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实验设计原理

实验设计原理1.单一变量原则（1）概念①变量：实验过程中可以发生变化

的因素称为变量，即因果关系中所有的可能的因和果。例如，在探究温度对酶活

性的影响实验中，所有可变的因素，包括影响酶活性的温度、pH、酶的抑制剂等

因素和酶本身的活性都属于变量。

②自变量：人为改变的变量称作自变量，也称为实验变量，是因果关系中的

因，是实验的操作对象，应具有可变性和可操作性。例如①中的温度。

③因变量：随着自变量的变化而变化的变量称作因变量，也称为反应变量，

是因果关系中的果，是实验的观察对象，应具有可测性和客观性。例如①中的酶

活性变化。

④无关变量：实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，

这些变量称为无关变量。无关变量与研究目标无关，但却影响研究结果，实验中

应严格控制，否则实验结果的真实性无法得到认定，例如①中的pH和酶的抑制

剂。

⑤额外变量：由无关变量引起的变化结果叫做额外变量，额外变量会影响实

验结论的准确性。

变量概念示意图（2）原理①单一变量原则：实验的本质是找到自变量和因

变量之间的关系，所以在实验中需要排除无关变量的干扰，保证通过自变量影响

因变量，从而得出合理的实验结果和结论。所以单一变量原则就是通过改变单一

的自变量，同时控制无关变量，探究自变量对因变量的影响。

【例1】下列有关探究酶的特性系列实验的叙述中，正确的是()A.在探究酶

的高效性实验中，自变量是酶的种类B.在探究酶的专一性实验中，自变量一定

是酶的种类

C.在探究温度对酶活性的影响实验中，自变量不止一种D.在探究pH对酶活

性的影响实验中，无关变量不止一种答案：D解析：酶的活性受pH的影响，每

一种酶都有其最适宜pH，pH过高或过低都会使酶的活性降低，甚至失去活性，

探究酶催化作用的最适pH时，自变量是pH，无关变量有温度、酶的种类和量、

底物的种类和量等，D正确。

2.对照原则（1）原理对照原则：除了一个因素以外，其余因素都保持不变

的实验叫做对照实验。对照实验是单一变量原则实现的具体体现，通过不同组实

验的比较，得出合理的结果和结论。高中所有的探究类实验中，都应设置对照，

但具体的对照形式可以是空白对照，也可以是相互对照或自身对照等，有些对照

并不需要单独设置对照组。

（2）形式①空白对照空白对照指不做任何实验的对照组或不给对照组以任

何处理因素。但注意，不给对照组任何处理因素是相对于实验组的自变量而言的，

无关变量对应的处理需要和实验组中保持一致。

空白对照能对比实验组的变化和结果，增加说服力。通常未经实验因素处理

的对象组为对照组，经实验因素处理的对象组为实验组；或处于正常情况下的对

象组为对照组，未处于正常情况下的对象组为实验组。

【例2】如图是某实验小组探究2，4D对插枝生根的作用的实验结果,下列

相关叙述错误的是()A.该实验结果体现了2,4D作用的两重性B.该实验的自变量

是2,4D的浓度C.该实验既有空白对照也有相互对照D.若要进一步探究2,4D促

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进生根的最适浓度,则需要在A、B组之间设置一系列2,4D浓

度梯度组答案：D解析：本题考查探究2,4D对插枝生根的作用的实验。从

实验结果可以看出低浓度2,4D促进生根，高浓度2,4D抑制生根，体现了2,4D

作用的两重性，A正确；