实验题解题技能3实验设计——变量.ppt

实验题解题技能3 实验设计变量 (2009全国理综，32)已知2H2O2=2H2O+O2， 可以通过观察反应过程中O2的生成速度（即气泡 从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速 度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其 能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。 要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论， 并回答问题。 样题细样题细 研 实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液、蒸馏水、 3.5%FeCl3溶液、0.01%过氧化氢酶溶液、恒温水 浴锅、试管。 （1）实验步骤 。 。 。 （2）实验结果预测及结论 整个实验中,不同处理的试管中O2的释放速度从快 到慢依次是 。 由此可得出的结论是 。 （3）如果仅将实验中的恒温水浴改为80，重做 上述实验，O2释放的速度最快的是 ， 原因是 。 解析 该题要同时验证酶具有催化作用和高效性, 因此应遵循对照原则、科学性原则和单一变量原 则。由实验目的可分析得知本实验中自变量为蒸 馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液，表观因变量 为气泡产生的快慢，而实验原理题干中已经有所 描述。在具体步骤的设计中要注意:编号;注 意等量原则;适宜温度（37）。整个实验中, 不同处理的试管中O2释放最快的是加酶溶液的试 管，其次是加FeCl3溶液的试管，再次是加蒸馏水 的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和 高效性。若将恒温水改为80，重做实验，则必 然会导致过氧化氢酶因高温变性而失去活性，因 此释放O2最快的是加FeCl3溶液的试管。 答案 取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶 液，放入37恒温水浴锅中保温适当时间 分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水 、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液 观察各试管中释放气泡的快慢 （2）加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的 试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用且具有 高效性 （3）加FeCl3溶液的试管 在此温度下，FeCl3催 化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了 活性 方法探究 单一变量原则 1.变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的 特定因素或条件,按性质不同,通常可分为两类： （1）自变量与因变量 自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条 件；因变量，指实验中由于自变量而引起的变 化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结 果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得 和解释这种前因后果。 （2）无关变量与额外变量 无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存 在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变 量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指 实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然, 额外变量会对因变量有干扰作用。实验的关键之 一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误 差。 2.单一变量原则 在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量， 其它因子不变，在此条件下，观察、研究该 变量对实验材料和实验结果的影响。除了整 个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实 验条件要做到前后一致。 教材中相关实验的变量 实验自变量因变量无关变量 比较过 氧化氢 酶和Fe3+ 的催化 效率 催化剂的 种类(过 氧化氢酶 、Fe3+) 催化效率的 高低(以点 燃但无火焰 的卫生香燃 烧的猛烈程 度表示或以 气泡产生速 度表示) 试管等用具 的洁净度、 环境温度、 相同材料的 量、各种试 剂的量、反 应时间等 探索淀 粉酶对 淀粉和 蔗糖水 解的作 用 底物的种 类(淀粉、 蔗糖) 淀粉酶将淀粉水 解(处理后加斐 林试剂，加热出 现砖红色沉淀) ，但不能水解蔗 糖(处理后加斐 林试剂并加热， 无砖红色沉淀出 现) 淀粉与蔗糖溶液的 量、水浴的温度与 处理时间、斐林试 剂的使用量与加热 时间、操作程序等 植物向 性运动 的实验 设计和 观察 是否黑 暗、单侧光 照、均匀光 照改变幼 苗空间位 置以接受 重力影响 幼苗弯曲状况 根的弯曲方向 幼苗的种类、生 长状况、环境温度、 培养条件、处理的 部位及装置的合理 性等 萌发种子的种类、 萌发状况、环境温 度及培养条件等 观察植 物细胞 的质壁 分离和 复原 外界溶液 的浓度（ 即高 渗及低渗 溶液) 质壁分离(液 泡失水缩小、 颜色变深、 原生质层与 细胞壁分离) ；质壁分 离复原(液泡 恢复原状、 颜色变浅、 原生质层恢 复原状) 溶液的种 类及浓度 ; 分离与复 原现象的 观察；装 片的洁净 度及临时 装片的制 作；材料 的选择等 温度对 酶活性 的影响 温度(60热 水、沸水、 冰块) 加碘液 后溶液 颜色的 变化 试管的洁净 度、淀粉溶 液的量、不 同温度的处 理时间长 短、操作程 序、碘液的 加入量等 设计实验 观察生长 素或生长 素类似物 对植物生 长发育的 影响 生长素 (或生长 素类似 物)的不 同浓度 扦插枝 条的生根 状况的差 异 果实发 育状况的 差异 落花落 果状况在 使用前后 的差异 实验材料 的一致 性、激素 浓度的准 确性、处 理时间的 一致性等 变式训练 下列有关实验变量的叙述中，正确的是（ ） A.