實驗題解題技能實驗設(shè)計-變量

實驗題解題技能實驗設(shè)計——變量第1頁/共32頁實驗題解題技能3

實驗設(shè)計——變量(2009·全國理綜Ⅰ，32)已知2H2O2=2H2O+O2↑，可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速度（即氣泡從溶液中釋放的速度）來判斷H2O2分解反應(yīng)的速度。請用所給的實驗材料和用具設(shè)計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟、預(yù)測實驗結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問題。樣題細研第2頁/共32頁實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液、蒸餾水、3.5%FeCl3溶液、0.01%過氧化氫酶溶液、恒溫水浴鍋、試管。（1）實驗步驟①

。②

。③

。（2）實驗結(jié)果預(yù)測及結(jié)論整個實驗中,不同處理的試管中O2的釋放速度從快到慢依次是

。由此可得出的結(jié)論是

。第3頁/共32頁（3）如果僅將實驗中的恒溫水浴改為80℃，重做上述實驗，O2釋放的速度最快的是

，原因是

。解析

該題要同時驗證酶具有催化作用和高效性,因此應(yīng)遵循對照原則、科學(xué)性原則和單一變量原則。由實驗?zāi)康目煞治龅弥緦嶒炛凶宰兞繛檎麴s水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液，表觀因變量為氣泡產(chǎn)生的快慢，而實驗原理題干中已經(jīng)有所描述。在具體步驟的設(shè)計中要注意:①編號;②注意等量原則;③適宜溫度（37℃）。整個實驗中,不同處理的試管中O2釋放最快的是加酶溶液的試管，其次是加FeCl3溶液的試管，再次是加蒸餾水第4頁/共32頁的試管，由此可得出的結(jié)論是酶具有催化作用和高效性。若將恒溫水改為80℃，重做實驗，則必然會導(dǎo)致過氧化氫酶因高溫變性而失去活性，因此釋放O2最快的是加FeCl3溶液的試管。答案

①取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37℃恒溫水浴鍋中保溫適當時間②分別向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液③觀察各試管中釋放氣泡的快慢（2）加過氧化氫酶溶液的試管、加FeCl3溶液的試管、加蒸餾水的試管酶具有催化作用且具有高效性（3）加FeCl3溶液的試管在此溫度下，F(xiàn)eCl3催化作用加快，而過氧化氫酶因高溫變性而失去了活性第5頁/共32頁方法探究單一變量原則1.變量：或稱因子，是指實驗過程中所被操作的特定因素或條件,按性質(zhì)不同,通常可分為兩類：（1）自變量與因變量自變量，指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件；因變量，指實驗中由于自變量而引起的變化和結(jié)果。通常，自變量是原因，因變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果。第6頁/共32頁（2）無關(guān)變量與額外變量無關(guān)變量，指實驗中除自變量以外，可能還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。額外變量，也稱干擾變量，指實驗中由于無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果。顯然,額外變量會對因變量有干擾作用。實驗的關(guān)鍵之一在于控制無關(guān)變量或減少額外變量，以減少誤差。第7頁/共32頁2.單一變量原則在實驗設(shè)計中僅僅改變實驗中的某一項變量，其它因子不變，在此條件下，觀察、研究該變量對實驗材料和實驗結(jié)果的影響。除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外，其他實驗條件要做到前后一致。第8頁/共32頁教材中相關(guān)實驗的變量實驗自變量因變量無關(guān)變量比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率催化劑的種類(過氧化氫酶、Fe3+)催化效率的高低(以點燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的猛烈程度表示或以氣泡產(chǎn)生速度表示)試管等用具的潔凈度、環(huán)境溫度、相同材料的量、各種試劑的量、反應(yīng)時間等第9頁/共32頁探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用底物的種類(淀粉、蔗糖)淀粉酶將淀粉水解(處理后加斐林試劑，加熱出現(xiàn)磚紅色沉淀)，但不能水解蔗糖(處理后加斐林試劑并加熱，無磚紅色沉淀出現(xiàn))淀粉與蔗糖溶液的量、水浴的溫度與處理時間、斐林試劑的使用量與加熱時間、操作程序等植物向性運動的實驗設(shè)計和觀察①是否黑暗、單側(cè)光照、均勻光照②改變幼苗空間位置以接受重力影響①幼苗彎曲狀況②根的彎曲方向①幼苗的種類、生長狀況、環(huán)境溫度、培養(yǎng)條件、處理的部位及裝置的合理性等②萌發(fā)種子的種類、萌發(fā)狀況、環(huán)境溫度及培養(yǎng)條件等第10頁/共32頁觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原外界溶液的濃度（即高滲及低滲溶液)質(zhì)壁分離(液泡失水縮小、顏色變深、原生質(zhì)層與細胞壁分離)；質(zhì)壁分離復(fù)原(液泡恢復(fù)原狀、顏色變淺、原生質(zhì)層恢復(fù)原狀)溶液的種類及濃度;分離與復(fù)原現(xiàn)象的觀察；裝片的潔凈度及臨時裝片的制作；材料的選擇等第11頁/共32頁溫度對酶活性的影響溫度(60℃熱水、沸水、冰塊)加碘液后溶液顏色的變化試管的潔凈度、淀粉溶液的量、不同溫度的處理時間長短、操作程序、碘液的加入量等第12頁/共32頁設(shè)計實驗觀察生長素或生長素類似物對植物生長發(fā)育的影響生長素(或生長素類似物)的不同濃度①扦插枝條的生根狀況的差異②果實發(fā)育狀況的差異③落花落果狀況在使用前后的差異實驗材料的一致性、激素濃度的準確性、處理時間的一致性等第13頁/共32頁變式訓(xùn)練下列有關(guān)實驗變量的敘述中，正確的是（）A.在探究溫度對酶活性影響的實驗中，溫度和

