2021版浙江新高考选考生物一轮复习教师用书：素养培优讲座4 实验设计变量及对照分析
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[热考解读]
1．实验变量分析
(1)实验设计的单一变量原则
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，以确保实验变量的唯一性。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)。
点悟：变量是实验过程中可以变化的因素——在设计实验时，要注意使自变量可控制，因变量比较好检测，并尽量避免无关变量对实验的干扰。
(2)三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析
2．对照实验及其类型
一个实验包括实验组和对照组——实验组是接受自变量处理的对象组，对照组(控制组)是不接受自变量处理的对象组。常用的对照类型有以下几种：
(1)空白对照
对照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理，并非什么因素都不给予，而是针对实验所要研究的因素不给予，以体现实验因素的有无对实验结果的影响。如“探究影响酶活性的条件”实验中：
(2)自身对照
实验与对照在同一个对象上进行，不另设对照组。如“探究植物细胞的吸水和失水”实验，即是典型的自身对照——实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。
(3)条件对照
给对照组施以某种实验处理，但不是所研究的实验因素，以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异，从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响。如肺炎双球菌转化实验中以下两组实验：
S型菌DNA＋R型活菌S型菌落＋R型菌落(实验组)；
S型菌DNA＋DNA酶＋R型活菌R型菌落(条件对照组)。
(4)相互对照
不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“探究影响酶活性的条件”实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究，进行相互对照，以得出相应的实验结论。
[题组冲关]
1．(2020·浙江杭州高三月考)实验中的变量主要有自变量、因变量和无关变量。下列控制无关变量的操作错误的是( )
A．验证光合作用能产生淀粉的实验中，首先将实验植物做饥饿处理
B．探究唾液淀粉酶最适pH的实验中，先将每一组温度控制在37 ℃
C．验证光合作用需要光照的实验中，将叶片的一半用黑纸包住
D．探究唾液淀粉酶最适温度的实验中，每一组都加入等量的淀粉
解析：选C。该实验中将实验植物进行饥饿处理，消耗植物原有的淀粉，防止对实验的干扰，A正确；该实验中，温度为无关变量，需控制在唾液淀粉酶适宜的温度37 ℃下，B正确；该实验中，有无光照是自变量，C错误；该实验中淀粉的加入量为无关变量，用量要相同，D正确。
2．阅读下列各实验目的，试分析各实验中的实验类型、生物学事实、自变量、因变量、无关变量。
(1)探究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况
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(2)探究叶色暗绿是否由缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致
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(3)验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验
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(4)探究生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度
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(5)验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关
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答案：(1)实验类型为探究类；生物学事实——色素对光的吸收；自变量为光质；因变量为合成淀粉的量(检测观察指标为叶片的颜色变化)；无关变量为植物的发育状况、光照时间、环境温度和植物中已有的有机物
(2)实验类型为探究类；生物学事实——叶色暗绿(色素与叶色的关系)；自变量为磷的有无；因变量为叶色是否暗绿；无关变量为所选植物叶片的生理状态、选取数量、培养条件
(3)实验类型为验证类；生物学事实——胰岛素的作用及调节血糖的过程；自变量为胰岛素的有无；因变量为小鼠的症状(具体为：小鼠的活动状况)；无关变量为实验小鼠的生长状况、生理状态、所使用试剂的量
(4)实验类型为探究类；生物学事实——生长素类似物对扦插枝条生根的作用；自变量为生长素类似物浓度；因变量为枝条生根的情况；无关变量为植物材料、处理时间和处理方法
(5)实验类型为验证类；生物学事实——大豆品种矮化现象；自变量为赤霉素含量的变化；因变量为大豆是否出现矮化现象；无关变量为大豆的品种及长势状况、培育环境条件和营养条件
