Faits:
A. Le 31 juillet 2007, l'initiative populaire cantonale "Pour un nombre approprié de structures d'accueil de qualité" a été déposée auprès de la Chancellerie d'Etat du canton de Neuchâtel. Elle prévoit notamment que "l'Etat de Neuchâtel garantit à tout enfant résidant sur son territoire une place en structure d'accueil en temps d'ouverture élargi (12h/j) dès sa naissance et jusqu'à la fin de sa scolarité obligatoire". Le Grand Conseil a constaté la recevabilité formelle de cette initiative en décembre 2007.
Le 1er septembre 2010, le Grand Conseil a adopté la "loi portant modification de la loi cantonale sur les contributions directes (LCdir; imposition des personnes morales)". Cette loi introduit diverses modifications de l'imposition des entreprises, notamment une diminution du taux d'imposition sur le bénéfice, une diminution du taux d'imposition sur le capital des sociétés holding et un allégement de l'impôt sur les dividendes. Elle a été publiée par arrêté du Conseil d'Etat du 8 septembre 2010, paru dans la Feuille officielle du 10 septembre 2010. L'art. 3 de la loi comporte les alinéas suivants:
5 La promulgation et l'entrée en vigueur de la présente loi sont subordonnées à l'adoption par le Grand Conseil du projet de décret et de la loi qui en fait partie découlant du rapport 10.040 "Loi sur l'accueil des enfants" et, en cas de référendum portant sur la loi uniquement, à son acceptation par le peuple.
6 En cas de refus du décret mentionné à l'alinéa précédent par le Grand Conseil ou, en cas de référendum portant sur la loi uniquement, par le peuple, la présente loi devient caduque de plein droit.
Un référendum lancé contre la loi portant modification de la LCdir a abouti le 9 décembre 2010.
Le 28 septembre 2010, le Grand Conseil a adopté un contre-projet à l'initiative populaire "Pour un nombre approprié de structures d'accueil de qualité", sous la forme d'une loi sur l'accueil des enfants (LAE). Par décret du 13 octobre 2010, publié dans la Feuille officielle du 15 octobre 2010, le Conseil d'Etat a soumis au peuple l'initiative et le contre-projet précités. La LAE comprend un art. 51 dont les alinéas 1 et 3 ont la teneur suivante:
1 La présente loi entre en vigueur le 1er janvier 2011 simultanément à la loi portant modification de la loi sur les contributions directes (LCdir; imposition des personnes morales), adoptée par le Grand Conseil le 1er septembre 2010.
3 En cas de refus par le peuple en votation populaire de la loi du 1er septembre 2010 mentionnée à l'alinéa 1, la présente loi devient caduque de plein droit.
B. Par arrêté du 2 février 2011, publié le 4 février suivant dans la Feuille officielle, le Conseil d'Etat du canton de Neuchâtel a convoqué les électeurs pour la votation cantonale du 3 avril 2011. A teneur de cet arrêté, le scrutin porte sur les deux objets suivants:
1) la loi du 1er septembre 2010 portant modification de la loi cantonale sur les contributions directes (LCdir; imposition des personnes morales);
2) l'initiative législative populaire cantonale "Pour un nombre approprié de structures d'accueil de qualité" et le contre-projet du Grand Conseil sous forme d'une loi sur l'accueil des enfants (LAE).
C. Patricia de Pury et Benoît Couchepin - résidant tous deux dans le canton de Neuchâtel - ont contesté cet arrêté de convocation auprès de la Chancellerie d'Etat du canton de Neuchâtel, qui a déclaré la réclamation irrecevable par décision du 24 février 2011. Cette autorité a considéré en substance que, même si la réclamation visait l'organisation de la votation cantonale, la contestation portait en réalité sur des dispositions légales adoptées par le Grand Conseil, autorité qui lui était hiérarchiquement supérieure et dont elle ne pouvait pas remettre en cause les décisions. Elle ne pouvait pas non plus se saisir d'un recours contre l'arrêté du Conseil d'Etat, un tel acte ne pouvant pas faire l'objet d'un recours auprès de la Cour de droit public du Tribunal cantonal.
D. Par acte du 4 mars 2011, Patricia de Pury et Benoît Couchepin forment un recours en matière de droit public, par lequel ils demandent au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêté de convocation du 2 février 2011, ainsi que les alinéas 5 et 6 de l'art. 3 de la loi portant modification de la LCdir et les alinéas 1 et 3 de l'art. 51 LAE. Ils requièrent en outre l'effet suspensif.