pH是自變量

B.在模擬探究細胞表面積與體積關(guān)系的實驗中,

正方體瓊脂塊的體積是無關(guān)變量

C.在探究植物生長調(diào)節(jié)劑對扦插枝條生根作用的實驗中，插條生根數(shù)是因變量

D.在探究酵母菌呼吸方式的實驗中，酒精是無關(guān)變量第14頁/共32頁解析

在探究溫度對酶活性影響的實驗中,探究的是溫度的影響，溫度是自變量,pH是無關(guān)變量,酶活性是因變量。在模擬探究細胞表面積與體積關(guān)系的實驗中，正方體瓊脂塊是模擬的細胞，其表面積和體積的變化代表細胞的表面積和體積的變化，瓊脂塊大小即其體積是自變量。在探究酵母菌呼吸方式的實驗中，通過檢測酒精的有無判斷呼吸作用的方式，因此酒精是因變量。在探究植物生長調(diào)節(jié)劑對扦插枝條生根作用的實驗中，植物生長調(diào)節(jié)劑是自變量，插條生根數(shù)是因變量。答案

C第15頁/共32頁隨堂演練1.如圖所示，下列4支試管中都加入3mL漿糊。另外A、C內(nèi)分別注入2mL清水，B、D內(nèi)分別注入2mLα-淀粉酶。甲、乙兩水槽水溫分別為37℃、65℃。保溫5min后,再向4支試管內(nèi)分別滴入碘液，最可能不變藍的是（）D第16頁/共32頁2.

某同學(xué)用含有不同種類酶制劑的洗衣粉進行了如下實驗。組別布料污染物水溫A（蛋白酶洗衣粉）6×6cm蛋白膜40℃B(脂肪酶洗衣粉)6×6cm蛋白膜40℃C（蛋白酶洗衣粉）6×6cm淀粉膜40℃第17頁/共32頁請回答以下問題：（1）該實驗的目的是探究

。該實驗還應(yīng)控制的無關(guān)變量有

。該實驗中

分別構(gòu)成兩組對照實驗。（2）該同學(xué)在實驗過程中可通過觀察

來判斷酶的催化效率。（3）蛋白酶洗衣粉的去污原理是

。（4）大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生態(tài)環(huán)境保護，這是因為

。第18頁/共32頁解析

該題考查了實驗探究中自變量與研究目的之間的關(guān)系、無關(guān)變量的控制、因變量的觀測等知識點。該實驗自變量是洗衣粉所含有的酶與污染物成分之間的對應(yīng)關(guān)系，因此可用來探究酶的專一性。洗衣粉的用量、污染物的含量以及水質(zhì)、pH等都有可能構(gòu)成無關(guān)變量。答案

