[实验微课2] 关注“自变量、因变量、无关变量”
科学微型课科学实验中的变量控制与观察
科学微型课科学实验中的变量控制与观察科学实验是科学研究的重要手段之一，通过实验可以验证假设、探索事物之间的关系，并获得可靠的科学结论。
在进行科学实验时，控制变量和观察变量是非常重要的步骤。
本文将探讨科学微型课科学实验中的变量控制与观察。
一、变量的概念在科学实验中，变量是指会发生变化的因素。
根据其性质，变量可以分为独立变量、因变量和控制变量。
1. 独立变量：独立变量是研究人员有意识地改变的因素。
在实验设计中，独立变量是实验者自主选择并有意更改的因素。
例如，在探究植物生长的实验中，研究人员可以选择改变植物的光照时间作为独立变量。
2. 因变量：因变量是受独立变量改变而产生响应的变量。
在实验设计中，因变量是用来测量或观察的变量。
以植物生长实验为例，植物的生长高度可以作为因变量来衡量。
3. 控制变量：控制变量是在实验中保持不变的变量。
为了获得准确的实验结果，研究人员需要尽可能控制其他多余的因素，只改变独立变量而保持其他相关因素不变。
控制变量可以减小实验结果的误差，使实验结果更加可靠。
二、变量控制的重要性在科学实验中，变量的控制对于获得准确的实验结果至关重要。
如果不控制变量，实验结果就可能受到其他因素的干扰，导致实验的可靠性降低甚至失去科学价值。
因此，合理控制变量是保证实验有效性的关键步骤。
1. 确保实验结果可靠性：通过控制变量，可以减少其他因素对实验结果的影响，使实验结果更接近真实情况，从而增加实验的可靠性。
2. 明确因果关系：变量的控制可以帮助研究人员判断独立变量和因变量之间的因果关系。
只有在其他因素保持不变的情况下，才能确定独立变量对因变量的影响。
3. 实验结果的可重复性：通过控制变量，可以使实验结果在不同实验条件下的重复性更高。
这样，其他研究人员可以按照相同的实验条件进行实验，验证实验结果的可靠性。
三、观察变量的重要性观察变量在科学实验中具有重要作用，它是记录和描述实验过程和实验现象的手段，既可以是定性的，也可以是定量的。
生物实验中的变量
生物实验中的变量变量的分类1、实验变量和反应变量实验变量也称自变量，指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。
反应变量也称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。
例如，在“探究唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是实验变量，而由于低温、适温、高温条件的变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应也随之变化，这就是反应变量。
该实验的目的就在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。
2、无关变量和额外变量无关变量也称控制变量，指实验中由于除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。
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。
例如，上述实验中除实验变量以外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度和稀释浓度、可溶性淀粉溶液浓度、温度处理的时间长短等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温三组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对三个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
实验的关键之一在于控制无关变量，减少额外变量如比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验自变量：催化剂种类（Fe3+和过氧化氢酶）因变量：用气泡产生速度，卫生香燃烧程度观察植物细胞的质壁分离和复原的实验自变量：外界溶液的浓度（高渗及低渗溶液）因变量：质壁分离（液泡失水缩小、颜色变浓、原生质层与细胞壁分离）；质壁分离复原（液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状）植物向性运动的实验设计和观察自变量：①是否单侧光照（黑暗、单侧光照、均匀光照）①改变幼苗的空间位置以接受重力影响因变量：①幼苗的弯曲状况；②根的弯曲方向上新教材的困惑我刚开始使用新教材时，觉得数学教材编排的科学，难点分散，降低难度，注重知识和生活的紧密联系，更注重学生的年龄特点和认知规律。