Le Conseil d'Etat et le Grand Conseil se sont déterminés en s'opposant à l'octroi de l'effet suspensif et en concluant sur le fond au rejet du recours dans la mesure où il est recevable.

Considérant en droit:
1. Le Tribunal fédéral examine d'office et librement la recevabilité des recours qui lui sont soumis (<ref-ruling> consid. 1 p. 43; <ref-ruling> consid. 1 p. 331 et les arrêts cités).
1.1 En vertu de l'art. 82 let. c LTF, le Tribunal fédéral connaît des recours en matière de droit public concernant le droit de vote des citoyens ainsi que les élections et votations populaires. Cette disposition reprend la règle de l'art. 85 let. a OJ et permet de recourir contre l'ensemble des actes affectant les droits politiques (Message concernant la révision totale de l'organisation judiciaire fédérale du 28 février 2001, FF 2001 4118). Le recours en matière de droits politiques peut être dirigé contre un acte préparatoire tel que la convocation des électeurs à une votation, lorsque la constitutionnalité de cette dernière est contestée (<ref-ruling> consid. 2 p. 363). Tel est le cas en l'espèce: les recourants estiment que la manière dont les questions seront soumises aux électeurs viole la liberté de vote garantie par l'art. 34 Cst.
1.2 Le recours au Tribunal cantonal n'est pas recevable contre les décisions du Grand Conseil ou du Conseil d'Etat, en vertu de l'art. 134 al. 3 de la loi cantonale sur les droits politiques (LDP; RSN 141). Le canton de Neuchâtel n'a donc pas prévu de voie de recours contre les actes du gouvernement susceptibles de violer les droits politiques, ce qui n'est pas contraire à l'<ref-law>. Par conséquent, le recours est ouvert directement auprès du Tribunal fédéral contre l'arrêté du Conseil d'Etat du 2 février 2011. Les recourants concluent également à l'annulation partielle de la LAE et de la loi portant modification de la LCdir. Dans la mesure où ces lois n'ont pas été définitivement adoptées, elles ne constituent pas des actes normatifs attaquables au sens de l'<ref-law>. Les conclusions y relatives sont dès lors prématurées (cf. <ref-ruling> consid. 1d p. 162; <ref-ruling> consid. 1b p. 293 et les références).
1.3 Citoyens actifs dans le canton de Neuchâtel, les recourants ont la qualité pour recourir en cette matière (<ref-law>). Même s'ils sont à l'origine du référendum et membres du comité d'initiative, ils n'en sont pas moins légitimés à contester un scrutin qu'ils considèrent comme contraire à la liberté de vote. On ne saurait, comme le font le Grand Conseil et le Conseil d'Etat, mettre en doute leur bonne foi ou leur légitimation sur ce point.
1.4 Pour le surplus, le recours est interjeté en temps utile et dans les formes requises. Il est recevable au regard des art. 42, 90 et 100 al. 1 LTF.
2. Les recourants se plaignent d'une violation de l'art. 34 al. 2 Cst. Ils soutiennent notamment que la manière dont les objets de la votation cantonale sont soumis aux citoyens restreint leur liberté de vote et qu'elle n'est pas conforme à la règle de l'unité de la matière.
2.1 De manière générale, la liberté de vote garantie par l'art. 34 Cst. exige que les votations et élections soient organisées de telle manière que la volonté des électeurs puisse s'exercer librement, notamment sans pression ni influence extérieure (<ref-ruling> consid. 2 p. 293; <ref-ruling> consid. 5 p. 192; <ref-ruling> consid. 3 p. 141). Cela implique en particulier une formulation simple, claire et objective des questions soumises au vote; celles-ci ne doivent pas induire en erreur, ni être rédigées dans des termes propres à influer sur la décision du citoyen (<ref-ruling> consid. 2 p. 294; <ref-ruling>). Chaque électeur doit pouvoir se former son opinion de la façon la plus libre possible, et exprimer son choix en conséquence (<ref-ruling> consid. 5.1 p. 132 et les références).
