植物的根与物质吸收

第一步：明确变量与预期现象。 自变量是外界溶液的浓度，因变量是叶片是否萎蔫；幼苗品种、大小、长势、液体体积、温度、光照都必须相同。甲的叶片挺立甚至更精神，乙的叶片明显萎蔫下垂。第二步：用浓度差解释。 甲中清水浓度小于根毛细胞液浓度，根吸水；乙中 $15\%$ 食盐水浓度大于细胞液浓度，根失水，失水多于吸水，细胞液泡缩小，叶片就蔫了。

第三步：设计一个「能救回来」的追加实验。 把乙迅速取出、用清水冲洗根部后重新插入清水，若萎蔫较轻，一段时间后叶片可部分恢复挺立，进一步说明是失水而非中毒或死亡造成的萎蔫。第四步：说明本实验的意义。 它在实验室里重现了烧苗：肥料本身是营养，但浓度过高时，先起作用的不是「营养」而是「浓度」。

第一步：设计对照。 取两株大小相同的幼苗，甲保持根毛完整，乙用手指轻轻搓掉根毛（或在移栽时反复冲洗根部），分别插入等量的清水中，液面上滴一层植物油防止水面蒸发，其他条件相同。第二步：测量因变量。 每隔一段时间读出液面下降的高度（或称量容器总质量的减少量），下降越多说明吸水越多。

第三步：预期结果与结论。 甲的液面下降明显更多，说明根毛的有无直接影响吸水量，根毛区是吸收水分的主要部位。第四步：解释与延伸。 根毛使根的表面积大大增加，接触到的土壤溶液更多，吸水才快。为什么液面上要加植物油：排除水分自然蒸发这一干扰因素，保证液面下降全部由植物吸收造成——这是本实验最常考的细节。

第一步：写出依据的关系式。 溶质质量分数 $=\dfrac{\text{溶质质量}}{\text{溶液质量}} \times 100\%$，而溶液质量 $=$ 溶质质量 $+$ 溶剂质量。这一步不能省，第 1 问的分母里必须包含加进去的盐。

第二步：求需加的营养盐（第 1 问）。 设需加营养盐 $x\ \text{g}$，则 $\dfrac{x}{1000 + x} = 0.4\%= 0.004$。去分母得 $x = 0.004 \times (1000 + x) = 4 + 0.004x$，移项得 $0.996x = 4$，故 $x \approx 4.0\ \text{g}$。

第三步：求误配后的质量分数（第 2 问）。 溶液总质量 $= 1000 + 20 = 1020\ \text{g}$，质量分数 $=\dfrac{20}{1020} \times 100\% \approx 2.0\%$。第四步：判断吸水还是失水。 把 $2.0\%$ 与细胞液的 $0.9\%$ 比较，溶液浓度大于细胞液浓度，所以根毛失水，番茄会出现萎蔫，这正是水培中的「烧苗」。

第五步：求需加的水（第 3 问）。 加水只增加溶剂，溶质质量不变仍为 $20\ \text{g}$。设加水 $y\ \text{g}$，则 $\dfrac{20}{1020 + y} = 0.004$，得 $1020 + y = \dfrac{20}{0.004} = 5000$，故 $y = 3980\ \text{g}$。第六步：检验单位与合理性。 各量单位均为克，比值无单位；稀释后浓度由 $2.0\%$ 降到 $0.4\%$ 约为原来的五分之一，而溶液质量由 $1020\ \text{g}$ 增到 $5000\ \text{g}$ 约为原来的五倍，二者成反比，符合稀释规律。答：需加营养盐约 $4.0\ \text{g}$；误配后为 $2.0\%$，根会失水；需再加水 $3980\ \text{g}$。