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0.68
0.17
A
200
1.30
0.43
0.21
B
0
1.60
0.58
0.15
B
100
1.21
0.40
0.19
B
200
0.78
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0.30
实验演练
栏目索引
(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
探究生长素类似物促进插条生根 不同浓度的生长素类似物 扦插枝条的生根数量或长度 的最适浓度
探究培养液中酵母菌数量的动态 时间 变化
酵母菌种群数量
探究水族箱中的群落演替
时间
群落的变化
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 培养液的成分、培养条件、空间等
水族箱的培养条件和环境等
编
实验处理
30 min内上浮
号
叶圆片数(片)
叶圆片来源
叶圆片数(片) 自来水(mL)
NaHCO3(g)
1
A
10
40
0
2
2
B
10
40
1
6
3
C
10
40
3
4
4
D
10
40
5
5
A.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
残渣
75%
实验设计与分析知识点
实验设计与分析知识点
实验设计是科学方法中的重要环节，通过合理的实验设计能够提高实验的可靠性、有效性和可重复性。
本文将介绍实验设计中的几个重要知识点：因变量和自变量、实验组和对照组、随机化和重复实验、样本量和统计分析。
1. 因变量和自变量
在实验设计中，因变量是研究中要观察和测量的影响结果的变量，也可以称为响应变量。
自变量是研究人员可以操控和控制的变量，也可以称为处理变量。
因变量和自变量之间存在着因果关系，研究人员通过改变自变量来观察因变量的变化。
2. 实验组和对照组
实验组和对照组是实验设计中常见的两种组别。
实验组是接受某种处理或干预的组别，而对照组则是没有接受任何处理或干预的组别。
通过对比实验组和对照组的结果，可以判断处理的效果是否显著。
3. 随机化和重复实验
为了提高实验的可靠性和减少随机误差的影响，实验设计需要采用随机化和重复实验的方法。
随机化是指将实验对象随机分配到不同的处理组别中，以消除实验对象间的差异。
重复实验是指对于同一组实验对象，进行多次相同的实验，以减少实验误差。
4. 样本量和统计分析
样本量是指进行实验或调查所涉及的实验对象或调查对象的数量。
样本量的大小直接影响实验结果的可靠性和有效性。
在进行统计分析时，需要根据样本量选择合适的统计方法，比如 t 检验、方差分析、回归分析等，以验证因变量和自变量之间的关系。
以上是实验设计与分析的几个重要知识点的简要介绍。
在进行实际
的实验设计和数据分析时，还需要深入学习和掌握更多的理论和方法，以确保研究结果的可信度和科学性。
高中生物核心素养微专题之科学探究2 实验设计中的变量分析(共17张PPT)
探究生长素类调节
不同浓度的生
剂促进插条生根的
扦插枝条的生根数量和长度
长素类调节剂
最适浓度
实验材料的一致性、生长 素类调节剂浓度的准确性、 处理时间的一致性等
探究培养液中酵母 时间
菌数量的动态变化
酵母菌种群数量
培养液的成分、培养条件、 空间等
活化能的作用应该是相等的,因为酶降低活化能的能力与酶的活性有关,而A、B两点所 处的环境条件是一致的,即酶活性相同,因此降低化学反应活化能的能力是相同的;而曲 线丙与甲相比反应速率下降,即同底物条件下,反应速率下降,可能的原因是酶活性下降, 也可能是减少了酶的用量,因此使曲线甲变为曲线丙的外界环境条件可能为改变温度、 pH、减少酶的用量或浓度等。 答案:(1)探究pH对过氧化氢酶活性的影响 (2)酶催化具有高效性(或与无机催化剂 相比,酶降低反应活化能的效果更显著,或酶的催化效率比无机催化剂高) (3) 2 mL蒸 馏水 (4)相等 增大酶量(提高酶的浓度、使用酶的激活剂等) 改变温度、 pH、减少酶的用量或浓度
试管 1 2 3 4
底物和试剂 蛋白质X ; 4 mL蒸馏水 蛋白质X;4 mL胶原蛋白酶 蛋白质X;4 mL胶原蛋白酶 蛋白质X;4 mL胶原蛋白酶