2.2 L'exigence d'unité de la matière découle de la liberté de vote et, en particulier, du droit à la libre formation de l'opinion des citoyens et à l'expression fidèle et sûre de leur volonté (art. 34 al. 2 Cst.). Elle interdit de mêler, dans un même objet soumis au peuple, plusieurs propositions de nature ou de but différents, qui forceraient ainsi le citoyen à une approbation ou à une opposition globales, alors qu'il pourrait n'être d'accord qu'avec une partie des propositions qui lui sont soumises. Il doit ainsi exister, entre les diverses parties d'un objet soumis au peuple, un rapport intrinsèque ainsi qu'une unité de but, c'est-à-dire un rapport de connexité qui fasse apparaître comme objectivement justifiée la réunion de plusieurs propositions en une seule question soumise au vote (<ref-ruling> consid. 3 p. 195; <ref-ruling> consid. 2.3 p. 371, 381 consid. 2.1 p. 384; <ref-ruling> consid. 3.2 p. 197 et les arrêts cités). L'unité de la matière est une notion relative qui doit être appréciée en fonction des circonstances concrètes (<ref-ruling> consid. 2.3 p. 385; <ref-ruling> consid. 4 p. 70 ss).
Le principe de l'unité de la matière vaut également dans une certaine mesure lorsqu'un contre-projet est opposé à une initiative populaire. Il faut en effet que les deux objets soient en rapport étroit et qu'ils concernent la même matière (<ref-ruling> consid. 5b p. 55; <ref-ruling> consid. 6 p. 58 ss et les références; cf. arrêts 1C_22/2010 du 6 octobre 2010 consid. 2.3; 1C_103/2010 du 26 août 2010 consid. 3.4; YVO HANGARTNER/ANDREAS KLEY, Die demokratischen Rechte in Bund und Kantonen der Schweizerischen Eidgenossenschaft, 2000, p. 984 s.; CRISPIN HUGENSCHMIDT, Einheit der Materie - überholtes Kriterium zum Schutze des Stimmrechts?, thèse Bâle 2000, p. 134 ss et les références).
3. En l'occurrence, le Conseil d'Etat neuchâtelois a convoqué les électeurs pour qu'ils se prononcent sur deux objets en apparence distincts, le premier étant une modification de la loi cantonale sur les contributions directes (LCdir) et le second l'initiative populaire "Pour un nombre approprié de structures d'accueil de qualité" et son contre-projet sous la forme d'une loi sur l'accueil des enfants (LAE).
3.1 Cette présentation du scrutin en deux parties séparées ressort à la fois de l'arrêté de convocation du 2 février 2011 et de la brochure explicative distribuée aux électeurs, qui classe les questions posées en "objet 1" et "objet 2". Il s'avère cependant que cette distinction est artificielle, dès lors que la loi portant modification de la LCdir ("objet 1") et la LAE (partie de l'"objet 2") sont liées par des clauses prévoyant qu'elles ne peuvent être acceptées qu'ensemble. L'art. 3 al. 5 et 6 de la loi portant modification de la LCdir prévoit en effet que la promulgation et l'entrée en vigueur de la loi sont subordonnées à l'acceptation de la LAE, faute de quoi la loi serait caduque de plein droit. De même, à teneur de l'art. 51 al. 1 et 3 LAE, les deux lois doivent entrer en vigueur simultanément, un refus par le peuple de la loi portant modification de la LCdir entraînant la caducité de la LAE. La brochure explicative insiste sur cet aspect, en titrant: "Deux objets étroitement liés: l'un n'ira pas sans l'autre" et en exposant que "si l'une des lois ici proposées est refusée par le peuple, l'autre ne pourra pas non plus être mise en vigueur, même si elle a été acceptée".
3.2 Le lien établi entre l'"objet 1" et une partie de l'"objet 2" complique l'expression de la volonté des électeurs, qui doivent encore répondre à une question subsidiaire les appelant à choisir entre l'initiative et le contre-projet au cas où ces deux objets seraient acceptés. Si la majorité optait pour l'initiative, cela entraînerait la caducité non seulement du contre-projet, mais également de la loi portant modification de la LCdir. De même, si la majorité optait pour le contre-projet et que la loi portant modification de la LCdir était refusée, l'initiative et le contre-projet se verraient tous deux rejetés, quand bien même la majorité se serait exprimée en leur faveur. Dans ces deux hypothèses, deux objets approuvés par la majorité des citoyens seraient rejetés par le jeu des liens entre les lois soumises au vote. Le citoyen ne peut donc pas exprimer son vote librement dans toutes les hypothèses et il devient difficile pour lui de prévoir à quel résultat conduira un "oui" glissé dans l'urne ou l'effet de son choix subsidiaire entre l'initiative et le contre-projet.
