一、生物实验中的四个变量
实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。因自变量改变而变化的变量称为因变量。自变量和因变量是相互依存的，没有自变量就无所谓因变量，没有因变量也无所谓自变量。自变量是原因，因变量是结果，二者之间具有因果关系。除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。对照实验一般要设置对照组和实验组。
例如：验证二氧化碳有无会影响光合作用过程中气体产生。在这个实验中，二氧化碳的有无是自变量，光合作用过程中气体的产生就是因变量。光照、温度等属于无关变量。
变量之间的关系：
3＋
一个实验中自变量可能有1个或多个，因变量也可能有1个或多个，无关变量一般有多个。如探究“××”和“×××”对“××××”的影响，涉及到2个自变量；如探究“××”对“×××”和“×××”的影响，涉及到2个因变量，如教材中探究过氧化氢的分解，自变量有加热、Fe3＋、过氧化氢酶3个。
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——等量适宜原则。
（3）因变量的控制原则——可观测性原则。
二、三个变量的处理或控制方法
1.自变量的处理方法
（1）“加”或“减”：例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，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
2.因变量的确定
因变量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，可向该溶液中加入淀粉，但淀粉含量是否发生变化仍然看不到，所以还需要通过加碘液或斐林试剂进行颜色反应鉴定，即是否出现蓝色或砖红色沉淀这些现象。
3.无关变量的控制方法
无关变量对实验结果即因变量会产生影响，是需要控制的变量，如探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度的实验中，无关变量涉及植物的种类、生长状态、处理浸泡的时间等；探究温度对酶活性的影响的实验中，首先要控制的无关变量是该酶的pH，需保持一致且处于最适状态。一般控制无关变量的方法如表所示。
控制方法
举例
消除法：排除或隔离无关变量对实验结果的影响
在“验证生长素能促进果实发育“的实验，有一组要求无生长素，需在开花前，用纸袋将雄花套住，隔离外来花粉的干扰
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
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的影响
平衡法：设立对照组，除自变量外，无关变量对实验组、对照组的影响是均等的，从而可不计无关变量的影响，得到实验变量的效果
在“探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响”实验中，将多只同种并同时孵化的体长相似的蝌蚪，随机分成三个组，饲养的水、饲料和温度都相同。可不计饲养的水、饲料和温度这些无关变量的影响
三、确定实验变量的依据
1.实验课题：若题干中提供了该实验的探究课题，如“探究（或验证）××对××的影响”“研究××与××的关系”，则前者通常为自变量，后者通常为因变量，其余为无关变量。
例如：探究不同光照强度（自变量）对植物光合作用（因变量）的影响。
2.实验步骤：若题干中详细描述了实验步骤，则需注意不同组之间的相同处理和不同处理，各组的不同处理是自变量，检测指标是因变量，各组均保持一致的是无关变量。
例如：给甲组大鼠注射药物W，乙组大鼠注射等量的生理盐水（自变量为注射溶液的种类），饲养一段时间后，测定两组大鼠的相关生理指标（因变量）。
3.实验结果：实验结果既可通过文字表述，也可记录在表格或绘制在坐标图中，其中表格的横向和纵向表头可以体现出实验变量，坐标图的横坐标（需注意曲线的不同处理）、纵坐标一般分别代表自变量、因变量。
例如：
自变量：溶液种类
因变量：叶绿素的相对含量/%
4.实验原理：有些实验是教材实验的变形，其不提供相关信息，需要利用掌握的知识，根据教材中涉及的相关原理推出自变量和因变量。
四、典例分析
例1.（2012年大纲卷）金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如图所示（图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示）。
据图回答下列问题：
（1）该研究探讨了对金鱼藻的影响，其中，因变量是 。
（2）该研究中净光合速率达到最大时的光照度为lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气μmol。
（3）该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是。
参考答案：
（1）光照强度、NaHCO3浓度、PH值
净光合速率 净光合速率
3
（2）12.5×103
（3）PH影响酶的活性
例2.（2021年广东卷）人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸（存在形式为尿酸盐）。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见图。
（3）与空白对照组（灌服生理盐水的正常实验大鼠）相比，模型组的自变量是_____。与其它两组比较，设置模型组的目的是______________________。
（4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是___________，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为______________________________________。
参考答案：
（3）是否灌服尿酸氧化酶抑制剂 确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果
（4）F抑制转运蛋白 URAT1和GLUT9的合成和运输对高尿酸血症大鼠灌服E。
例3.（2016年江苏卷）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是（）
A.1号管为对照组，其余不都是实验组
B.2号管为对照组，其余都为实验组
C.若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D.若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无氧化物酶
答案：A
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