实验条件 37 ℃水浴;pH=7 37 ℃水浴;pH=7
①;pH=3 0 ℃水浴;pH=②
模板应用
【解析】(1)表格中提供了温度和pH两种实验条件,因此本实验的目的是探究温度、pH 对胶原蛋白酶活性的影响,故方案中①②处分别保证只含一个自变量即可。(2)由上述 分析可知,本实验的自变量是温度、pH,无关变量有胶原蛋白酶的用量或浓度、蛋白质 X的用量、保温时间等。(3)由于胶原蛋白酶的化学本质为蛋白质,反应前后酶的数量 和本质均不变,所以用双缩脲试剂检测4个试管溶液均呈紫色。(4)由于不能用双缩脲试 剂检测蛋白质X的含量变化,本实验可以通过肉眼观察的方法,使蛋白质凝结成块状,以 单位时间或相同时间内蛋白块大小的变化情况(或记录蛋白块消失所需的时间)作为因 变量,确定酶活性大小。 答案:(1)37 ℃水浴 7 (2)温度和pH 胶原蛋白酶的用量或浓度、蛋白质X的用量、 保温时间等(答出任意两点即可) (3)1、2、3、4 (4)凝固成块状(答出“呈现块状” 即可) 单位时间或相同时间内蛋白块大小的变化情况(或记录蛋白块消失所需的时间, 必须有“时间”这一关键词)
《学习开展化学实验探究》实验中的变量控制
《学习开展化学实验探究》实验中的变量控制《学习开展化学实验探究——实验中的变量控制》在化学实验探究中，变量控制是一个至关重要的环节。
它就像是精确导航，引导我们在复杂的化学世界中找到准确的方向，得出可靠的结论。
首先，我们要明白什么是变量。
简单来说，变量就是在实验中可能会发生变化的因素。
比如说，在探究铁生锈的条件时，氧气、水、温度等都可能是变量。
而变量又可以分为自变量、因变量和无关变量。
自变量，是我们主动去改变或操作的因素。
就像在探究催化剂对化学反应速率的影响实验中，催化剂的种类和用量就是自变量。
我们通过改变这些因素，来观察实验结果的变化。
因变量，则是随着自变量的变化而产生相应改变的结果。
还是以催化剂的实验为例，化学反应的速率就是因变量。
我们通过测量反应完成所需的时间或者生成产物的量等指标，来确定因变量的具体数值。
无关变量，虽然它的名字里有“无关”，但其实它对实验的影响可不小。
无关变量是指那些除了自变量以外，可能会影响实验结果的其他因素。
比如实验时的环境温度、压强，如果不加以控制，就可能干扰我们对自变量和因变量关系的判断。
那么，为什么要控制变量呢？想象一下，如果在一个实验中，多个因素同时变化，我们就很难确定到底是哪个因素导致了实验结果的改变。
就好像同时有好几条路在我们面前，我们不知道到底是哪一条把我们引向了目的地。
控制变量能让我们排除其他干扰，清晰地看到自变量和因变量之间的关系，从而得出准确、可靠的结论。
接下来，让我们看看在实际操作中如何控制变量。
第一步，要明确实验的目的和要探究的问题。
这就像是在出发前确定我们的目的地，只有清楚了要去哪里，才能规划出正确的路线。
比如，我们想探究不同浓度的盐酸对金属锌反应速率的影响，那么盐酸的浓度就是自变量，金属锌与盐酸反应产生氢气的速率就是因变量。
第二步，确定需要控制的变量。
在上面的例子中，金属锌的纯度和质量、反应的温度、容器的大小等都应该保持一致，这些就是无关变量。
变量分析专题
变量分析专题实验组、对照组、自变量、因变量的判断一、要点归纳：1、理解概念实验组：经过处理的组是实验组对照组：未经过处理的组是对照组变量：实验过程中可以变化的因素称为变量。
自变量：想研究且可人为改变的变量称为自变量。
因变量：随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。
无关变量：在实验中，除了自变量外，实验过程中存在一些可变因素，能对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量2、判断依据：实验组与对照组的判断：①与自然情况相比，若没有处理即为对照组。
如萨克斯叶片遮光部分与未遮光部分，遮光部分是实验组，未遮光部分是对照组（自然情况下叶片是见光的）②对实验变量进行了不同控制的组别均属于实验组（如施加了不同温度值的组，都是实验组）自变量与因变量的判断：自变量是可以人为直接改变或施加的变量，因变量是随自变量变化而变化的量，只能观察或测量获得。