A cela s'ajoute le fait que les explications données aux électeurs sont de nature à créer une certaine confusion en ce qui concerne l'initiative populaire. En effet, à la lecture de la brochure explicative, le citoyen pourrait croire à tort qu'il faut accepter la modification de la LCdir pour faire passer l'initiative, en raison notamment du titre selon lequel l'"objet 1" et l'"objet 2" sont étroitement liés et ne peuvent "aller l'un sans l'autre". Or, cette affirmation n'est que partiellement vraie, puisque l'approbation de l'initiative - qui est une partie de l'"objet 2" - est indépendante de l'"objet 1".
En définitive, il ressort manifestement des cas de figure envisagés ci-dessus que l'expression fidèle et sûre de la volonté des électeurs n'est pas garantie.
4. La manière dont le scrutin est présenté est aussi problématique au regard de la liberté de vote, en tant qu'elle contraint certains électeurs à approuver une loi dont ils ne voudraient pas, afin de faire adopter l'autre loi. Ainsi, le citoyen favorable à la modification de l'imposition des entreprises devrait approuver la loi sur l'accueil des enfants même s'il ne le souhaite pas, et vice versa. Certes, il n'est pas rare que l'électeur doive faire des compromis et qu'il ne soit pas nécessairement d'accord avec tous les aspects d'une loi qui lui est soumise. Il doit néanmoins être en mesure de faire une appréciation globale de l'objet de la votation, pour décider s'il est d'accord avec les buts poursuivis et les moyens mis en oeuvre pour les atteindre. Une telle appréciation n'est pas possible si les divers aspects de l'objet en question sont trop disparates et qu'ils visent des objectifs trop différents. C'est précisément pour cette raison que la jurisprudence a développé l'exigence de l'unité de la matière. Or, dans la mesure où les lois litigieuses ont été liées de manière à former un tout, que les citoyens doivent accepter ou refuser en bloc, elles doivent respecter cette exigence.
4.1 La loi portant modification de la LCdir et la LAE sont présentées aux électeurs comme le fruit d'un nouveau "contrat social", visant à améliorer les conditions-cadres offertes par le canton à son économie. On ne discerne toutefois pas de points de convergence entre ces deux lois, adoptées séparément le 1er septembre et le 28 septembre 2010. La loi portant modification de la LCdir relève uniquement du droit fiscal, à savoir de l'imposition des personnes morales. Elle ne partage manifestement pas les buts de la LAE et elle ne mentionne cette loi que dans la clause formelle prévoyant que toutes deux doivent être acceptées ensemble. Quant à la LAE, elle a été conçue comme un contre-projet à l'initiative "Pour un nombre approprié de structures d'accueil de qualité" et elle tend essentiellement à encourager le développement de l'accueil extrafamilial et à garantir la qualité et l'universalité de celui-ci (art. 1 LAE). Elle ne se réfère à la loi portant modification de la LCdir que dans la clause liant le sort de ces deux lois pour la votation populaire litigieuse. Ainsi, les deux lois soumises ensemble au vote ne sont jointes que par des clauses de nature formelle et elles ne partagent rien d'un point de vue matériel. Cela vaut en particulier pour le financement des mesures d'accueil des enfants: la loi portant modification de la LCdir ne prévoit pas l'affectation d'une partie de l'impôt à cet effet, et la LAE règle le financement par d'autres biais. La LAE prévoit certes une participation des employeurs (art. 14 ss LAE), mais à côté d'autres sources de financement sans rapport direct avec la fiscalité des entreprises, à savoir une participation de l'Etat, des communes et des représentants légaux. En conclusion, aucun rapport intrinsèque entre les deux lois en cause ne peut être dégagé de leur texte, si ce n'est par les dispositions prévoyant qu'elles doivent être adoptées toutes les deux.
