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专题三 实验设计能力培养及答题技巧
【题型01 实验分析类】
【 从实验“变量”和“对象”两个角度入手，找到解题突破口 】
一、熟核心 知体系
实验综合大题，一般有多物质、多过程、多原因、多变化等“四多”特点。学生一看
到繁杂的实验大题，往往未做题先惧三分。面对实验大题，如何沉下心来，理出头绪，找
准思维主线，成为解题成败的关键。抓住实验“变量”和“对象”两个关键点，可顺利找
到解题突破口。
一、实验中变量的确定及控制
(一)辨析不同探究类实验的变量
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
猛烈程度)
温度、底物量、酶量、试管
的洁净程度、反应时间、操
作程序等
探究酵母菌的
呼吸方式
O2的有无
CO2生成量(澄清石灰水
的混浊程度)；酒精产生
量(酸性重铬酸钾溶液的
颜色变化)
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
细胞体积
的大小
物质运输的效率
琼脂块的一致性、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
时间
酵母菌种群的数量
培养液的成分、培养条件、
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数量的动态变化
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
(二)实验中变量的控制
1．自变量的处理方法
(1)“加”或“减”：如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；
“减”即手术切除甲状腺。
(2)“换”：如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就
用“换”的方法。
2．无关变量的控制方法
消除法
排除或隔离无关变量对实验结果的影响。例如，在验证“生长素能促进果
实发育”的实验中，有一组要求无生长素，需开花前用纸袋将雌花套住，
排除外来花粉的干扰
恒定法
在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不
变。例如，在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试
管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验结果的影响
平衡法
设立对照组，除自变量外，无关变量对实验组与对照组的影响都是均等
的。从而可不计无关变量的影响，得到实验变量的效果
3．因变量的确定方法
因变量必须是可测量或可观察的指标，例如某溶液中是否存在淀粉酶，肉眼看不到，
通过实验加淀粉，但淀粉含量是否发生变化还是看不到，所以需要通过加碘液或斐林试剂
进行颜色方面的鉴定，即是否出现蓝色或砖红色沉淀这些现象作为因变量的检测指标。
二、知真题 明考向
1．（2023·海南·高考真题）禾谷类种子萌发过程中，糊粉层细胞合成蛋白酶以降解其自身
贮藏蛋白质，为幼苗生长提供营养。为探究赤霉素在某种禾谷类种子萌发过程中的作用，
某团队设计并实施了A、B、C 三组实验，结果如图。下列有关叙述正确的是（ ）
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A．本实验中只有A 组是对照组
B．赤霉素导致糊粉层细胞中贮藏蛋白质的降解速率下降
C．赤霉素合成抑制剂具有促进种子萌发的作用
D．三组实验中，蛋白酶活性由高到低依次为B 组、A 组、C 组
2．（2023·山东·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ
复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非
光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H 蛋
白有2 个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ 的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H
基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突
变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为
。该实验的无关变量中，影响光合作
用强度的主要环境因素有
（答出2 个因素即
可）。
(2)根据本实验，
（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野
生型的PSⅡ活性强弱，理由是
。
(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量 （填
“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是
。
3.（2022·福建·统考高考真题）高浓度NH4NO3会毒害野生型拟南芥幼苗，诱导幼苗根毛畸
形分叉。为研究高浓度NH4NO3下乙烯和生长素（IAA）在调节拟南芥幼苗根毛发育中的相
互作用机制，科研人员进行了相关实验，部分结果如下图。
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注：甲是蛋白M 缺失的IAA 不敏感型突变体，乙是蛋白N 缺失的IAA 不敏感型突变体；ACC
是乙烯合成的前体；分叉根毛比率=分叉根毛数/总根毛数×100%。
下列叙述正确的是（ ）
A．实验自变量是不同类型的拟南芥突变体、乙烯或IAA
B．实验结果表明，IAA 对根毛分叉的调节作用具有两重性