如“观察植物细胞的质壁分离及复原”的实验中，洋葱表皮细胞所处的外界溶液是人为施加的，是自变量，而细胞发生质壁分离或复原是因外界溶液浓度而发生的变化，是我们观察到的，属于因变量3、自变量的施加与控制方法：(1)应遵循的原则：单一变量原则（无关变量施加时应注意“相同且适宜”如“等量且适量”，施加的方法相同等等）(2)常见的一些自变量的控制方法：①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水③除去容器中CO2——NaOH溶液④除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境⑤温度控制——水浴或恒温箱⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——让植株置于黑暗环境⑦提供单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光⑧光照强度——同样瓦数的台灯，调整与实验对象距离的远近；或相同距离提供不同瓦数台灯⑨酸碱度控制——用盐酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水⑩试剂使用——直接用滴管滴加或从烧杯试管倾倒；用喷雾器喷洒；注射、饲喂等4、因变量的观测：（1）.确定要通过观察还是测量才能得到（2）.观测方法：①观察：肉眼直接观察；借助于一些仪器观察（放大镜、实体镜、解剖镜、显微镜）②测量：根据测量的对象决定（长度或高度、面积、体积；温度；PH；气体的产生或消耗量等等）③及时记录观测到的数据④必要时对数据作出相关的处理5、判断下列实验是否有设计对照？若有，请分析其实验组、对照组及自变量、因变量：二、练习：单项选择题1、在培养皿底部铺上棉花，将豌豆的种子放在棉花上，进行实验，实验条件和结果如下表所示。
自变量和因变量各是什么自变量和因变量的区分
自变量和因变量各是什么自变量和因变量的区分自己可以控制的因素，也能引起因变量变化的因素，就是自变量。
用日常生活话语讲述，“自变量就是原因，因变量就是结果”，只是将自变量和因变量放在函数上面，看起来就会有一些复杂，在慢慢学习的过程中，就能了解清楚。
自变量和因变量各是什么1、自己可以控制的因素，也能引起因变量变化的因素，就是自变量。
用日常生活话语讲述，“自变量就是原因，因变量就是结果”，只是将自变量和因变量放在函数上面，看起来就会有一些复杂，在慢慢学习的过程中，就能了解清楚。
2、因为自变量，从而变化的结果，就是因变量。
例如：在外购买物品，买物品的数量和付出的价钱之间的关系就是函数，自变量就是商家制定的价钱，因变量就需要跟随购买物品的数量，进行相应的改变。
3、在函数中，自变量和因变量是相互依存的，例如：在正比例函数中，X为自变量，Y为因变量，K为系数。
函数有许多种类，在不同种类中，自变量和因变量所表示的符号会有不同，不过它们本身表达的意思和关系不会改变。
自变量和因变量的区分函数关系式中，某特定的数会随另一个（或另几个）会变动的数的变动而变动，就称为因变量。
如：Y=f(X)。
此式表示为：Y随X的变化而变化。
Y是因变量，X是自变量。
在一个实验中，实验者主动加以操纵、控制并对被试的反应可能产生影响的变量是自变量。
它独立于被试的行为存在。
因变量就是因自变量改变而改变的变量，是实验者观察的变量。
额外变量也是可能导致因变量变化的因素，但因实验目的或实验逻辑实验者需控制其尽可能不变甚至将其消除的变量。
两个变量之间有1个关系，这两个变量本来就是同等的，客观上是没有区分的。
但是对利用问题，主观上是可以有自己的判断的。
因变量自变量控制变量调节变量介入变量解读
自变量也称实验变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
因变量亦称反应变量，指实验中由于自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。
实验的目的在于获得和解释这种前因后果。
例如：在“唾液淀粉酶在水解淀粉”的实验中，所给定的低温（冰块）、适温（37摄氏度）、高温（沸水浴）就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量。
而无关变量也称控制变量，是指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件，和额外变量（指实验中无关变量引起的变化或结果）对应。
他们对实验的因变量会产生影响或干扰。
如：“唾液淀粉酶在水解淀粉”的实验中，除自变量（低温、适温、高温）以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量。
如果无关变量中的任何一个或几个因素或，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会对实验结果造成干扰，产生误差。
