1、实验专题讲座1 实验设计的“原则”与“变量”分析1.实验设计遵循的三大基本原则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
2、准确性。2.三类变量三类变量(自变量、因变量、无关变量自变量、因变量、无关变量)分析分析3.教材中探究类实验的变量分析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(加碘液后溶液颜色的变化)pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、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、试管的洁净程度、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(用酸性重铬酸钾检测)葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、
3、锥形瓶的洁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、测量的准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实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等探究培养液中酵母菌数量的动态变化时间酵母菌种群数量培养液的成分、培养条件、空间等探究水族箱中的群落演替时间群落的变化水族箱的培养条件和环境等4.实验设计策略实验设计策略(1)程序(2)步骤书写步骤第一步：等量分组、编号(注意不同实验材料“等量”的描述)第二步：单一变量处理，其他条件相同且适宜(无关变量的控制)第三步：观察记录结果实
4、验结果结论：将实验的结果用文字、曲线图、柱形图、表格等形式予以表达。1.(2021江西金太阳全国大联考江西金太阳全国大联考)生物实验设计的关键是实验变量的确认，下列对实验自变量的确认，不正确的是()A.比较过氧化氢在不同条件下分解速率的实验中，自变量为催化剂的种类B.观察植物细胞质壁分离及质壁分离复原的实验中，自变量为环境溶液C.为破译密码子而进行的蛋白质体外合成的实验中，自变量为氨基酸的种类D.探究影响酵母菌种群数量增长因素的实验中，自变量可为培养液的量解析解析比较过氧化氢在不同条件下的分解速率实验中，自变量是不同的条件，比较过氧化氢在不同条件下的分解速率实验中，自变量是不同的条件，如温度、
5、催化剂的种类等，如温度、催化剂的种类等，A错误；植物细胞质壁分离及质壁分离复原的实验错误；植物细胞质壁分离及质壁分离复原的实验中，细胞所处的环境溶液中，细胞所处的环境溶液(的浓度的浓度)是自变量，是自变量，B正确；为破译密码子而进行的蛋正确；为破译密码子而进行的蛋白质体外合成实验，是在不同试管中分别加入一种氨基酸，自变量是氨基酸的白质体外合成实验，是在不同试管中分别加入一种氨基酸，自变量是氨基酸的种类，种类，C正确；培养液量的多少会影响酵母菌种群数量的最大值等，正确；培养液量的多少会影响酵母菌种群数量的最大值等，D正确。正确。A2.（不定项）（不定项）下列有关实验设计的叙述中，错误的是（）A.
6、实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量B.各种实验都必须单独设置对照组，确保单一变量C.数据测量时只要认真记数，无需多次测量求平均值D.探究实验中，实验结果总是与提出的假设一致解析解析变量即实验过程中可以变化的因素，实验材料的数量、温度和时间都变量即实验过程中可以变化的因素，实验材料的数量、温度和时间都可能是实验的变量，可能是实验的变量，A正确；探究实验一般都需要设置对照组，但也可能均为正确；探究实验一般都需要设置对照组，但也可能均为实验组，各组之间形成相互对照，实验组，各组之间形成相互对照，B错误；进行数据测量时，为了减少误差，错误；进行数据测量时，为了减少误差，需多次测量求平均值，需
7、多次测量求平均值，C错误；探究实验中，可能出现实验的结果与假设矛盾，错误；探究实验中，可能出现实验的结果与假设矛盾，可能是假设不正确，那么就需要进一步查找资料，重新作出假设，也可能是可能是假设不正确，那么就需要进一步查找资料，重新作出假设，也可能是实验过程中的某一环节出了问题，那么就需要重新进行实验，实验过程中的某一环节出了问题，那么就需要重新进行实验，D错误。错误。BCD3.(2021西安高新一中调研西安高新一中调研)酶抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图，请回答下列问题：(1)该实验
8、的自变量是，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有(至少答出两项)。(2)据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂(填类型)的作用逐渐减小甚至消失。从活化能的角度分析，推测抑制剂降低酶促反应速率的原理是。(3)某同学认为该实验小组的实验过程应是：a.将某消化酶溶液等分为三组，将每组等分为若干份；b.在一定条件下将三组消化酶溶液均与等量的不同浓度的底物混合；c.在中加入一定量的蒸馏水，中加入等量的抑制剂，中加入等量的抑制剂；d.定时取样检测各反应中底物的量或产物的量，记录实验结果并绘图。你认为该实验操作是否正确？。如果不正确，请进行改正：。答案答案(1)抑制剂种类和底物浓度温度、pH、酶浓度
9、、抑制剂的使用量等(2)在抑制剂的作用下，酶的活性(催化效率)降低，其降低化学反应活化能的能力下降(合理即可)(3)不正确步骤c应与步骤b互换，即先对酶溶液进行处理再加入底物(合理即可)解析解析(1)由图可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度。由图可知，该实验的自变量有两个，分别是抑制剂种类和底物浓度。该实验的无关变量有温度、该实验的无关变量有温度、pH、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。、酶浓度、抑制剂的使用量、反应时间等。(2)由由图可知，随着底物浓度的升高，曲线图可知，随着底物浓度的升高，曲线的酶促反应速率逐渐与曲线的酶促反应速率逐渐与曲线无抑制剂无抑制剂时相同，即抑制剂时相同，即抑制剂的作用逐渐减小甚至消失。抑制剂能降低酶活性，酶能降的作用逐渐减小甚至消失。抑制剂能降低酶活性，酶能降低化学反应所需的活化能。低化学反应所需的活化能。(3)不正确，若对酶处理前先将酶与底物混合，则酶不正确，若对酶处理前先将酶与底物混合，则酶会与底物发生反应，故应先对酶进行不同的处理，然后再将处理后的酶与底物会与底物发生反应，故应先对酶进行不同的处理，然后再将处理后的酶与底物混合。混合。
