备战2025年高考生物精品教案第十三章实验与探究实验2实验设计的原则与变量分析（Word版附解析）

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1.牢记实验设计遵循的基本原则
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
5.[2024常德模拟]下列关于生物实验中“对照”及“变量”的叙述，错误的是（ A ）
A.探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，有氧条件的一组是空白对照组
B.观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原的实验中，无需设置空白对照组
C.比较过氧化氢酶和Fe3＋催化效率的实验中，因变量可以用气泡的释放速率表示
D.探究光照强度对植物光合速率影响的实验中，CO2浓度、温度是无关变量
解析 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验属于对比实验（有氧和无氧情况下相互对比），无空白对照，A错误；观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原的实验中，原生质层的形态和位置变化为因变量，可以自身前后对照，无需设置空白对照组，B正确；比较过氧化氢酶和Fe3＋催化效率的实验中，因变量可以用气泡的释放速率或单位时间内气泡的多少来表示，C正确；探究光照强度对植物光合速率影响的实验中，自变量是光照强度，因变量是光合速率，CO2浓度、温度是无关变量，D正确。
6.[2024益阳模拟]在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。下列叙述错误的是（ B ）
A.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验运用的是“加法原理”
B.达尔文在探究植物向光性的原因时，运用的是“加法原理”
C.“探究土壤微生物对落叶的分解作用”实验运用的是“减法原理”
D.沃泰默切除通向狗小肠的神经，用稀盐酸刺激小肠探究胰液分泌的实验，运用了“减法原理”
解析 “比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，实验组分别做了加温、加肝脏研磨液、加FeCl3溶液等处理，运用了“加法原理”，A正确；达尔文在探究植物向光性的原因时，实验组去除尖端或用锡箔罩子罩上胚芽鞘的某个部位，利用的是“减法原理”，B错误；“探究土壤微生物对落叶的分解作用”实验中，自变量是土壤中微生物的有无，对照组的土壤不做处理（自然状态），实验组的土壤为排除微生物的土壤，运用了“减法原理”，C正确；沃泰默切除通向狗小肠的神经，用稀盐酸刺激小肠探究胰液分泌的实验，实验组切除了神经，运用了“减法原理”，D正确。
7.[2023湖北名校第一次联考]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（一种兴奋性神经递质）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，0～60 min，茶氨酸浓度越大，促进多巴胺释放的效果越好，但60～120 min，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，与突触后膜上的特异性受体结合，受体不能决定多巴胺释放的位置，C错误；多巴胺是一种兴奋性神经递质，其发挥作用后，促进突触后膜钠离子内流，但突触后膜外侧钠离子浓度仍然高于内侧，D错误。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对象上进行）、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）
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）
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（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
CO2生成量（检测指标：澄清石灰水的浑浊程度）；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、pH、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