Загальна інформація
Застосування
У цьому досліді спостерігають, наскільки й якими своїми частинами рослина реагує на силу тяжіння.
При цьому особливу увагу звертають на те, як поводиться рослина при змінах сили тяжіння за допомогою центрифуги. Для цього розглядають напрямки росту пагона й кореня.
Схема досліду
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Учні та студенти мають усвідомлювати, що в центрифузі, яка рухається, вектор сили тяжіння зі зростанням швидкості наближається до горизонталі.
Принцип
Головний пагін рослини йде за вертикаллю проти сили тяжіння (негативний геотропізм), тоді як головний корінь росте в напрямку сили тяжіння (позитивний геотропізм).
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Учні та студенти дізнаються, як зміна сили тяжіння за допомогою центрифуги впливає на ріст кореня й пагона.
Завдання
Учні та студенти вимірюють орієнтацію пагона й коренів під впливом відцентрових сил, які менші, рівні або більші за силу тяжіння. Для цього вони вирощують сіянці соняшнику в барабані, що обертається. Цей дослід виконують із різними відцентровими силами, змінюючи швидкість обертання двигуна барабана.
Інша інформація (3/3)
Напрямок кореня
Спостереження та результати
Очікувану орієнтацію пагона й кореня для кожної з чотирьох досліджуваних частот обертання обчислюють за паралелограмом сил на основі сили тяжіння та відцентрової сили (рис. ліворуч). Виміряна орієнтація пагона й кореня (середнє значення з 8 вимірювань кута на кожні об/хв) виявляється в доброму збігу з обчисленим значенням. Як видно з рисунка, зі зростанням відцентрового прискорення зародкові рослини дедалі сильніше нахиляються в напрямку диска, що обертається, причому пагін спрямований до центру, а корінь - від центру.
Правила безпеки
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Головний пагін рослини йде за вертикаллю проти сили тяжіння (негативний геотропізм), тоді як головний корінь росте в напрямку сили тяжіння (позитивний геотропізм).
Якщо рослину втримувати в горизонтальному положенні, що обертається, напрямок росту пагона й кореня через це змінюється.
Силу тяжіння та відцентрову силу, що виникає внаслідок обертання, рослина, вочевидь, сприймає як однакові. Обидві сили чинять силу тиску на зерна крохмалю, наявні в клітинній плазмі. Ці зерна, імовірно, виконують роль статолітів (так само, як у тварин) для розпізнавання подразника сили тяжіння. Лише ці ще здатні до росту зони пагона й кореня можуть реагувати на цей подразник, бо геотропічна поведінка ґрунтується на ростових рухах.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Смуговий барабан | 65976-00 | 1 | 2 | Центрифужна вкладка | 65976-10 | 1 | 3 | Двигун із тримачем для дисків | 11614-00 | 1 | 4 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 | 5 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 1 | 6 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 1 | 7 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 8 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 | 9 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=500 мм | 02032-00 | 2 | 10 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 | 11 | Мензурка, висока, 50 мл | 46025-00 | 10 |
|---|
Складання та виконання
Складання та виконання - частина 1
Складання
- Смуговий барабан закріплюють в одному з отворів основи штатива, а штативні стрижні завдовжки 500 мм вставляють в основу збоку (рис. «Схема установки» на слайді 2).
- Штативний стрижень завдовжки 250 мм закріплюють у другому отворі основи штатива. Двигун затискають на цьому штативному стрижні за допомогою прямокутного затискача так, щоб шків двигуна був на тій самій висоті, що й дно барабана.
- Потім закріплюють і натягують привідний пас. Щоб відстань між двигуном і барабаном лишалася сталою, штативні стрижні, вставлені збоку основи штатива, надійно закріплюють жовтими важелями.
- Двигун під'єднують двома з'єднувальними кабелями до виходу струму джерела живлення. Напругу спершу встановлюють на 0 В / 2 А і вмикають.
Складання та виконання - частина 2
Виконання (1/2)
- У кожну з 8 мензурок висаджують насінину або проросток соняшнику й заповнюють мензурку до краю ґрунтом для рослин. Мензурки вставляють в отвори центрифужної вкладки так, щоб край був спрямований точно до середини диска. Знявши штативний стрижень, що виступає з барабана, центрифужну вкладку разом із мензурками кладуть у барабан. Важливо стежити, щоб центрифужна вкладка була розташована точно в горизонтальній площині.
- Напругу джерела живлення встановлюють так, щоб барабан обертався приблизно з частотою 60 об/хв. Відцентрове прискорення a за цієї швидкості обертання відповідає половині прискорення вільного падіння g. Найпростіший спосіб визначити швидкість обертання - закріпити шматок шнура в одному місці на краю барабана так, щоб він при кожному оберті барабана торкався руки експериментатора.
- Насінини чи проростки соняшнику зазнають прискорення в центрифузі протягом кількох днів. Оскільки ґрунт під час центрифугування швидко пересихає, мензурки треба щонайменше раз на день ретельно поливати.
Складання та виконання - частина 3
Виконання (2/2)
- Коли проростки досягнуть довжини близько 3 см, дослід зупиняють і мензурки виймають із центрифужної вкладки. Нахил пагона в кожній мензурці одразу вимірюють гоніометром (кутоміром) і записують. Так само визначають положення кінчика кореня й використовують його для визначення напрямку росту коренів.
- Дослід повторюють за частот обертання барабана 85 об/хв (= 1 g), 120 об/хв (= 2 g) і 150 об/хв (= 3 g), щоразу з використанням свіжих насінин або проростків.
Схема досліду
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання