科学探究实验
1．实验中的变量
(1)自变量、因变量、无关变量
(2)实验中的变量分析 实验名称 探究温度对淀粉酶活性的影响 自变量 不同温度因变量 酶的活性(加碘液后溶无关变量 pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等 实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等 培养液的成分、培养条件、空间等 (至少三种) 液颜色的变化) 酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度) CO2生成量(澄清石灰水探究pH对过氧化氢酶活性的影响 不同pH(至少三种) 探究酵母菌的呼吸方式 氧的有无 的混浊程度)；酒精产生与否(用酸性条件下的重铬酸钾检测) 探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度 探究培养液中酵母菌数量的动态变化 不同浓度的生长素类似物 时间 扦插枝条的生根数量或根长度 酵母菌种群数量 2.实验设计的基本原则 (1)科学性原则。 (2)对照原则。 (3)平行重复原则。 3．实验变量控制原则
(1)自变量的控制原则——单一变量原则。 (2)无关变量控制原则——等量性原则。 (3)因变量的控制原则——可观测性原则。
如图表示抑制酶活性的两个模型，模型A中的抑制剂与底物竞争酶的活性位点结合，从而降低酶对底物的催化效应；模型B中的抑制剂与酶活性位点以外的其他点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失活。
研究发现某氨基酸能降低酶G的活性。请设计实验探究氨基酸降低酶G的作用方式属于模型A还是模型B，简要写出实验思路。
提示：在酶G量一定且底物浓度合适并使酶活性充分发挥的反应体系中加入某氨基酸，同时不断提高底物浓度，观察酶促反应速率变化。
(2018·全国卷Ⅰ)已知药物X对细胞增殖有促进作用，药物D可抑制药物X的作用。某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培养液中培养，培养过程中进行不同的处理(其中甲组未加药物)，每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示。据图分析，下列相关叙述不合理的是( )
A．乙组加入了药物X后再进行培养
B．丙组先加入药物X，培养一段时间后加入药物D，继续培养 C．乙组先加入药物D，培养一段时间后加入药物X，继续培养 D．若药物X为蛋白质，则药物D可能改变了药物X的空间结构
C [根据图示，乙、丙两组的细胞增殖速度都大于甲组，且开始一段时间内乙、丙两组增殖速度相同，所以两组均为先加入药物X，而丙组培养一段时间后细胞增殖速度低于乙组，说明丙组培养一段时间后又加入了药物D；药物D可抑制药物X的作用，可能是药物D改变了药物X(蛋白质)的空间结构。综合上述分析，C项叙述不合理。]
考查实验思路及实验预期
(2019·湖南省株洲市高三二模)某兴趣小组为探究不同温度对酶活性的影响(反应物充足)，甲、丁加入了1单位的淀粉酶，乙、丙加入了0.75个单位的淀粉酶，分别反应一段时间后测定淀粉的剩余量，实验结果如图所示。回答下列问题。
(1)该实验的自变量是________。酶的活性可以用________表示。该种淀粉酶的最适温度是________组。
(2)该实验的设计思路是_________________________________。
解析：(1)该实验探究不同温度对酶活性的影响，因此该实验的自变量是温度。酶的活性指酶对化学反应的催化效率，因此酶的活性可用单位时间，单位酶量催化下反应物的消耗量或者产物的生成量表示。由图可知甲和乙最初的淀粉量相同，且低于丙组和丁组，乙组加入了0.75个单位的淀粉酶，但最终剩余的淀粉量与甲相同，且比丙组、丁组淀粉酶剩余量少，所用时间也更少，说明该种淀粉酶的最适温度是乙组。
(2)为探究不同温度对酶活性的影响，可利用该实验中给定的不同温度下测定淀粉在一定时间、一定量的淀粉酶催化下的消耗量，通过计算结果反映酶的活性。
答案：(1)温度和酶量 单位时间单位酶量催化下反应物的消耗量或者产物的生成量[(或者答单位时间单位酶量催化下反应速率或者用公式乙
(2)不同温度下测定淀粉在一定时间、一定量的淀粉酶催化下的消耗量，通过计算结果反映酶的活性(或者答不同温度，测定单位时间、单位淀粉量下淀粉的消耗量，通过计算结果反映出酶的活性)
巩固提升见P164第13题(3)，P165第15题(3)