4.2 Les autorités cantonales expliquent que la décision de joindre l'adoption de ces deux lois est le résultat d'une négociation préalable qui a été menée entre partenaires politiques et sociaux. Certes, de telles négociations sont concevables et elles peuvent conduire une force politique à accepter une loi qui ne la convainc pas entièrement, afin d'être soutenue dans un autre dossier. Il ne faut toutefois pas perdre de vue que l'électeur est dans une position différente: il n'est pas en mesure de négocier pour obtenir un avantage en échange d'un compromis, mais il ne peut qu'accepter ou refuser l'objet qui lui est soumis. Or, si l'acceptation d'une partie de cet objet implique des concessions dans un domaine complètement différent, l'électeur ne peut plus exprimer sa volonté librement.
Le seul rapport entre la LAE et la loi portant modification de la LCdir semble résider dans la volonté d'améliorer les conditions-cadres de l'économie cantonale, par une fiscalité plus avantageuse pour les entreprises et par une amélioration de l'accueil des enfants. Ce n'est manifestement pas suffisant pour fonder un rapport de connexité étroit entre les lois en question: l'amélioration de l'attractivité du canton est un objectif qui peut être visé par de nombreuses autres lois, touchant les domaines les plus variés.
En définitive, la relation entre la LAE et la loi portant modification de la LCdir est trop vague pour que l'on puisse admettre qu'elles font partie d'un même projet. Ces lois ne sont pas de même nature et elles ne poursuivent pas le même but, de sorte que leur réunion pour la votation populaire prévue n'apparaît pas objectivement justifiée.
4.3 Enfin, le procédé consistant à lier les deux lois en cause est également problématique du point de vue de l'initiative et du contre-projet qui lui est opposé. En effet, l'électeur qui veut opter pour le contre-projet à l'initiative doit également approuver la loi portant modification de la LCdir, ce qui a pour conséquence d'étendre le contre-projet à cette autre loi. Or, le principe de l'unité de la matière doit également être pris en considération à cet égard; il faut en tout cas que l'initiative et son contre-projet soient en rapport étroit et qu'ils concernent la même matière (cf. supra consid. 2.2 in fine). Il est dès lors contraire à ce principe de lier au contre-projet proprement dit un objet de nature différente, de telle manière que l'électeur se trouve forcé d'accepter les deux propositions alors qu'il pourrait n'être d'accord qu'avec une seule (cf. arrêt 1C_103/2010 du 26 août 2010 consid. 3.4).
5. En conclusion, la manière dont les objets de la votation cantonale du 3 avril 2011 sont présentés ne permet pas une expression fidèle et sûre de la volonté des électeurs et elle porte atteinte à la liberté de vote. Une éventuelle scission des objets litigieux n'est pas possible en l'espèce, dans la mesure où le lien entre les différents objets est inscrit dans les lois elles-mêmes. Il serait au demeurant contraire à la volonté du législateur de soumettre ces lois au vote séparément, sans lui donner l'occasion de revenir le cas échéant sur les compromis qui l'avaient conduit à lier ces lois. Quant à l'initiative, elle ne saurait être soumise au vote seule dès lors que le Grand Conseil a décidé de lui opposer un contre-projet, conformément à l'art. 110 al. 2 let. b LDP/NE. Le seul moyen permettant d'assurer le respect des droits politiques garantis par l'art. 34 Cst. est donc l'annulation de l'arrêté de convocation des électeurs.
6. Il s'ensuit que le recours doit être admis. L'arrêté de convocation des électeurs pour la votation cantonale du 3 avril 2011 est annulé. Il n'y a pas lieu de percevoir des frais judiciaires (<ref-law>). Les recourants, qui obtiennent gain de cause avec l'assistance d'un avocat, ont droit à des dépens, à la charge de l'Etat de Neuchâtel (art. 68 al. 1 et 2 LTF). Le présent arrêt rend sans objet la demande d'effet suspensif présentée par les recourants.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis et l'arrêté du Conseil d'Etat du canton de Neuchâtel du 2 février 2011, convoquant les électeurs pour la votation cantonale du 3 avril 2011, est annulé.
2. Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
3. Une indemnité de 2'000 fr. est allouée aux recourants à titre de dépens, à la charge de l'Etat de Neuchâtel.
4. Le présent arrêt est communiqué au mandataire des recourants, ainsi qu'au Grand Conseil et au Conseil d'Etat du canton de Neuchâtel.
Lausanne, le 24 mars 2011
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Fonjallaz
Le Greffier: Rittener