在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和 pH是自变量 B.在模拟探究细胞表面积与体积关系的实验中, 正方体琼脂块的体积是无关变量 C.在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用 的实验中，插条生根数是因变量 D.在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无 关变量 解析 在探究温度对酶活性影响的实验中,探究的 是温度的影响，温度是自变量,pH是无关变量,酶 活性是因变量。在模拟探究细胞表面积与体积关 系的实验中，正方体琼脂块是模拟的细胞，其表 面积和体积的变化代表细胞的表面积和体积的变 化，琼脂块大小即其体积是自变量。在探究酵母 菌呼吸方式的实验中，通过检测酒精的有无判断 呼吸作用的方式，因此酒精是因变量。在探究植 物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，植 物生长调节剂是自变量，插条生根数是因变量。 答案 C 随堂演练 1.如图所示，下列4支试管中都加入3 mL浆糊。 另外A、C内分别注入2 mL清水，B、D内分 别注入2 mL -淀粉酶。甲、乙两水槽水温 分别为37、65。保温5 min后,再向4支试 管内分别滴入碘液，最可能不变蓝的是（ ）D 2. 某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了 如下实验。 组别组别布料污污染物水温 A（蛋白 酶洗衣粉） 66 cm蛋白膜40 B(脂肪酶 洗衣粉) 66 cm蛋白膜40 C（蛋白 酶洗衣粉） 66 cm淀粉膜40 请回答以下问题： （1）该实验的目的是探究 。 该实验还应控制的无关变量有 。 该实验中 分别构成 两组对照实验。 （2）该同学在实验过程中可通过观察 来 判断酶的催化效率。 （3）蛋白酶洗衣粉的去污原理是 。 （4）大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉， 有利于生态环境保护，这是因为 。 解析 该题考查了实验探究中自变量与研究目的之 间的关系、无关变量的控制、因变量的观测等知 识点。该实验自变量是洗衣粉所含有的酶与污染 物成分之间的对应关系，因此可用来探究酶的专 一性。洗衣粉的用量、污染物的含量以及水质、 pH等都有可能构成无关变量。 答案 （1）酶的专一性 洗衣粉的用量、污染程 度、水质、pH A与B、A与C （2）污染物消失时间的长短 （3）用蛋白酶催化污垢中蛋白质的水解 (4)酶可被分解，又避免水体富营养化 3.（2008广东生物，37）生产中使用的普通淀 粉酶的最适温度在4060之间,而极端耐热 淀粉酶在100仍能保持较高的活性，因此具有 更为广泛的应用前景。某同学正在设计一个实 验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响，其中 有些问题需要你的帮助。 （1）此实验中除自变量和因变量外，还需要考 虑 、 及 等因素。 （2）在此实验中，因变量可以用碘液和斐林试 剂检测,两种试剂各与何种物质发生颜色反应？ 检测的是底物还是产物？ 。 （3）假设实验结果如下表，请在所给出的坐标纸 上绘图反映实验结果： 温度/10 20 30 40 50 607080 90 100 普通淀粉 酶相对对活 性/% 625 43 67 83 6522200 耐热热淀粉 酶相对对活 性/% 615 25 48 76 92 100 98 8265 解析 酶的活性受多方面因素的影响，简单地说 影响因素有：酶和底物的浓度以及他们之间的相 对浓度（即它们数量的比例）、温度、pH、激活 剂、抑制剂等，实验操作顺序也会产生一定的影 响；对于实验结果来说，可能检测底物的剩余量 或产物的生成量，碘液检测的是底物，斐林试剂 检测的是产物；绘坐标图时注意：注明纵、横轴 的含义及单位，曲线尽量平滑等。 答案 （1）pH 酶浓度 底物浓度（或产物浓度） （2）碘液与淀粉反应，检测的是底物；斐林试剂 与还原糖反应，检测的是产物 （3）正确绘图，指明曲线，正确标出自变量和因 变量数值及单位 4. 酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用 的有机物，生物体内的化学反应基本上都是在 酶的催化下进行的。请根据下列有关酶促反 应的实验操作，回答相关问题。 注：表中“+”为加入，“-”为未加入。 （1）制备淀粉溶液时需加热煮沸，但制备好以后 必须冷却到室温才能使用，这是防止 。 （2）上述实验中， 号试管物质能与斐林 试剂发生反应产生砖红色沉淀，本实验的结论为 。 （3）实验过程中，E、F号试管起 作用。 如果E、F号试管也出现砖红色沉淀，可能有很多 原因，下列分析正确的是（用序号表示） 。 淀粉溶液、蔗糖溶液不纯，混有还原性糖 淀 粉溶液、蔗糖溶液放置的时间太长,其中的微生物 将部分淀粉、蔗糖分解成还原性糖 试管不干 净、上面留有还原性糖 实验操作过程中，胶 头滴管混用、错用 （4）如果条件有限，只保留两支试管，也能初步 得出实验结论，请你写出可能的组合 。 （5）本实验，能否用碘液代替斐林试剂 （能 /不能）。理由是 。 答案 （1）温度过高破坏酶的活性 （2）A、D 酶具有专一性 （3）（空白）对照 （4）AB、CD、AC、BD （5）不能 碘液不能检测蔗糖是否被分解产生 还原性糖（蔗糖不与碘液发生反应，蔗糖水解产 物也不与碘液发生反应） 5.为了研究酶的有关特性，取两支洁净的试管 并编号为A、B,各注入2 mL体积分数为3的 H2O2溶液;再向A管滴入2滴3.5的FeCl3溶液， 向B管滴入2滴质量分数为20的肝脏研磨液； 堵住管口，轻轻振荡；用点燃但无火焰的卫生 香检验；观察并记录结果。 (1)本实验的主要目的是探索 。 (2)如果两支试管的现象均不明显，从实验材料 分析，原因可能是 。 (3)过氧化氢酶能催化H2O2的分解,产生的 O 能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红 色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化 氢酶，设计了如下实验： 参照上图所给信息，回答下列问题： 3号试管内加入的物质是 。 设计2号试管作为对照的具体目的是 。 如果2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色 沉淀的是第 号试管。 解析 (1)本实验探索酶的催化效率具有高效性。 (2)过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水， 造成实验现象不明显。(3)根据等量原则，3号试 管中应加入2 mL焦性没食子酸溶液、2滴过氧化 氢溶液、2 mL马铃薯块茎提取液。因为马铃薯块 茎提取液中的其他物质也可能使无色焦性