实验思路不同于实验步骤。实验步骤是详细的可操作性较强的实验过程(填写实验步骤要求学生对实验的选材、分组、处理等均要写出具体要求及详细内容)，而实验思路不需要写出细致具体的可直接操作的步骤，只需要有一个大致的实验设计过程即可。实验思路一般用一句话表述为用某方法处理某材料，观察其对某方面的影响效果。描述实验思路的要点是答出
反应物消耗量（或产物生成量）
表示)]
时间×酶量
自变量、因变量及实验对象，而不是具体可操作性的设计。在控制无关变量时，实验思路中只要提到“相同且适宜”即可，具体操作时不同的实验者可以采用不同的方法去控制。
考查实验步骤设计
探究酵母菌细胞的呼吸方式。请完成如下相关实验及其分析。 Ⅰ.材料用具(略) Ⅱ.实验步骤：
(1)如图1，用注射器反复抽取空气后，夹上弹簧夹备用。
(2)如图2，吸取25 mL酵母菌培养液，再吸入25 mL锥形瓶中的空气，夹上弹簧夹，编号A组。______________，夹上弹簧夹，编号B组。
(3)将A、B两组装置置于35 ℃的环境中，观测注射器内气体体积的变化。一定的时间后，在A组气体体积变化前停止培养。
(4)从A、B两组中各取2 mL酵母菌培养液，分别注入两支洁净的试管中，编号甲、乙。向两试管中分别滴加________0.5 mL溶液，并轻轻振荡，使它们混合均匀，观察颜色变化：________________。然后再分别用溴麝香草酚蓝水溶液对两组注射器内气体进行检测，A、B组均由蓝变绿再变黄。
Ⅲ.实验分析：
(1)上述实验步骤(1)中反复抽取空气的目的是___________________。 (2)上述实验步骤(3)中为何在A组气体体积变化前停止培养？ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________。 Ⅳ.实验结论：酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸。
解析：Ⅱ.(2)实验设计遵循等量性原则和单一变量原则(本实验变量为有氧和无氧)，因此B组用另一注射器吸取25 mL酵母菌培养液。
(4)生成物中有没有酒精可用酸性重铬酸钾来鉴定，甲组进行有氧呼吸，无酒精产生，遇酸性重铬酸钾不变色，因此甲组不变色。乙组进行无氧呼吸，有酒精产生，遇酸性重铬酸钾呈灰绿色，因此乙组变灰绿色。
Ⅲ. (1)实验步骤(1)中反复抽取空气的目的是去除锥形瓶内空气中的CO2。
(2)A组中含有空气，其中酵母菌进行的是有氧呼吸，反应前后气体体积不变，无氧呼吸
会产生二氧化碳，气体体积会增加，因此实验步骤(3)中在A组气体体积变化前停止培养的目的是防止A组酵母菌进行无氧呼吸。
答案：Ⅱ.(2)用另一注射器吸取25 mL酵母菌培养液 (4)酸性重铬酸钾 甲组不变色、乙组变灰绿色 Ⅲ.(1)去除锥形瓶内空气中的CO2 (2)防止A组酵母菌进行无氧呼吸
“四步法”规范书写实验步骤
(1)材料分组编号(设置对照实验)。
(2)对不同的对象施以不同的处理(控制自变量)。 (3)给予相同且适宜的条件(控制无关变量)。 (4)实验结果的观察与记录(因变量的预测)。
考查实验评价与完善
研究人员以东北地区玉米为研究对象，以390 μmol/mol的大气CO2浓度和自然降水条件为对照组(即C390＋W0组)，分别研究CO2浓度升高至550 μmol/mol(即C550＋W0组)和降水增加15%(即C390＋W15组)对玉米净光合速率(即光合作用合成有机物的速率减去呼吸作用消耗有机物的速率)的影响，结果如图所示。其中P为C390＋W0组曲线上的点，此时的光照强度为600 μmol·m·s。
－2
－1
(1)P点时，仅增加15%的降水量对玉米净光合速率的提升作用比仅升高CO2浓度到550 μmol/mol的作用_____________________。
(2)有资料显示，未来东北地区将受到大气CO2浓度升高至550 μmol/mol和降水量增加15%的共同影响，某同学据图中数据判断这两种因素的共同作用将在更大程度上促进玉米的产量提高。写出该判断的合理和不足，并修正不足之处。
____________________________________________________ ____________________________________________________。
解析：(1)分析图中的数据可知，P点时，仅增加15%的降水量对玉米净光合速率的提升作用比仅升高CO2浓度到550 μmol/mol的作用明显。
(2)读图可知，在一定的光照强度范围内，单独升高大气CO2浓度或增加降水量，均能提
(通用版)2020版高考生物二轮复习第1部分专题10实验与探究考点2科学探究实验教案
