Задания, посвященные анализу эксперимента, часто вызывают трудности, хотя на самом деле они одни из самых логичных во всем экзамене. Чтобы решать их на максимальный балл, нужно раз и навсегда разобраться в трех ключевых понятиях: независимая переменная, зависимая переменная и отрицательный контроль. Давайте сделаем это раз и навсегда.
Часть 1. Теория: разбираем понятия
Представьте любой эксперимент как попытку ответить на вопрос: "Что будет, если я изменю X? Как это повлияет на Y?".
1. Независимая (задаваемая) переменная
Это и есть тот самый "X". Это тот фактор, который экспериментатор сам целенаправленно меняет, задает или вводит в систему, чтобы посмотреть, что из этого получится. Это причина, условие, которое мы тестируем.
- Ключевой вопрос для поиска: Что учёный сделал такого, чего не было в исходных условиях? Какой параметр он менял сам?
- Примеры: доза удобрения, температура инкубации, наличие или отсутствие света, концентрация вещества, использование нового лекарства.
2. Зависимая (измеряемая) переменная
Это тот самый "Y". Это тот параметр, который изменяется в ответ на наши манипуляции. Мы не можем на него повлиять напрямую, мы можем только наблюдать и измерять его, чтобы увидеть результат. Это следствие, отклик системы.
- Ключевой вопрос для поиска: Что учёный измерял, чтобы увидеть результат? Какой параметр менялся сам в ходе эксперимента?
- Примеры: скорость роста растения, количество бактерий в колонии, частота сердечных сокращений, активность фермента.
3. Отрицательный контроль
Это самый важный элемент, который доказывает, что наши выводы верны. Отрицательный контроль — это повторение эксперимента, при котором изучаемый объект не подвергается воздействию независимой переменной.
- Ключевой вопрос для поиска: С чем мы сравниваем результат? Как бы все выглядело, если бы мы вообще ничего не делали?
- Цель: Убедиться, что изменения в зависимой переменной вызваны именно независимой переменной, а не каким-то другим, случайным фактором (временем, температурой в комнате и т.д.).
- Примеры: растение, которое не поливают удобрением; культура клеток, куда не добавляют лекарство; группа пациентов, получающая плацебо.
Часть 2. Практика: решаем реальные задания из ЕГЭ
Пример 1: Фотосинтез у элодеи
- Условие: Ученый решил изучить, как интенсивность освещения влияет на скорость фотосинтеза. Он брал веточки водного растения элодея, помещал их в пробирки с водой, накрывал воронкой и ставил на разном расстоянии от источника света. Скорость фотосинтеза он оценивал по количеству пузырьков кислорода, выделяемых растением за единицу времени.
Разбор:
- Независимая переменная: Что ученый менял сам? Он ставил растение на разном расстоянии от источника света, тем самым меняя интенсивность освещения. Это и есть независимая переменная.
- Зависимая переменная: Что он измерял в ответ? Он считал количество пузырьков кислорода. Этот параметр менялся сам в зависимости от интенсивности света.
- Отрицательный контроль: С чем нужно сравнить результаты? С ситуацией, где нет нашего главного воздействия — света. То есть, нужно взять такую же веточку элодеи в таких же условиях (температура, вода) и поместить ее в полную темноту. Если в темноте пузырьки не выделяются, значит, их появление на свету — это результат именно фотосинтеза, а не какого-то другого процесса.
Пример 2: Работа фермента каталазы
- Условие: Экспериментатор решил исследовать активность фермента каталазы, содержащегося в клетках сырого картофеля. Он нарезал кубики картофеля одинакового размера. В первую пробирку он налил 3% раствор пероксида водорода (H₂O₂) и поместил туда кубик сырого картофеля. Во вторую пробирку он налил такой же раствор H₂O₂ и поместил туда кубик вареного картофеля. В обеих пробирках он наблюдал выделение газа.
Разбор:
- Независимая переменная: Какое главное различие между двумя пробирками создал ученый? В одной картофель был сырой, а в другой — вареный. То есть, он менял состояние фермента каталазы (активный в сыром и разрушенный температурой в вареном). Можно также сказать, что он менял температурную обработку картофеля.
- Зависимая переменная: Какой результат он наблюдал? Интенсивность выделения газа (кислорода). В пробирке с сырым картофелем она будет высокой, а с вареным — почти нулевой.
- Отрицательный контроль: Какая из пробирок является контрольной? В данном случае, пробирка с вареным картофелем. Она показывает, что произойдет с пероксидом водорода, если фермент неактивен. Сравнивая с ней первую пробирку, мы доказываем, что бурное выделение газа — это заслуга именно работающего фермента.
Главный совет: Читая условие, всегда ищите пару "Причина ⟶ Следствие". Причина — это то, что сделал ученый (независимая переменная). Следствие — это то, что он измерил (зависимая переменная). А контроль — это "нулевая точка", с которой все сравнивается.
А какие еще типы экспериментов из ЕГЭ вызывают у вас сложности? Поделитесь своими примерами в комментариях, и мы разберем их вместе!