DSE 生物｜植物运输备课指引（导师用）｜根毛吸收、木质部、蒸腾拉力与蒸腾速率计算

2026-11-04

学生识讲“水由根上去叶”，但一问“水不系要用力推上去什么”就答不出。这一堂要给他们一个负压：蒸腾拉力。

本堂目标　学生能够：① 解释根毛如何增加吸收表面积并以水潜能梯度说明水流入；② 说明木质部的水柱靠内聚力与张力上升；③ 用气泡计数据算蒸腾速率；④ 指出光、湿度、风、温度如何改变速率。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
扩散	物质由哪边走到哪边	高浓度到低浓度
水潜能	纯水的水潜能是多少	0，溶液为负
细胞结构	植物细胞壁有什么作用	防止过度吸水破裂

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–8 分	水的路径	根毛→皮层→木质部→叶	画出四个位置
8–20 分	根毛与水潜能	表面积大、细胞液负值	算一根根毛面积
20–34 分	木质部与蒸腾拉力	内聚力、张力、连续水柱	用饮管比喻
34–46 分	气泡计计算	体积除以时间	算出 0.28 cm³/h
46–54 分	影响速率的因素	光、湿度、风、温度	设计对照实验
54–60 分	离场检查	三题收回即批	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：根毛：把表面积做大

根毛是表皮细胞的伸长，直径约 10 µm、长约 200 µm 时，单根表面积约 2πrL，即约 12566 µm²。表面积大，扩散与渗透就快。水由土壤（水潜能接近 0）流向根毛细胞（细胞液有溶质，水潜能为负值），矿物离子则多数要主动运输，逆浓度梯度。
导师做法：叫学生比较“一条根”与“同一条根加根毛”的表面积，不需要背数字，但要讲出“为何多”。
木质部是死细胞、中空、无横壁，形成连续管道。叶肉细胞蒸腾失水后水潜能下降，向旁边的木质部吸水，产生张力；水分子之间的氢键提供内聚力，令水柱可以承受张力而不断，再加上附着力贴住管壁，整条水柱被“拉”上去。导师做法：用饮管吸饮品比喻，并强调“不系泵，系拉”。

气泡计：量气泡在毛细管移动的距离，体积＝πr²×距离。管半径 0.5 mm、5 分钟移动 30 mm，体积约 23.6 mm³，即每小时约 0.28 cm³。速率受光照（气孔开）、湿度（低＝快）、风（快）、温度（高＝快）影响。做对照时只可以改一个变数。问学生：如果把装置放在风扇前，气泡移动会快还是慢？为什么？

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
计算	蒸腾速率	体积除以时间，再换单位	0.28 cm³/h
解释	水为何能上升到叶	蒸腾拉力＋内聚力＋附着力	连续水柱
判断	哪个因素令速率上升	看气孔开合与蒸气压差	风大＝快
实验设计	对照组怎么设	只改一个变数，其余相同	光与暗两组

合理性检查（一定要教）：速率算完要检查单位：mm³ 换 cm³ 要除以 1 000，分钟换小时要乘 60。速率一定要为正，若算出负值代表气泡往回走（漏气或叶片已枯萎）。水潜能永远由高（较不负）流向低（较负），纯水为 0，不可能为正。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
半径 0.5 mm 管内移动 30 mm 的体积	约 23.6 mm³	πr²×距离
上题 5 分钟内的速率（cm³/h）	约 0.28 cm³/h	先换 cm³ 再乘 12
一根直径 20 µm、长 200 µm 根毛的表面积	约 1.26 × 10⁴ µm²	2πrL
风速增大对蒸腾速率的影响	加快	带走叶面水汽，加大蒸气压差

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
把蒸腾拉力讲成泵	答“根加压把水推上去”	“根压只够推矮草，大树靠叶拉，不系推。”
混淆木质部与韧皮部	答“糖由木质部运”	“木质部运水同矿物，韧皮部运糖，方向都不同。”
速率单位错	答“0.28 cm³/min”	“5 分钟系 0.024 cm³，换成每小时要乘 12。”
对照实验改两个变数	答“一组吹风一组黑暗”	“两样一齐改，就不知系边样令气泡快。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学生物章节索引（植物章）　重做本章两条气泡计题
导师备课指引总览　配搭光合作用一章

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
木质部运送什么	水与矿物离子	三题全对＝可进韧皮部
管半径 0.5 mm、5 分钟 30 mm 的速率	约 0.28 cm³/h	错一题＝重做单位换算
为何大树的水柱不会断	内聚力与附着力	错两题以上＝回到第一幕

09　导师常问

根压重要吗？

在矮小植物与夜间有作用，但大树主要靠蒸腾拉力。

气孔何时关闭？

缺水、黑暗或高二氧化碳时关闭，以减少失水。

为何要在同一叶片做对照？

不同叶片年龄与面积不同，会令速率不可比。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。