[实验微课2]关注“自变量、因变量、无关变量”1.自变量、因变量、无关变量三者之间的关系(1)自变量,指实验中由实验者根据实验目的所要操纵的因素或条件。
因变量,指实验中由于实验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。
实验的目的在于解释这种前因后果关系。
(2)无关变量,指实验中除自变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。
实验中应尽量避免无关变量对正常实验结果造成干扰,如果无关变量处理不当影响了正常结果的出现,此无关变量就成为了干扰变量,所以消除无关变量成为干扰变量是实验成功的前提。
2.实验变量控制的三个原则实验变量控制原则实例自变量单一变量原则探究温度对酶活性的影响实验中只有温度一个自变量无关变量等量适宜原则探究温度对酶活性的影响实验中pH为无关变量,实验时,各组pH不但要相同,还要适宜因变量可观测性原则探究温度对酶活性的影响实验中,根据淀粉遇碘变蓝的颜色反应将不可观测的反应直观地显现出来,便于实验结果的观测3.教材中探究类实验的变量分析实验名称自变量因变量无关变量探究温度对淀粉酶活性的影响不同温度(至少三种)酶的活性(加碘液后溶液颜色的变化)pH、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等探究pH对过氧化氢酶活性的影响不同pH(至少三种)酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应猛烈程度)时间、操作程序等 探究酵母菌的呼吸方式氧的有无CO 2生成量(澄清石灰水的混浊程度);酒精产生(用重铬酸钾检测)葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH 、锥形瓶的洁净程度等模拟探究细胞表面积与体积的关系琼脂块体积的大小 物质运输的效率 NaOH 溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度不同浓度的生长素类似物扦插枝条的生根数量或长度实验材料的一致性、生长素类似物浓度的准确性、处理时间的一致性等探究培养液中酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌种群数量培养液的成分、培养条件、空间等探究水族箱中的群落演替时间群落的变化水族箱的培养条件和环境等1.下列有关酶特性的实验中,叙述错误的是( ) A.验证酶的高效性时,自变量是催化剂的种类 B.验证酶的专一性时,自变量是酶的种类或底物的种类 C.探究pH 对酶活性的影响时,pH 是自变量,温度是无关变量 D.探究酶作用的最适温度时,应设置高温、室温、低温三组实验1.答案 D 酶的高效性是与无机催化剂相比而言的,验证酶的高效性时,自变量是催化剂的种类,A 正确;验证酶的专一性时,可以是底物相同,酶的种类不同,也可以是酶的种类相同,底物不同,B 正确;探究pH 对酶活性的影响时,自变量是pH,温度为无关变量,因变量是底物的消耗速率,C正确;探究温度对酶活性的影响时,温度是自变量,设置温度梯度应该在最适温度的左右展开设计,D 错误。
2.如图为探究酵母菌细胞呼吸的实验装置,锥形瓶内装有正常生长的酵母菌及足量培养液,试管内装有溴麝香草酚蓝水溶液,从阀门通入的空气已去除CO 2,实验过程中其他条件适宜。
下列叙述错误的是( )A.若打开阀门进行实验,探究温度对酵母菌有氧呼吸的影响,则通入锥形瓶的O 2属于无关变量B.若关闭阀门进行实验,在酸性条件下,可用重铬酸钾检测锥形瓶的培养液中是否有乙醇产生C.若打开阀门,在不同温度下进行实验,试管溶液颜色变化所需的时间越短,则表明酵母菌在所处温度下的有氧呼吸越旺盛D.若关闭阀门,以乳酸菌替代酵母菌进行实验,试管中溶液颜色由蓝变绿再变黄2.答案 D 若探究温度对酵母菌有氧呼吸的影响,则温度属于自变量,而O 2属于无关变量,A 正确;关闭阀门,酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生乙醇,可在酸性条件下用重铬酸钾检测,B 正确;试管颜色变化所需的时间越短,说明产生CO 2的速率越快,从而说明该温度下有氧呼吸越旺盛,C 正确;乳酸菌发酵产生乳酸,不能产生CO 2,故不能使溴麝香草酚蓝水溶液变色,D 错误。
3.某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。
他取A 、B 、C 、D 四株都有5片叶的小白菜,用直径1 cm 的打孔器从每株小白菜打取小叶圆片各10片,并设法抽去气体使之下沉,置于光下。
取100 mL 三角瓶4个,编号1~4,按下表操作(光照、温度相同且适宜)并记录结果。