在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量（自变量）与反应变量（因变量）的关系。
而对照变量很少见这种说法，其实他就是自变量，指各组实验中人为操作的使各组不同的起相互对照作用的因素或条件。
节变量(moderator和中介变量(mediator是两个重要的统计概念, 它们都与回归分析有关。
相对于人们关注的自变量和因变量而言, 调节变量和中介变量都是第三者, 经常被人混淆。
从文献上看, 存在的问题主要有如下几种: (1术语混用或换用, 两个概念不加区分。
例如, 在描述同一个过程时, 既使用调节过程的术语又使用中介过程的术语(2术语和概念不一致。
如研究的是调节过程, 却使用中介的术语。
(3术语和统计分析不一致。
如使用了中介变量的术语, 却没有做相应的统计分析。
[实验微课2] 关注“自变量、因变量、无关变量” 2021版高考生物(新高考)一轮复习
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[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,指实验中由实验变量引起的变化和结果。
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,此无关变量就成为干扰变量了,所以避免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氧的有无CO2生成量(澄清石灰水的混浊程度);酒精产生葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度等(酸性条件下用重铬酸钾检测)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.(2019安徽黄山高三第二次质检)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,C 正确;探究温度对酶活性的影响时,温度是自变量,设置分组时应该围绕最适温度设计温度梯度,D 错误。
初中生物浅谈实验变量专题辅导
初中生物浅谈实验变量1.实验中的变量变量，或称因子，指实验过程中所被操作的特定因素或条件。
按性质不同可分为两类：1.1实验变量与反应变量实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。
实验的目的在于获得和解释这种前因后果。
例如，在温度对酶活性的实验中，所给定的低温，适温，高温就是实验变量，而由于低温，适温，高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。
1.2无关变量与额外变量无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验结果的因素或条件。
额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量而引起的变化和结果。
显然，额外变量会对反应变量有干扰作用。
例如，上述实验中实验变量（低温，适温，高温）以外，试管的洁净程度，唾液的新鲜程度，可溶性淀粉的纯度。
试剂溶液的剂量，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温，适温，高温三组实验是等同，均衡，稳定的。
如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对三个实验组的给定不等同，不均衡，不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
实验的关键之一在于控制无关变量，或减少额外变量，以减少误差。
2.实验设计的原则2.1科学性原则所谓科学性是指实验的目的要明确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科的基本原则。
2.2平行重复原则平行重复原则，即控制因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。
任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。
上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。
自变量因变量无关变量的概念
