2023版高三一轮总复习生物人教版必修1 第3单元 科学探究系列1实验方案设计的基本原则

1．科学性原则所谓科学性原则，是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理，以及其他科学领域的基本原则。科学性原则具有两个方面的含义：首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。具体地说，科学性原则体现在以下几个方面：实验原理的科学性、实验方法的科学性、实验材料选择的科学性、实验结果处理的科学性及实验结果分析的科学性等。2．对照原则对照原则是中学实验中最常用的原则。通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。在一个对照实验中，可包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量处理的对象组，一般是随机决定的。常用的对照组类型有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照几种。3．单一变量原则单一变量原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义包括：(1)不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个变量对应一个需要观测反应变量；(2)实验中要尽可能避免无关变量的干扰。这一原则强调实验组和对照组只有一个量是不同的，实验组和对照组的结果差异只能是由这个单一变量导致的，从而证明实验组变量的作用。因此，在进行实验设计时，要首先确定实验变量并正确设置。4．等量性原则该原则是指要严格地操纵自变量，以获取因变量，无关变量应相同或等量，以消除无关变量干扰。5．平行重复原则任何实验都必须能够重复，在同样条件下重复，实验结果应该一致或相近。实验设计时，可以通过在一组实验中同时处理多个材料，对实验结果求平均值，保证实验结果的可信度。6．随机性原则实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体或群体中随机抽取的。这样做可以：(1)消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；(2)平衡各种条件，避免实验结果出现误差。1．(2021·大兴区检测)为探究植酸酶对鲈鱼消化酶活性的影响，研究者挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组后，投喂烘干的饲料，并检测酶的活性，结果如表。下列叙述错误的是()蛋白酶活性(U/mg)脂肪酶活性(U/mg)淀粉酶活性(U/mg)对照组1.090.080.12实验组1.710.100.13A．实验的无关变量包括水温、溶解氧浓度等B．烘干饲料时，应避免温度过高导致酶失活C．实验组鲈鱼应投喂和对照组等量的含植酸酶的饲料D．实验结果表明植酸酶能显著提高鲈鱼淀粉酶的活性D[实验的无关变量包括水温、溶解氧浓度等，A正确；温度会影响酶的活性，烘干饲料时，应避免温度过高导致酶失活，B正确；对照实验遵循单一变量原则，故实验组鲈鱼应投喂和对照组等量的含植酸酶的饲料，C正确；实验结果表明植酸酶能略微提高鲈鱼淀粉酶的活性，D错误。]2．(2021·武汉测试)许多物质对酶的活性会产生影响，其中能提高酶活性的物质为激活剂，能降低酶活性的物质为抑制剂。某研究小组研究了甲、乙、丙三种物质对淀粉酶活性的影响，结果如图所示。则下列相关说法错误的是()A．该实验的自变量和因变量分别为物质的种类、酶的活性B．物质甲为酶的激活剂，物质乙和丙为酶的抑制剂C．甲、乙、丙可能是通过改变酶的空间结构而影响酶的活性D．图中的实验结果可能是在不同的温度和pH条件下测定的D[根据实验结果分析可知，本实验的目的是探究不同物质对酶活性的影响，其自变量为物质种类、因变量为酶活性，A正确；与对照组结果相比，甲物质导致酶活性增强，所以甲物质为激活剂，而乙物质和丙物质导致酶活性减弱，所以物质乙和丙为抑制剂，B正确；不管是激活剂还是抑制剂，只有改变了酶的空间结构才可能改变其活性的大小，C正确；为了遵循实验设计的单一变量原则，该实验应该是在相同且适宜的温度和pH条件下测定的酶活性，D错误。]3．为探究“影响胶原蛋白酶活性的因素”，某生物兴趣小组设计了一个实验方案，如表所示。回答下列问题：试管底物和试剂实验条件1蛋白质X＋4mL蒸馏水37℃2蛋白质X＋4mL胶原蛋白酶37℃3蛋白质X＋4mL胶原蛋白酶__①__；pH＝34蛋白质X＋4mL胶原蛋白酶0℃水浴；pH＝__②(1)实验方案中①②处分别为__________、______________。(2)本实验的自变量是__________________，无关变量有________________________________________________________________(至少答出两点)。(3)用双缩脲试剂检测上述4组实验后的溶液，溶液呈现紫色的试管有______________。(4)为便于观察记录实验现象，需对蛋白质X进行特殊处理，使其___________，实验就可以通过观察____________________推断酶活性的大小。[解析](1)表格中提供了温度和pH两种实验条件，因此实验目的是探究温度、pH对胶原蛋白酶活性的影响，故方案中①②处分别保证只含一个自变量即可。(2)由上述分析可知，本实验的自变量是温度、pH，无关变量有胶原蛋白酶的用量或浓度、蛋白质X的用量、保温时间等。(3)由于胶原蛋白酶本身为蛋白质，反应前后质和量均不变，所以用双缩脲试剂检测4个试管溶液均呈紫色。(4)由于不能用双缩脲试剂检测蛋白质X的含量变化，我们可以通过肉眼观察的方法，使蛋白质凝结成为块状即可。以相同时间内蛋白块大小的变化(或记录蛋白块消失所需的时间)作为因变量，确定酶活性大小。[答案](1)37℃水浴7