資源簡介

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實驗技能(一)　實驗設計的基本原則及實驗變量的控制
[技能必備]
1．實驗設計遵循的四大基本原則
2．實驗設計的變量分析
(1)自變量、因變量、無關變量三者之間的關系
①自變量：指實驗中由實驗者根據實驗目的所要操縱的因素或條件。因變量：指實驗中由實驗變量引起的變化和結果。通常自變量是原因，因變量是結果，二者具有因果關系。實驗的目的在于解釋這種前因后果關系。
②無關變量：指實驗中除自變量以外的影響實驗變化和結果的因素或條件。實驗中應盡量避免無關變量對正常實驗結果造成干擾，如果無關變量處理不當影響了正常結果的出現，此無關變量就成為干擾變量了，所以避免無關變量成為干擾變量是實驗成功的前提。
(2)實驗變量控制的三個原則
實驗變量 控制原則 實例
自變量 單一變量原則 探究溫度對酶活性的影響實驗中只有溫度一個自變量
無關變量 等量適宜原則 探究溫度對酶活性的影響實驗中，pH為無關變量，實驗時，各組pH不但要相同，還要適宜
因變量 可觀測性原則 探究溫度對酶活性的影響實驗中，根據淀粉遇碘變藍的顏色反應將不可觀測的反應直觀地顯現出來，便于實驗結果的觀測
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
探究溫度對酶活性的影響 不同溫度(至少三種) 酶的活性(加碘液后溶液顏色的變化) pH、底物量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等
探究pH對酶活性的影響 不同pH(至少三種) 酶的活性(氣泡的數量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 氧的有無 CO2生成量(澄清石灰水的混濁程度)；酒精產生(酸性條件下用重鉻酸鉀檢測) 葡萄糖溶液、石灰水的量、溫度、pH、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或長度 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 培養液的成分、培養條件、空間等
[技能提升]
1．(2022·廣東廣州模擬)為優選纖維素酶，研究人員設計了在不同溫度下(其他條件相同且適宜)測定兩種纖維素酶(酶Ⅰ、酶Ⅱ)活性的實驗，以下說法錯誤的是(　　)
A．溫度和酶的種類為自變量，酶活性為因變量
B．底物溶液應配制兩種濃度分別對應兩種酶
C．測定同一溫度下的酶活性，酶的種類是自變量
D．該實驗可以探究出兩種酶各自催化的最適溫度
2．下列關于控制無關變量的實驗操作，錯誤的是(　　)
A．驗證光合作用能產生淀粉的實驗中，首先對實驗植物進行饑餓處理
B．探究唾液淀粉酶的最適pH的實驗中，將每一組溫度控制在37 ℃
C．探究唾液淀粉酶最適溫度的實驗中，每一組都加入等量的淀粉
D．驗證光合作用需要光照的實驗中，將一組置于光下，一組置于黑暗中
3．(不定項)為探究影響酶活性的因素、驗證酶的專一性和高效性等，某同學設計了4套方案，如下表所示。下列相關敘述不正確的是(　　)方案 催化劑 底物 pH 溫度
① 胃蛋白酶、胰蛋白酶 蛋白塊 中性 室溫
② 淀粉酶 淀粉、蔗糖 適宜 適宜
③ 蛋白酶 蛋白質 適宜 不同溫度
④ 過氧化氫酶、FeCl3溶液 過氧化氫 強酸性 室溫
A．方案①的目的是探究pH對酶活性的影響，自變量是酶的種類
B．方案②的目的是驗證淀粉酶的專一性，可用斐林試劑檢測
C．方案③的目的是驗證溫度對酶活性的影響，可用雙縮脲試劑檢測
D．方案④的目的是驗證酶的高效性，加酶的一組產生氣泡數較多
4．(不定項)某生物興趣小組為了探究乙醇的濃度和是否添加鐵離子對纖維素酶活性的影響進行了相關實驗，結果如下圖所示，下列相關敘述正確的是(　　)
A．該實驗的自變量是乙醇濃度，有無鐵離子是無關變量
B．鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時的活化能降低
C．乙醇和鐵離子在提高纖維素酶活性方面表現為協同作用
D．若要驗證該酶的專一性，則實驗的自變量是底物種類
參考答案
1解析：選B。底物溶液的濃度、pH等是無關變量，無關變量應相同且適宜，B錯誤。
2解析：選D。驗證光合作用需要光照的實驗中，光的有無是自變量，而不是無關變量，D項錯誤。
3解析：選ACD。在探究pH對酶活性的影響實驗中，自變量是pH，A錯誤；由于蛋白酶的化學本質是蛋白質，也能夠與雙縮脲試劑發生紫色反應，故不能用雙縮脲試劑檢測蛋白質是否被分解，C錯誤；在高溫、過酸或過堿的條件下，酶的空間結構會遭到破壞，導致酶變性失活，因此，強酸條件下過氧化氫酶失活，不能用于驗證酶的高效性，D錯誤。
4解析：選BD。根據該實驗的目的可知，該實驗的自變量是乙醇濃度和有無鐵離子，A項錯誤。乙醇濃度為0時，添加鐵離子組酶的活性較高，說明鐵離子可使纖維素酶催化纖維素水解時的活化能降低，B項正確。從題圖信息可知，隨著乙醇濃度的增大，纖維素酶活性逐漸降低，可見乙醇對纖維素酶的活性有抑制作用；從圖示分析可知，不同乙醇濃度下添加鐵離子的纖維素酶活性比未添加鐵離子的高，可推測鐵離子對纖維素酶的活性有促進作用，而不能說明乙醇和鐵離子在提高纖維素酶活性方面表現為協同作用，C項錯誤。驗證特定酶的專一性時，實驗的自變量是底物的種類，D項正確。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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