、自身對照（對照處理與實驗處理在同一受試生物上進行）、相互對照（幾個實驗組之間相互對照）等
單一變量原則 除自變量（實驗變量）外，應使實驗組與對照組的無關變量保持相同且適宜。如生物材料相同（大小、生理狀況、年齡、性別等）、實驗器具相同（型號、潔凈程度等）、實驗試劑相同（用量、濃度、使用方法等）和條件相同（保溫或冷卻、光照或黑暗、攪拌、振蕩等）
2.分析實驗中的三個變量
3.教材中探究類實驗的變量分析
實驗名稱 自變量 因變量 無關變量
探究溫度對淀粉酶活性的影響 不同溫度（至少三種） 酶的活性（檢測指標：加碘液后溶液顏色的變化） 、底物量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等
探究 對過氧化氫酶活性的影響 不同 （至少三種） 酶的活性（檢測指標：氣泡的產生情況或帶火星的衛生香燃燒的猛烈程度） 溫度、底物量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等
探究酵母菌細胞呼吸的方式 氧氣的有無 生成量（檢測指標：澄清石灰水的混濁程度）;酒精產生情況（酸性條件下用重鉻酸鉀檢測） 葡萄糖溶液濃度、石灰水的量、溫度、 、錐形瓶的潔凈程度等
探索生長素類調節劑促進插條生根的最適濃度 不同濃度的生長素類調節劑 扦插枝條的生根數量和長度（同時也是檢測指標） 溫度、實驗材料的一致性、生長素類調節劑濃度的準確性、處理時間的一致性等
探究培養液中酵母菌種群數量的變化 時間 酵母菌種群數量（同時也是檢測指標） 培養液的成分、培養條件、空間等
強化訓練
5. [2022沈陽質檢]實驗設計應注重科學性，遵循實驗設計的基本原則。下列有關生物學實驗的敘述，正確的是( D )
A. “比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，自變量為催化劑，因變量為 生成量
B. 探究“溫度對酶活性的影響”實驗，可選用唾液淀粉酶，并且需要設計空白對照組
C. 探究“ 對酶活性的影響”的實驗，可選用胃蛋白酶，在 為6~8范圍設置不同實驗組
D. 探究“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”實驗，可用斐林試劑檢測產物中有無還原糖
[解析] “比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，自變量為有無高溫處理、有無催化劑及催化劑種類，因變量為 的分解速率或單位時間內 生成量，A錯誤。探究“溫度對酶活性的影響”實驗，可選用唾液淀粉酶，通過設置不同溫度處理的組別進行相互對照，無需設計空白對照組，B錯誤。胃蛋白酶的最適 為1.5，在 為6~8時酶會失活，因此探究“ 對酶活性的影響”的實驗，若選用胃蛋白酶，需在 為1~3范圍設置不同實驗組，C錯誤。淀粉酶可以催化淀粉（屬于非還原糖）分解為麥芽糖（屬于還原糖），不能催化蔗糖（屬于非還原糖）水解為葡萄糖和果糖（均為還原糖），可通過用斐林試劑檢測有無還原糖來證明酶的專一性，D正確。
6. [2023湖北名校聯盟第一次聯考]研究人員以大鼠為研究對象，探究茶葉中茶氨酸對腦腺體多巴胺（一種神經遞質）釋放的影響，結果如圖所示。下列相關敘述正確的是( A )
A. 該實驗缺少一組不添加茶氨酸，其他條件與另外兩組相同的對照組
B. 由圖推測，茶氨酸濃度越大，促進多巴胺釋放的效果越好
C. 多巴胺能與突觸后膜上的特異性受體結合，受體決定了多巴胺釋放的位置
D. 多巴胺發揮作用后，突觸后膜內側鈉離子濃度比外側高
[解析] 本實驗需要評定大鼠自身產生多巴胺的情況，才能判斷茶氨酸對多巴胺釋放的影響，所以需要增加一組空白對照實驗，即不添加茶氨酸，其他條件與另外兩組相同的對照組，A正確；從題圖中看出， ，茶氨酸濃度越大，促進多巴胺釋放的效果越好，但 ，不同濃度的茶氨酸促進多巴胺釋放的效果基本相同，B錯誤；神經遞質由突觸前膜釋放，作用于突觸后膜上的特異性受體，受體不能決定多巴胺釋放的位置，C錯誤；多巴胺發揮作用后，促進突觸后膜鈉離子內流，但鈉離子濃度仍然是外側高于內側，D錯誤。
7. [2023惠州三校聯考]為探究主動運輸的特點，科研人員進行了如下四組實驗，其中 是一種ATP水解抑制劑，實驗結果：實驗前后溶液中磷酸鹽濃度差 為甲組＞乙組＞丙組＞丁組。下列敘述錯誤的是( C )
甲組 成熟胡蘿卜片 溶液+蒸餾水
乙組 成熟胡蘿卜片 溶液 溶液
丙組 幼嫩胡蘿卜片 溶液+蒸餾水
丁組 幼嫩胡蘿卜片 溶液 溶液
A. 該實驗需在實驗前后測定溶液中磷酸鹽的濃度
B. 甲、乙兩組實驗結果表明，細胞通過主動運輸吸收磷酸鹽需要能量
C. 該實驗的無關變量是溫度、 、溶液的量、胡蘿卜片的成熟程度等
D. 與甲組相比，丙組吸收磷酸鹽較少的原因可能是幼嫩組織細胞膜上載體蛋白較少
[解析] 據題意可知，本實驗的因變量為實驗前后溶液中磷酸鹽濃度差，因此需要在實驗前后分別測定溶液中磷酸鹽的濃度，A正確；乙組用 處理，而 是一種ATP水解抑制劑，實驗結果是實驗前后溶液中磷酸鹽濃度差為甲組＞乙組，說明乙組細胞吸收磷酸鹽較少，細胞通過主動運輸吸收磷酸鹽需要消耗能量，B正確；該實驗的無關變量是溫度、 、起始溶液的量等，胡蘿卜片的成熟程度屬于自變量，C錯誤；磷酸鹽的吸收過程屬于主動運輸，消耗能量,并需要載體蛋白協助，甲組與丙組的區別是胡蘿卜片的成熟程度，丙組吸收的磷酸鹽少于甲組的，原因可能是幼嫩組織細胞膜上載體蛋白數量較少，D正確。

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