(本講對應學生用書P55)實驗專題1實驗設計的基本原則與變量分析［實驗歸納］1.實驗設計遵循的三大基本原則（1）單一變量原則：即除自變量（實驗變量）以外，應使實驗組與對照組的無關變量保持相同且適宜。（2）對照原則：應設置對照實驗，使實驗組與對照組的自變量不同（其他因素都相同），以便減小實驗誤差。（3）平行重復原則：在實驗設計中為了避免實驗結果的偶然性，必須對所做實驗進行足夠次數的重復，以獲得多次實驗結果的平均值，保證實驗結果的準確性。2.三類變量（自變量、因變量、無關變量）分析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淀粉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對過氧化氫酶活性的影響不同pH（至少三種）酶的活性（氣泡的數量或帶火星的衛生香燃燒情況）溫度、底物量、酶量、試管的潔凈程度、反應時間、操作程序等實驗名稱自變量因變量無關變量探究酵母菌的呼吸方式氧氣的有無CO2生成量（澄清石灰水的混濁程度）；有無酒精產生（用酸性重鉻酸鉀檢測）葡萄糖溶液濃度、石灰水的量、溫度、pH、錐形瓶的潔凈程度等探究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實驗名稱自變量因變量無關變量探究培養液中酵母菌數量的動態變化時間酵母菌種群數量培養液的成分、培養條件、空間等探究水族箱中的群落演替時間群落的變化水族箱的培養條件和環境等【典例】如表是某學生設計的有關實驗方案。據表分析，下列說法正確的是（）組別①②③④⑤⑥質量分數為3%的淀粉溶液/mL2-2-2-質量分數為3%的蔗糖溶液/mL-2-2-2質量分數為2%的α-淀粉酶溶液/mL111111反應溫度/℃00XX100100檢測試劑Y/滴222222D【解析】分析表中信息可知該實驗的目的有兩個，一個是通過③④（③④兩組的溫度適宜）驗證酶的專一性；另一個目的是通過①③⑤探究溫度對酶活性的影響。若Y為碘液，蔗糖無論水解與否，都不與碘液反應，因此無法判斷淀粉酶是否將蔗糖水解，A錯誤；驗證酶的專一性時無關變量應相同且適宜，①②兩組實驗的溫度不是適宜溫度，此溫度下酶不能正常發揮作用，所以不能用于驗證酶的專一性，B錯誤；α-淀粉酶不能催化蔗糖水解，②④⑥三組實驗不能說明溫度能影響酶活性，C錯誤；本實驗中α-淀粉酶溶液的用量等都是無關變量，D正確。［高考試練］1.（2024年湖南婁底期末）褐變會導致果蔬的色澤加深、風味改變及營養物質流失，而多酚氧化酶是引起果蔬褐變的關鍵酶。科研人員探究了其他條件相同且適宜的情況下，pH對兩種梨中多酚氧化酶活性的影響（OD398值越大，酶活性越強），結果如圖所示。下列敘述錯誤的是（）A.該實驗的自變量是pH，因變量是多酚氧化酶的活性B.若探究pH對淀粉酶活性的影響，也可得到趨勢如圖所示的曲線C.由圖可知，pH為6時，兩種梨中香水梨更容易褐變D.若在pH為5時改變反應體系中的溫度，則A點將下移A

【解析】該實驗的自變量是pH和梨的品種，A錯誤；探究pH對淀粉酶活性的影響，強酸、強堿均可以使淀粉酶的空間結構發生改變，降低酶活性，得到趨勢如圖所示的曲線，B正確；由曲線可知，在pH為6時，兩種梨中香水梨的OD398值較高，OD398值越大，多酚氧化酶活性越強，因此pH為6時，兩種梨中香水梨更容易褐變，C正確；該實驗是在溫度適宜的情況下進行的，若在pH為5時改變反應體系中的溫度，酶活性會降低，則A點將下移，D正確。2.（2024年山東聊城三模）植物體內的多聚半乳糖醛酸酶可將果膠降解為半乳糖醛酸，能促進果實的軟化和成熟脫落。為探究該酶的特性，進行以下4組實驗，條件及結果如下表。下列說法錯誤的是（）注：“+”表示存在和量的多少，“-”表示無，①~③組在常溫下實驗。組別果膠多聚半乳糖醛酸酶Ca2+Mn2+55℃半乳糖醛酸①++---+②+++---③++-+-+++④++--+++A.分析①②③組可知，多聚半乳糖醛酸酶的活性受不同離子的影響B.分析①④組可知，其自變量為溫度，因變量為半乳糖醛酸的量C.55℃可能高于多聚半乳糖醛酸酶的最適溫度D.該實驗可證明多聚半乳糖醛酸酶不具有專一性【解析】由①②③組可知，自變量為離子的種類，因變量為半乳糖醛酸的量，表明多聚半乳糖醛酸酶的活性受離子影響，A正確；由①④組條件可知，自變量為溫度，因變量為多聚半乳糖醛酸酶的活