2023版创新设计高考生物（新教材人教版）总复习一轮讲义实验专题讲座1 实验设计的“原则”与“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。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。(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.归纳法分析与酶有关的实验变量     实验目的自变量无关变量因变量验证酶的高效性催化剂的种类底物量、反应时间、温度、pH等单位时间内底物的减少量或生成物的增加量验证酶的专一性底物种类(酶相同)酶的种类和量、底物的量、反应时间、温度、pH等验证温度对酶活性的影响温度酶的种类和量、底物的种类和量、反应时间、pH等验证pH对酶活性的影响pH酶的种类和量、底物的种类和量、反应时间、温度等探究酶的最适温度(或pH)温度(或pH)酶的种类和量、底物的种类和量、反应时间等[技能训练]1.(2022·安徽江淮十校联考)下列关于酶特性实验设计的叙述中，正确的是(　　)A.验证酶的专一性时，自变量一定是酶的种类B.验证酶的高效性时，自变量是酶的浓度C.探究温度对酶活性影响时，自变量是温度D.探究酶催化作用的最适pH时，应设置过酸、过碱、中性三组答案　C解析　验证酶的专一性时，自变量可以是酶的种类，也可以是底物的种类，A错误；验证酶的高效性时，自变量是催化剂的种类，B错误；探究温度对酶活性影响时，自变量是温度，C正确；探究酶催化最适pH时，过酸、过碱会使酶变性，使结果不精确，应设置酸性、中性、碱性多组不同pH的实验组，使实验尽可能精确，D错误。2.(2022·湖南岳阳期中)下列有关实验变量的叙述，正确的是(　　)A.在探究O2浓度对酵母菌细胞呼吸速率影响的实验中，通常温度不属于变量B.在探究NaCl浓度对人的红细胞形态变化影响的实验中，NaCl浓度是因变量C.在探究光照强度对植物光合速率影响的实验中，CO2浓度、温度、植物种类是无关变量D.在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量答案　C解析　探究O2浓度对酵母菌细胞呼吸速率影响的实验中，自变量是O2浓度，温度是无关变量，A错误；探究NaCl浓度对人的红细胞形态变化影响的实验中，NaCl浓度是实验自变量，B错误；在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH分别是自变量和无关变量，D错误。3.(2022·广东汕头调研)下列对实验的分析正确的是(　　)A.“比较H2O2在不同条件下分解”的实验中，自变量是O2的生成量B.“探究pH对酶活性影响”的实验中，因变量是pHC.实验过程中对实验结果不会造成影响的因素称为无关变量D.观察植物细胞吸水和失水的实验中，虽没有单独设置对照组但不违反对照原则答案　D解析　“比较H2O2在不同条件下分解”的实验中，O2的生成量是因变量，A错误；“探究pH对酶活性影响”的实验中，自变量是pH，B错误；实验过程中的无关变量也会对实验结果造成影响，C错误；观察植物细胞吸水和失水的实验中，虽没有单独设置对照组但不违反对照原则，D正确。4.(不定项)(2022·山东青岛模拟)图1和图2是某兴趣小组通过实验探究H2O2分解的条件而绘制的曲线图。下列说法正确的是(　　)A.图1和图2所代表的实验中，实验的自变量依次为催化剂的种类、H2O2浓度B.由图1可以得出的实验结论是过氧化氢酶具有高效性C.图2中，若在BC段加入适量的过氧化氢酶，则氧气产生速率会增大D.H2O2在加热时分解速率加快，因此，将H2O2酶加到90 ℃水浴加热的H2O2溶液中，反应速率会加快答案　ABC解析　由图1可看出，两条曲线代表不同催化剂作用下，H2O2分解速率不同，即图1实验中的自变量是催化剂的种类，加入过氧化氢酶的一组实验反应达到平衡的时间短于FeCl3组，说明过氧化氢酶具有高效性，图2表示O2产生速率随H2O2浓度变化的规律，即H2O2浓度为自变量，A、B正确；图2表示O2产生速率随H2O2浓度变化规律的曲线，B点时酶浓度是限制反应速率的主要因素，故BC段加入适量的过氧化氢酶，则氧气产生速率将增大，C正确；H2O2酶在90 ℃条件下会失活，将不能催化反应进行，D错误。