自变量因变量无关变量的概念自变量、因变量和无关变量是社会科学和自然科学中重要的概念。
在研究中，科学家们通过研究自变量对因变量的影响，来探究事物之间的关系和规律。
了解这些概念不仅可以帮助我们更好地理解科学研究，还可以帮助我们更好地分析和解决问题。
什么是自变量？自变量是指在研究中被考察或操作的变量。
它是被控制或修改的变量，通常是研究中自由变化的变量。
在实验中，我们对自变量进行操作，在不同的条件下，测量自变量对因变量的影响。
例如，在一项研究中，我们想知道不同的光照条件对植物生长的影响。
在这里，我们的自变量是光照条件，我们可以设置不同的光照强度，控制光照时间和光照频率等，对植物的生长情况进行观察和记录。
什么是因变量？因变量是指在研究中被测量或观察的变量。
它是研究中被关注的变量，是由自变量所影响的变量，在实验中，我们测量因变量来观察自变量对其的影响。
在上述的光照条件对植物生长的研究中，植物的生长情况就是因变量。
我们可以通过观察植物的高度、茎干的粗细、叶片的数量等指标，来测量植物的生长情况，以此来观察光照条件对自变量的影响。
什么是无关变量?无关变量是指在研究中被排除或忽略掉的变量。
这些变量不会直接影响自变量和因变量之间的关系，但它们可能会对研究结果产生一定的干扰。
在上述的光照条件对植物生长的研究中，可能还存在其他的无关变量，例如土壤湿度、温度、气候条件等，这些因素可能会对植物的生长情况产生影响。
因此，在实验设计中，我们需要对这些无关变量进行合理的控制和排除，以获得准确的研究结论。
总结:自变量、因变量和无关变量是科学研究中重要的概念，在研究中，我们通过研究自变量对因变量的影响，来探究事物之间的关系和规律。
正确理解这些概念可以帮助我们更好地进行科学研究，以及更好地分析和解决问题。
[实验微课2] 关注“自变量、因变量、无关变量”
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。
答案 (1)盐浓度、沙枣种类 高 下降 (2)第一和第二 (3)降(分)解 A
实验演练
栏目索引
实验演练
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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
探究生长素类似物促进插条生根 不同浓度的生长素类似物 扦插枝条的生根数量或长度 的最适浓度
探究培养液中酵母菌数量的动态 时间 变化
酵母菌种群数量
探究水族箱中的群落演替
时间
群落的变化
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 培养液的成分、培养条件、空间等
水族箱的培养条件和环境等
实验演练
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实验演练
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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。
实验演练
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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
A
实验研究中的因变量与自变量的定义与操作
实验研究中的因变量与自变量的定义与操作实验研究是科学研究中一种重要的方法，它通过观察、测量和分析数据，来验证或推翻一个假设。
在实验研究中，因变量和自变量是两个关键概念，它们的定义和操作对于实施有效的实验非常重要。
本文将探讨实验研究中因变量和自变量的定义和操作，并提供一些实例进行说明。
一、因变量的定义与操作因变量是在实验中被研究者测量和观察的变量，它的取值取决于自变量的变化。
因变量通常是研究者感兴趣的目标，用来解释或预测的变量。
在实验研究中，在操作自变量后，研究者通过测量因变量的变化来确定自变量对因变量的影响。
在定义因变量时，需要明确该变量的特性和测量方法。
例如，如果我们想研究物质的燃烧速度与温度的关系，那么因变量可以是燃烧速度，可以通过测量燃烧所需的时间或生成的能量来进行观察和测量。
操作因变量需要确保测量方法的准确性和可重复性。
为了减少误差，通常需要多次测量，并取平均值作为结果。
此外，还需确保测量工具的有效性和标准化。
例如，在研究心率与锻炼强度的关系时，可以使用心电图仪来测量心率，并根据国际标准来计算和记录结果。