C．高浓度 NH4NO3下，外源IAA 对甲的根系保护效果比乙的好
D．高浓度 NH4NO3下，蛋白M 在乙烯和IAA 抑制根毛分叉中发挥作用
三、专题专练 能力提升
1.现有两种淀粉酶A 与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性。
设计实验如下：实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下产
生麦芽糖；用分光光度计测量溶液的吸光度时，物质含量越多，其吸光度越大，因此可测
出物质的相对含量。
实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A 和淀粉酶B 溶液、水浴缸、温度计
等。
实验过程：
步骤
组别
1
2
3
4
5
6
7
8
①水浴缸温度（℃）
20
30
40
50
20
30
40
50
②取8 支试管各加入等量淀粉溶液，分
别保温5 分钟
10
10
10
10
10
10
10
10
③另取8 支试管各加入等量淀粉酶溶液
分别保温5 分钟
酶
A
酶
A
酶
A
酶
A
酶
B
酶
B
酶
B
酶
B
④将同温度下的两支试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀，保温5 分钟
实验结果：图甲是40℃时测定酶A 催化淀粉水解生成麦芽糖的量随时间变化的曲线，图乙
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是第④步保温5 分钟后，用分光光度计对各组淀粉剩余量进行检测的结果。
（1）该实验的自变量是_______________因变量的检测指标是__________，淀粉酶催化淀
粉水解的实质是______________。
（2）1、6 两组_______（填“能”或“不能”）作为对照，原因是实验设计要遵循
_________原则。
2. 用同一打孔器在一白萝卜上打出若干萝卜条，切成相同长度，均分为三组，分别置于等
体积的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ种溶液中一段时间，b 点时将三组实验的萝卜条同时放回相应溶液的低浓
度溶液中一段时间。实验期间持续观察萝卜条体积的变化，并计算相对体积，实验结果如
图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 实验的自变量包括溶液的种类和浓度，观测指标是萝卜条的体积变化
B. 最好是用高倍镜观察，在换成高倍镜之前应该将所需要观察的对象移到视野中央
C. 观察到随萝卜条体积减小的同时，萝卜细胞的原生质层逐渐与细胞壁分离
D. b 点时Ⅱ溶液的渗透压等于细胞液的渗透压，Ⅲ溶液中的细胞己死亡
3．CL31 是一种新型减肥药，为了研究该药物作用机制，某生物学习小组利用体外培养的
小鼠脂肪细胞进行了实验，各组处理及结果如下图所示。下列有关说法错误的是（ ）
组别
1 组
2 组
3 组
4 组
生理盐水
+
+
+
+
肾上腺素
-
+
-
-
CL31
-
-
+
+
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肾上腺素受体抗体
-
-
-
+
（注：“+”代表加入，“-”代表不加入）
A．本实验中，组1 和组2 都是对照组，组3 和组4 是实验组
B．CL31 减肥的原理是促进脂肪细胞中脂肪的氧化分解达到减肥目的
C．CL31 通过肾上腺素受体作用于脂肪细胞
D．肾上腺素受体抗体能与CL31 结合，使CL31 不能起作用
4．鲜猪肉去筋腱和脂肪后用绞肉机绞碎，均分为甲、乙两组，每组分为五等份，分别置于
标准样品盒中，向甲组（CK）的五个样品盒中分别添加0，10、20、30、40g/kg 的NaCl；
向乙组的五个样品盒中分别添加0，10，20，30，40g/kg 的NaCl 和10g/kg 的谷氨酰胺转氨
酶（TG），在一定条件下反应一段时间后，测定肉糜的黏结性能，实验结果如图所示。下
列相关叙述错误的是（ ）
A．本实验的自变量是NaCl 含量，因变量是黏结性能
B．无NaCl 存在时，TG 也能使肉块的黏结性能略有增强
C．一定范围内随NaCl 含量的增大，肉糜的黏结性能逐渐增强
D．实验结果说明适当提高NaCl 含量可促进TG 提高肉糜的黏结性能
5．科学家发现大部分的乳腺癌细胞都是雌激素敏感型，乳腺癌细胞会表达雌激素受体α
（ERα），而且雌激素会促进肿瘤的生长。药物甲和药物乙对乳腺癌都有疗效，且两者联
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合用药效果更好。
实验目的：验证药物甲和药物乙对乳腺癌都有治疗作用，且两者联合用药效果更好。
实验材料：人乳腺癌细胞悬液、生理盐水配制的药物甲、生理盐水配制的药物乙、生理盐
水、相应检查装置。
（要求与说明：药物浓度用量不作要求；用增殖率反映癌细胞活性，检测具体方法不作要
求）
(1)完善实验思路：
①分组：取等量已知细胞密度的人乳腺癌细胞悬液，分别加入到含细胞培养液的四组
培养瓶中，然后置于. 中培养。
②处理：A 组：乳腺癌细胞悬液+生理盐水；
B 组： ；
C 组： ；
D 组： ；
③检测：培养一段时间后，检测乳腺癌细胞数量并计算乳腺癌细胞的
(2)预测结果：请绘制一个柱状图表示实验结果 。
(3)分析与讨论：
①雌激素可与位于肿瘤细胞 （填部位）的雌激素受体α（ERα）结合，形成
复合物。随后该复合物与DNA 特定区域结合，影响 ，从而调节相应代谢过程。
②研究发现药物甲能抑制身体产生雌激素，而药物乙能加速雌激素受体的降解，请在以上
两种药物的基础上，尝试提出一种治疗乳腺肿瘤的新思路 。
③临床发现，男性也会患乳腺癌，请根据题中信息推测可能的原因： 。
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