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【初中生物】用不锈钢温度传感器探究不同温度的水中植物叶片表面气泡的差异


  在七年级上册的生物课本的第三单元——生物圈中的绿色植物,我们学习了关于植物的相关知识。


一、知识点回顾

  在第三章——绿色植物与生物圈的水循环中,我们学习了叶片的结构。叶片是由表皮、叶肉、叶脉三部分组成的。我们都知道植物能够吸收二氧化碳并且释放氧气,这都得益于叶片里的气孔。气孔是植物蒸腾作用的“门户”,也是气体交换的“窗口”。


那么,如何不通过显微镜观测到气孔的存在呢?课本上给大家提供了一个实验方法——把叶片放入水温为70℃的水里,观察叶片表面是否有气泡产生,是正面多还是反面多。


 在这个实验里,为了防止水温过高或者较低,我们需要实时监测水温。那该如何做呢?这就要用到我们的数字化实验仪器——不锈钢温度传感器了!


二、实验装置

  实验用品:不锈钢温度传感器、数据传感器、电脑、数据采集软件、1L烧杯、铁架台、若干叶片。



如下图搭建装置。


我们选取了三种植物的叶片,分别是发财树叶片、蔷薇科植物叶片、百合花叶片。首先我们可以观察下叶片的结构,它们的共同点是——叶片都是由表皮、叶肉、叶脉三部分组成。


三、实验步骤

  待水温为70℃左右,我们分别将三种叶片慢慢放入烧杯中。


四、实验总结

  根据以上实验现象,我们发现三种叶片在70℃水中均在叶片表面产生了气泡,并且气泡多存在于叶片的背面而不是正面。

  我们由此推测,叶片里是有气孔的,并且叶片的上表皮的气孔少于下表皮的,所以气泡多分布于叶片背面。

五、疑问与思考

1、书本上直接说这个实验是在70℃水温下将叶片放入水中,那么,为什么是70°呢?而不是80℃、100℃或者50℃呢?

不如,我们来试试看,在其他温度的水温下,将叶片放入,会有什么现象呢?

  首先,我们在50℃左右的水温下放入叶片,观察现象。


我们发现,在50℃左右的水温下,叶片放入后,并无明显气泡产生。


那来试试在80℃~90℃之间的水温吧,看看会是什么现象。


 我们发现,同样会有气泡产生,但是叶子很快就因为温度过高而蔫了,不是很稳定,不易于观察。


那么,水温接近100℃时会怎么样呢?为此,我们准备了酒精灯,持续加热烧杯中的水,并往其中放下叶片。观察现象。



我们可以看到,在水温超过90℃的环境里,放入叶片,其表面会迅速有大量气泡,这些气泡有部分是叶片本身产生的,也有许多是因为接近沸腾的水中的气泡附着在叶片上的。与此同时,叶片很快就会颜色变深,蔫了。在90℃的水温环境里,叶片的现象也是极其不稳定的。


  通过对比了其他三个水温环境下的叶片气泡现象,我们发现还是70°的水温最适合实验观察。

六、知识拓展

  在本单元“开花与结果”小节里,我们学习了花的结构。这次做实验用的叶片是百合花的,那我们就对照一下百合花,来观察一下它的结构吧!


桃花的基本结构图如下。



 我们观察一下百合花的结构。


 思考:

1、百合花的柱头上常常充满粘液,这是为什么呢?


答:书上描述了玉米、水稻、小麦的花的柱头常常有分叉和粘液,这样更加容易受粉。百合花柱头的粘液也是为了让柱头更好地接受花粉。


2、通常,我们买回来百合花装饰室内,都会被叮嘱:在百合花完全开花前最好剪掉其橘红色的的花药,这样可以使得百合花开得时间更长一些。这是为什么呢?


答:第一是因为,花药成熟后会自然裂开,散发出花粉。摘掉花药是为了防止橘红色的花药里的花粉弄脏花瓣;

第二是因为,如果花粉落到柱头上,在柱头粘液的刺激下开始萌发,长出花粉管。花粉管穿过花柱,进入子房,一直到达胚珠。胚珠里的卵细胞,与来自花粉管中的精子精子结合,形成受精卵。受精完成后,雄蕊、花柱、柱头、花瓣都完成了“历史使命”,因而会纷纷凋落。剪去花药可以延缓这一过程,从而使得百合花开得更久一些。


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