二、自变量的定义与操作自变量是在实验中研究者有意识地操作的变量，它对因变量产生或影响变化。
自变量通常是实验者能够控制或改变的变量，用来研究其对因变量的影响。
自变量可以是物理性质、操作行为、刺激条件等，其变化可以通过控制实验条件来实现。
在定义自变量时，需要明确该变量的特性和不同取值之间的关系。
例如，如果我们想研究人们在不同音量下的记忆表现，那么自变量可以是音量，可以设定为高、中、低三个水平。
通过控制不同音量，我们就可以确定音量对记忆表现的影响。
操作自变量需要确保实验条件的正确设置和控制。
在设计实验时，需要考虑到可能的影响因素，并进行适当的随机分组来减少偏差。
此外，在实验过程中，还需要进行恰当的操作，确保自变量按照预定方式改变。
例如，如果在研究药物对疼痛缓解的作用时，需要按时给予药物，并记录剂量和时间。
实验探究控制变量
B
二、酶的特性 酶具有高效性。 （一） “过氧化氢在不同条件下的分解实验”让我们得到了什 么结论？
肝脏研磨液
说明了过氧化氢酶的催化效率比FeCl3的催化效率高得 多，事实上，酶的催化效率一般是无机催化剂的 107 ～1013 _________倍。
总结： 1、酶与无机催化剂比较体现酶的高效性
2、酶与不用催化剂比较体现酶具有催化作用
下列有关酶的正确叙述是：
cdgh
a、是由具有分泌功能的细胞产生的 b、有的从食物获得，有的在体内转化而来 c、活细胞都能产生酶 d、酶都是有机物 e、酶在代谢中有多种功能 f、在新陈代谢和生殖发育中起调节作用
g、酶只是起催化作用
h、酶的产生受遗传物质控制
i、酶只在细胞内发挥作用
下列关于酶的叙述中正确的是 A．生物体内的酶都是由活细胞产生的，其合成包括 转录和逆转录两个过程 B．活的生物体的任何一个细胞都能产生酶，酶在细 胞内才起催化作用 C．绝大多数酶是在核糖体上合成的，生物体缺乏某 种酶就可能出现这种酶缺乏症 D．同一生物体内的各种酶要求的催化条件都相同， 其催化效率受温度和pH的影响
实施实验探究的关键是实验变量的控制（P79）
1、变量的概念：实验过程中可以变化的因素 2、变量的确定： （1）自变量，也称为实验变量，指实验中由实验者所 操纵的因素或条件。 （2）因变量，亦称为反应变量，指实验中由于自变量 引起的变化和结果。 自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系 。 （3）无关变量，是指实验中对实验现象或结果有影响 、但不属于课题研究内容的因素或条件。 3、对照实验 实验组：是接受实验变量处理的对象组； 对照组：是常规处理或不接受实验变量处理的对象组。
9 胰蛋白酶 10 纤维素酶和果胶酶 11 过氧化氢酶
2019高考生物二轮复习 专题七 实验与探究 梳理核心概念 排查常考基础点
减少实验误差(2013·福建，4B)( × )
15.在“探究细胞大小与物质运输的关系”实验中，计算紫红色区域的体
积与整个琼脂块的体积之比，能反映NaOH进入琼脂块的速率
(2012·天津，4B)( × )
16.用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度
(2014·四川，4D)( × )
17.建构数学模型的方法，可以用于研究种群数量变化和酶活性变化的规律
多个视野的细胞并统计”以减少实验误差(2013·福建，4D改编)( √ )
K12教育课件
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5.在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的结构
(2014·重庆，1D)( × )
6.用改良苯酚品红染色观察低温诱导的植物染色体数目变化
(2014·四川，4A)( √ )
7.健那绿染液处理的口腔上皮细胞中的线粒体已失去活性( × )
将雌花套住，隔离外来花粉的干扰。
b.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的影响。
c.平衡法：设立对照组，除自变量以外，无关变量对实验组、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。
K12教育课件
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K12教育课件
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考点自测
一、正误判断