（1）酶的專一性洗衣粉的用量、污染程度、水質(zhì)、pH

A與B、A與C（2）污染物消失時間的長短（3）用蛋白酶催化污垢中蛋白質(zhì)的水解(4)酶可被分解，又避免水體富營養(yǎng)化第19頁/共32頁3.（2008·廣東生物，37）生產(chǎn)中使用的普通淀粉酶的最適溫度在40℃~60℃之間,而極端耐熱淀粉酶在100℃仍能保持較高的活性，因此具有更為廣泛的應(yīng)用前景。某同學(xué)正在設(shè)計一個實驗以探究溫度對兩種淀粉酶活性的影響，其中有些問題需要你的幫助。（1）此實驗中除自變量和因變量外，還需要考慮

、

及

等因素。（2）在此實驗中，因變量可以用碘液和斐林試劑檢測,兩種試劑各與何種物質(zhì)發(fā)生顏色反應(yīng)？檢測的是底物還是產(chǎn)物？

。第20頁/共32頁（3）假設(shè)實驗結(jié)果如下表，請在所給出的坐標紙上繪圖反映實驗結(jié)果：溫度/℃102030405060708090100普通淀粉酶相對活性/%6254367836522200耐熱淀粉酶相對活性/%61525487692100988265第21頁/共32頁第22頁/共32頁解析

酶的活性受多方面因素的影響，簡單地說影響因素有：酶和底物的濃度以及他們之間的相對濃度（即它們數(shù)量的比例）、溫度、pH、激活劑、抑制劑等，實驗操作順序也會產(chǎn)生一定的影響；對于實驗結(jié)果來說，可能檢測底物的剩余量或產(chǎn)物的生成量，碘液檢測的是底物，斐林試劑檢測的是產(chǎn)物；繪坐標圖時注意：注明縱、橫軸的含義及單位，曲線盡量平滑等。第23頁/共32頁

答案

（1）pH

酶濃度底物濃度（或產(chǎn)物濃度）（2）碘液與淀粉反應(yīng)，檢測的是底物；斐林試劑與還原糖反應(yīng)，檢測的是產(chǎn)物（3）正確繪圖，指明曲線，正確標出自變量和因變量數(shù)值及單位第24頁/共32頁4.

酶是由活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)基本上都是在酶的催化下進行的。請根據(jù)下列有關(guān)酶促反應(yīng)的實驗操作，回答相關(guān)問題。第25頁/共32頁注：表中“+”為加入，“-”為未加入。（1）制備淀粉溶液時需加熱煮沸，但制備好以后必須冷卻到室溫才能使用，這是防止

。第26頁/共32頁（2）上述實驗中，

號試管物質(zhì)能與斐林試劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀，本實驗的結(jié)論為

。（3）實驗過程中，E、F號試管起

作用。如果E、F號試管也出現(xiàn)磚紅色沉淀，可能有很多原因，下列分析正確的是（用序號表示）

。①淀粉溶液、蔗糖溶液不純，混有還原性糖②淀粉溶液、蔗糖溶液放置的時間太長,其中的微生物將部分淀粉、蔗糖分解成還原性糖③試管不干凈、上面留有還原性糖④實驗操作過程中，膠頭滴管混用、錯用第27頁/共32頁（4）如果條件有限，只保留兩支試管，也能初步得出實驗結(jié)論，請你寫出可能的組合

。（5）本實驗，能否用碘液代替斐林試劑

（能/不能）。理由是

。答案

（1）溫度過高破壞酶的活性（2）A、D酶具有專一性（3）（空白）對照①②③④（4）AB、CD、AC、BD（5）不能碘液不能檢測蔗糖是否被分解產(chǎn)生還原性糖（蔗糖不與碘液發(fā)生反應(yīng)，蔗糖水解產(chǎn)物也不與碘液發(fā)生反應(yīng)）第28頁/共32頁5.為了研究酶的有關(guān)特性，取兩支潔凈的試管并編號為A、B,各注入2mL體積分數(shù)為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滴質(zhì)量分數(shù)為20％的肝臟研磨液；堵住管口，輕輕振蕩；用點燃但無火焰的衛(wèi)生香檢驗；觀察并記錄結(jié)果。

(1)本實驗的主要目的是探索

。(2)如果兩支試管的現(xiàn)象均不明顯，從實驗材料分