蒸腾计(potometer)测量的是:枝条吸水时,气泡沿细管移动了多远。你用距离除以时间得到速率,比较各个条件,然后说明这个装置无法显示什么。这个课题常配上表格、图表或带标注的装置图出现。
如何读这组数据?
蒸腾计的设置是:枝条吸水会把气泡沿细管拉动。枝条吸水越快,气泡移动越快。每次都按这四步走。
- 找出改变了什么、保持不变什么。 被改变的因素是自变量。相同的枝条、时间和温度是受控的。
- 用重复的读数计算平均值。
- 计算速率:平均距离除以时间。
- 比较各个速率,并用蒸腾作用解释差异。
例题详解
下面的数据是为教学而虚构的。一根枝条装在蒸腾计上,毛细管(capillary)直径为 1.0 mm。每种条件下记录 5 分钟内气泡的移动距离,各做三次。
| 条件 | 第 1 次 (mm) | 第 2 次 (mm) | 第 3 次 (mm) |
|---|---|---|---|
| 无风 | 24 | 26 | 25 |
| 开风扇 | 58 | 62 | 60 |
第一步,平均值: 无风是 (24 + 26 + 25) ÷ 3 = 75 ÷ 3 = 25 mm。开风扇是 (58 + 62 + 60) ÷ 3 = 180 ÷ 3 = 60 mm。
第二步,速率: 无风是 25 ÷ 5 = 每分钟 5 mm。开风扇是 60 ÷ 5 = 每分钟 12 mm。
第三步,比较: 风扇下的速率是无风时的 12 ÷ 5 = 2.4 倍。
第四步,解释: 流动的空气把水蒸气从叶旁带走,梯度更陡,所以枝条蒸腾更快,吸水也就更快。
第五步,风扇条件下的体积: 半径是 0.5 mm,所以面积是 π × 0.5² = 0.785 mm²(3 位有效数字)。5 分钟内的体积是 0.785 × 60 = 47.1 mm³(3 位有效数字),体积速率是 47.1 ÷ 5 = 每分钟 9.42 mm³。
检查: 9.42 ÷ 0.785 = 每分钟 12 mm,与第二步吻合。
有哪些局限?
蒸腾计测的是吸水量,而吸水量只是蒸腾量的估计。请理解每一点的原因,不要死背。
- 一部分水用于光合作用,一部分留在细胞内保持挺立,所以吸水量比失去的水略多。
- 枝条是被切下来的,它的木质部可能受损或堵塞,而且没有根。
- 接口漏水或进入空气,可能让气泡移动或停止不动。
- 实验期间温度或光照等条件可能变动。
- 一根枝条只是一个样本,另一根枝条的表现可能不同。
要留意的错误
常见的失误是写“蒸腾计测量蒸腾作用”。
错误答案: 气泡移动了 60 mm,所以枝条蒸腾了 60 mm 的水。
气泡显示的是吸水量而不是失水量,而且距离不是体积。
改正的方法是写成“吸水量,用作蒸腾量的估计”;如果题目要求,就用细管的横截面积把距离换算成体积。
自我检测
先自己做,再打开答案。
1. 三次 2 分钟的实验中,气泡分别移动了 18 mm、21 mm 和 21 mm。求平均距离和平均速度。
查看答案
平均距离 = (18 + 21 + 21) ÷ 3 = 60 ÷ 3 = 20 mm。速度 = 20 ÷ 2 = 每分钟 10 mm。
2. 给出两个方法,使“无风”与“风扇”的比较更公平。
查看答案
使用同一根枝条,或叶面积相近的枝条,并使两种条件下的温度和光照相同。计时前先让枝条稳定,并使用相同的时间长度。
3. 一位学生说气泡移动得更多,证明植物失去了更多的水。请给出一个理由说明这个结论需要谨慎。
查看答案
气泡显示的是吸水量,而这些水有一部分用于光合作用或留在细胞内。吸水量只是估计,不是蒸腾失水的精确测量。
下一步
测完蒸腾作用,下一步要弄清水和糖各走哪种组织,请看区分木质部与韧皮部的运输。混合题在植物运输练习题组里,而错题记录与重测清单是记录计算失误的好地方。
数据题里,写局限和改进的句子最难拿分。生物线上一对一补习老师会用新数据陪你练习,直到你能用自己的话写出来。