1.在观察洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离与复原实验中，会观察到细胞先变
小后变大( × )
2.用紫色洋葱鳞片叶的外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
(√ )
3.人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色，其细胞核呈绿色
科学素养高一下学期一年级优质课科学实验设计变量控制与数据分析方法
科学素养高一下学期一年级优质课科学实验设计变量控制与数据分析方法在高中一年级的科学教育中，科学实验设计是非常重要的一环。
通过科学实验，学生能够培养科学素养，提高科学思维能力和实际动手能力。
本文将介绍科学实验设计中的变量控制与数据分析方法，帮助学生更好地理解和运用科学实验设计技巧。
一、变量控制在科学实验中，变量控制是非常关键的一步。
变量指影响实验结果的因素，包括自变量、因变量和干扰变量。
自变量是我们在实验中有意改变的因素，因变量则是我们观察和测量的结果。
干扰变量是那些可能对实验结果产生影响，但我们并没有在实验中明确控制的因素。
为了得到准确和可靠的实验结果，我们需要控制其他可能的干扰变量，将它们对实验结果的影响降到最低。
有几种常用的变量控制方法：1. 实验组和对照组设计：通过设立一个实验组和一个对照组，可以排除其他的干扰变量对实验结果的干扰。
实验组接受我们改变的自变量，而对照组则不进行任何处理，两组进行比较可以得出自变量对因变量的影响。
2. 随机分组设计：将实验对象随机分成不同的组，可以避免实验结果的偏倚。
随机分组能够使每个组之间的差异更均匀地分布，提高实验结果的可靠性。
3. 对比实验设计：将两个或多个不同的实验条件进行对比，观察它们对实验结果的影响。
通过对比实验设计，可以排除其他因素的影响，更加准确地了解自变量对因变量的影响。
二、数据分析方法在科学实验设计完成后，我们需要对实验数据进行分析，从中得出结论。
下面是几种常见的数据分析方法：1. 平均值计算：对于连续型数据，可以通过计算各个测量值之和再除以观测次数得到平均值。
平均值能够反映数据的集中趋势，帮助我们理解实际情况。
2. 标准差计算：标准差是对数据离散程度的度量。
通过计算各个数据点与平均值的离差平方的平均值再开根号，可以得到标准差。
标准差越小，说明数据越集中；标准差越大，说明数据越分散。
3. 统计检验：统计检验用于确定实验结果的显著性差异。
常用的统计检验方法包括t检验和方差分析（ANOVA）。
科学实验小知识：科学知识点
科学实验小知识：科学知识点科学知识点是指科学领域中与某一实验或现象相关的知识，它是科学实验必不可少的一项内容。
在科学实验中，掌握必要的科学知识点，可以帮助我们更好地进行实验设计、数据处理与分析等工作。
以下是一些常见的科学知识点，帮助你更全面地理解这一概念。
1. 实验设计在进行科学实验之前，我们需要对实验进行设计。
实验设计是指确定实验目的、研究对象、实验步骤、数据分析等方面的内容。
在设计实验时，应严格遵守科学原则，尽量排除外界因素的干扰，保证实验结果的准确性和可信度。
2. 自变量与因变量自变量是指在实验中可以被独立改变的变量，通常是实验变量；因变量是指在实验中受到自变量影响而发生变化的变量，通常是实验结果。
在实验设计中，我们需要明确自变量和因变量的关系，以便分析实验结果以及相关因素的影响。
3. 灵敏度灵敏度是指实验数据对于自变量或因变量变化的敏感程度，它可以通过对实验数据的分析来确定。
实验的灵敏度越高，就越能准确地检测或测量实验中的变量。
4. 明确误差在进行科学实验时，由于各种原因，实验数据可能会有误差。
为了保证实验结果的准确性，我们需要明确各种误差的来源，如系统误差、随机误差等，并在实验设计的过程中采取相应的补偿措施。
5. 数据分析数据分析是指对实验数据进行处理、分析和解释的过程。
通过数据分析，我们可以确定实验结果的可信度，找到实验结果中存在的规律，并为后续的实验或研究提供参考依据。
在科学实验中，科学知识点是非常重要的一部分。
只有掌握了必要的科学知识点，才能够做出准确的实验设计、获得可靠的实验结果。
因此，在进行科学研究或实验时，我们需要不断学习和积累科学知识，提高自身的能力和素质，在科学领域中不断发展和进步。
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[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。