下列评价或修正不合理的是( ) 编号 实验处理30 min 内上浮 叶圆片数(片)叶圆片来源 叶圆片数(片) 自来水(mL)NaHCO 3(g)1 A 10 40 02 2B1040163 C 10 40 3 44 D 10 405 5A.只要控制光照、温度相同即可B.自变量二氧化碳浓度的控制不严格C.实验材料本身存在的差异会影响实验结果D.制备的叶圆片投入三角瓶前应放黑暗处3.答案A在进行探究实验的过程中,叶圆片数、自来水的量等无关变量应保持相同且适宜,A 错误;自来水中也有少量二氧化碳,因此使用自来水时,会对二氧化碳浓度造成影响,B正确;小叶圆片来自A、B、C、D四株小白菜,实验材料本身存在的差异会影响实验结果,C正确;制备的叶圆片在投入三角瓶之前可在黑暗处进行饥饿处理使实验现象更为准确,D正确。
4.科研人员研究不同温度条件下菠菜叶片的净光合速率的变化情况结果如图。
相关分析错误的是()A.温度通过影响酶活性对光合作用产生的影响只与暗反应有关B.此实验中CO2浓度是无关变量,各组间需保持一致和稳定C.温度为40℃,光照为1500lx条件下菠菜光合速率为6D.菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度4.答案A温度通过影响酶活性对光合作用产生的影响与光反应和暗反应均有关,A错误;本实验的自变量是光照强度和温度,因变量是净光合速率,CO2浓度等其他因素是无关变量,B正确;据图可知,温度为40℃,光照为1500lx条件下菠菜净光合速率为2,呼吸速率为4,根据总光合速率=净光合速率+呼吸速率可知,此时其光合速率为6,C正确;据图可知,菠菜叶片进行光合作用的最适温度约为30℃,呼吸作用的最适温度约为40℃,因此菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度,D正确。
5.某科研小组尝试用枯草杆菌纤维素酶制剂分解秸秆制备饲料用葡萄糖添加剂,实验操作和结果如下表:pH456温度15℃25℃15℃25℃15℃25℃加酶0.2%0.2%0.2%0.2%0.2%0.2%比例反应1小时1小时1小时1小时1小时1小时时间残渣75%61%77%54%80%58%比重组别A B C D E F编号注:残渣比重指降解后残留的干物质和反应前干物质的质量比(1)本实验的自变量是和。
(2)根据表格,在实验所列举的条件中最适宜的为(填写编号)。
(3)如果要进一步加快反应速度,还可以采取方法改进实验。
(4)生产中通常要对秸秆进行高温消毒后再进行酶解,某工作车间错误的先加入酶制剂后才进行消毒。
你认为消毒结束恢复常温后是否还需要重新加酶?为什么?。
5.答案(1)温度pH(2)D(3)增加酶制剂比例(或适当升高反应温度或充分粉碎秸秆等)(4)需要因为高温使酶变性失活,降温无法恢复其活性解析(1)各组实验的pH和温度不同,即实验的自变量是pH和温度。
(2)降解后残留的干物质和反应前干物质的质量比越小,说明实验的条件越适宜,对比各种数据,D 组残渣比重最低。
(3)为进一步加快反应速度,可以增加酶的比例,或者适当升高反应温度,或者充分粉碎秸秆,使秸秆与酶充分接触。
(4)酶在高温条件下会变性失活,即使降低温度活性也无法恢复。
6.在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,选择不同处理的A、B两种沙枣,在不同盐浓度下进行实验,部分实验内容与结果如下表:组别盐处理浓度(mmol/L)叶绿素a含量(mg/g鲜重)叶绿素b含量(mg/g鲜重)类胡萝卜素/叶绿素A0 1.790.720.16 A100 1.710.680.17 A200 1.300.430.21 B0 1.600.580.15 B100 1.210.400.19 B2000.780.210.30(1)据表推知,此实验的自变量有。
在同一个盐浓度下,A种沙枣的叶绿素测量值均比B种。
随着盐浓度增加A种沙枣总叶绿素含量呈趋势。
(2)在光合色素分离的实验中,类胡萝卜素主要位于滤纸条由上而下的条色素带。
(3)实验结果推断,盐处理后,可能导致沙枣的叶绿素,从而导致叶绿素含量发生变化。
综合判断种沙枣耐盐性好。
6.答案(1)盐浓度、沙枣种类高下降(2)第一和第二(3)降(分)解A解析(1)根据图表内容可知,该实验研究的是不同盐浓度对不同种类的沙枣光合作用的影响,故实验自变量为盐浓度和沙枣种类。
由表格数据可知,在同一个盐浓度下,A种沙枣的三组叶绿素测量值均比B种高。
只研究盐浓度对A种沙枣的影响时,随着盐浓度增加A种沙枣叶绿素a和b 的含量均下降,故总叶绿素含量呈下降趋势。
(2)类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,胡萝卜素在层析液中的溶解度最高,其次是叶黄素,层析过程中,胡萝卜素在滤纸条上扩散的最快,其次是叶黄素,所以在光合色素分离的实验中,类胡萝卜素主要位于滤纸条由上而下的第一和第二条色素带。
(3)由表格数据可知,盐处理后,叶绿素的含量下降,可能是盐处理后,导致沙枣的叶绿素分解。
相同浓度的盐处理后,A种沙枣的叶绿素含量高于B种沙枣,所以A种沙枣耐盐性好。