高中物理 第三章 液体 第2节 毛细现象与植物饮水素材 鲁科版选修3-3（通用）

高中物理 第三章 液体 第2节 毛细现象与植物饮水素材 鲁科版选修3-3（通用）

毛细现象与植物饮水 ‎ 毛细作用，是液体表面对固体表面的吸引力。毛细现象在生物学中有广泛的应用，如动植物的毛细血管，锄松土壤以破坏土壤的毛细管，减少表面水分的蒸发等。本文就部分毛细现象实验与植物体的毛细现象实验进行对比，以此了解物理学与生物学综合的意义。‎ ‎1、根和茎的毛细现象 根是维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分。由主根及其许多侧根构成根系。主要的功能是为了固着植物体和支持地上部，并从土壤中吸收水和溶于水中的无机养料，亦有运输、贮存和合成某些有机物质的功能，并能向外分泌代谢废物。根尖表皮细胞向外突出的毛状物称为根毛，是根吸收水分和无机盐的主要部分。‎ 由于根的上述功能，在进行植物吸收水分的教学时，一般用有根的凤仙花进行吸收水分实验；将凤仙花插入有红墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用脱脂棉堵塞，以减少蒸发。静置十多小时后，首先观察液面的下降。为了说明植物吸收水分导致液面下降，可以进行对照实验，几只杯子的水同样多，水面滴入同样多的植物油，并都用脱脂棉塞住瓶口，经过同样长的时间后，插有凤仙花的瓶子水面下降更明显。还可观察凤仙花的叶子和茎，剪断或揭去表皮，可以看到红色墨水已沿茎的表皮上升。后者只需几个小时。‎ 事实上，直接用茎来做实验，同样可以看到红色墨水上升的现象。茎是维管植物由胚芽发育而来的体轴部分。其主要功能出是输导及支持。如果我们用蚕豆、油菜、葱、柳枝、松树及菊花的茎等，插入到红色水中，几个小时后，就可以在茎的表皮下观察到水的上升现象，在花瓣和叶脉上也可见红色。‎ ‎2、植物的蒸腾作用 植物体能由根、茎输送水分，主要由根床（地下水的压力）、毛细现象和蒸腾作用。大气压由于互相抵消，不应是主要原因。‎ 蒸腾作用主要是由叶下表面的气孔产生。将密闭的塑料袋扎在植物的树叶上，在阳光下很快就会有大量水珠在塑料袋中形成。这一蒸发导致植物要不断地从根茎中输送水分。‎ 叶下表皮的气孔观察也是很有趣的活动。用蚕豆叶或葱叶，由刮胡刀片在叶背面浅浅划一小方块，再用及时贴揭下表皮，并用酒精洗（或用刀片刮）去叶绿体，然后直接贴到载玻片上，就可以用显微镜观察气孔了。‎ 叶的气孔在早晨张开的较大，中午太热，为了减少蒸发量，张开的小。为了观察气孔，显然应选择在早晨摘取的叶子。证明这一结论也是一项有趣的研究活动。在同一植株（如同一棵蚕豆植株）上，分别在早晨及中午摘取多片叶子，获得叶下表皮，并尽可能用同样处理方法，在显微镜下观察，结果是早晨的叶子气孔多且大。‎ 实验时，为了比较茎中存在的毛细现象与蒸腾作用的大小，进行对照实验：分别用剪去叶子和未剪去叶子的同一种植物的茎，插入同一个红色水的瓶中，结果，茎中都有红色水上升，而没有去掉叶子的茎上升的时间长。‎ 茎能传输水分与蒸腾作用有关，同时叶的气孔能进行蒸腾，也是通过叶的毛细现象来传输水分的。‎