植物落葉哪個面朝上的多

一、課題來源

2007年9月的一個星期天，我和幾個伙伴趁著空閑，一起到萬象山去玩。玩累了，大家都坐在樹底下，一邊休息一邊說笑。

無意中，我撿起一片落葉拿在手上玩，玩著玩著，突發奇想：無論春天還是秋天，大部分的植物都要落葉，那么植物的落葉是哪個面朝上的多呢?不同植物的落葉都是這樣的嗎?植物落葉的朝向問題有什么科學道理?植物為什么要落葉?落葉原理有什么應用價值?

我們帶著這些問題，在老師的指導下，開始了探究活動。

二、探究的目的和意義

1 目的：

(1)探究為什么大多樹木的落葉都是背面朝上。

(2)探究影響落葉朝上的原因。

(3)探究植物落葉的原理應用。

(4)培養自己善于觀察敢于思考的能力。

(5)通過活動培養我們學科學、用科學、愛科學的情趣。

2，意義：

(1)親近大自然，了解大自然，感受大自然，體驗大自然。

(2)掌握探究性學習的方法、提高探究能力。

(3)經歷科學探究的一般過程、體驗科學探究的堅苦與樂趣。

(4)提高我們的綜合實踐能力。

三、探究計劃

(1)9月6日，校園圍墻外人行道，觀測、統計樟樹的落葉的朝向。

(2)9月10日，處州公園，觀測、統計其他植物的落葉的朝向。

(3)9月11日，校園操場，模擬落葉實驗，探究落葉原理的應用價值。

(4)9月12日至15日，查閱資料，分析植物落葉的不同朝向的原因。

(5)9月16日至20日，查閱資料，分析植物為什么要落葉。

(6)9月20日至30日，撰寫探究性學習報告。

四、概念的界定

樣本：在某種植物礴冠的底下，選取一塊長約一米長、寬約一米的地面上所有的該株植物落葉，作為一個樣本，分別統計正面朝上與背面朝上的數據。

落葉正面：是指葉的上表面，主要由上表皮細胞、柵欄組織、營養組織共同組成。

落葉背面：是指葉的下表面，主要由下表皮細胞、海綿組織、氣孔共同組成。

五、探究內容

(一)樟樹的落葉哪個面朝上多的?

1 提出問題：樟樹的落葉哪個面朝上多?

2 建立假設：

①樟樹的落葉可能是背面朝上的多；

②樟樹的落葉可能是正面朝上的多；

③樟樹的落葉可能是側面朝上的多；

④樟樹的落葉正面朝上和背面朝上可能是一樣多。

3 設計實驗方案：

根據上述的假設，我們對每種假設進行實驗檢驗。幾個同學利用午間休息時間，選取不同地段的三棵樟樹底下，分別選取了一個樣本，并對這個樣本內的所有落葉進行了完全的統計，統計落葉正面朝上的數量、落葉背面朝上的數量和側面朝上的數量。

4 收集證據：

通過對不同樣本的落葉統計中所獲得的數據記錄如下表所示：

5 驗證假設：通過上表，我們發現，樟樹落葉背面朝上占總樣本的62.6％，正面朝上的占總樣本的30.2％，側面朝上的占總樣本的7.2％。因此，我們得出的結論是：樟樹落葉是背面朝上的多，側面朝上的最少。

樟樹落葉是背面朝上的多，那么其他樹的落葉是否也是背面朝上的多呢?于是，我們開展了二次探究。

(二)其他植物的落葉是哪個面朝上多?

1 提出問題：其他植物的落葉是哪個面朝上多?

2 建立假設：

①其他植物的落葉可能是背面朝上的多；

②其他植物的落葉可能是正面朝上的多；

③其他植物的落葉可能是側面朝上的多；

④其他植物的落葉正面朝上和背面朝上可能是一樣多。

3 設計實驗方案：準備去萬象山公園觀察不同植物的落葉。

4 收集證據：我們來到萬象山公園，選取了桃樹、梨樹、楓樹等作樣本，在每種植物的地上各選取了約1個樣本，統計出各種植物的正面、背面和側面朝上的落葉數目。

5 驗證假設：通過對13種植物23個樣本落葉的統計，我們發現其他植物的落葉也是背面朝上的多。證明假設①成立。

但是，為什么大多的植物落葉都是背面朝上的呢?是哪些因素導致植物的落葉是背面朝上的呢?由此，我們又進行了三次探究。

(三)植物葉的落葉為什么會背面朝上的多呢?

1 提出問題：為什么植物落葉是背面朝上的多呢?

2 建立假設：

①可能與葉片的弧度有關；

②可能與風力的大小有關；

③可能與葉片質量的大小有關；

④可能與葉片落地的高度有關；

‘

⑤可能與葉片的大小有關；

⑥可能與葉片的結構有關。

3 設計實驗方案：

①觀察同一種樹木的落葉，觀測它們弧度，根據弧度的大小，將落葉分為兩個樣本，每個樣本各50片葉子。在同一個地方，同一時間內，對兩個樣本進行模擬落葉實驗，然后統計不同朝向的葉片的數量。

②去風力大小不同的地方，尋找同一種樹木，統計落葉在不同風力的情況下的正面朝向的數量和背面朝上的數量。

③模擬實驗：選擇同一種植物的濕葉片與干葉片各50片，分別將兩組葉片向上拋，落地后統計不同朝向葉片的數據。

④觀察同一種植物高矮不同的植株，分別統計高株樹的落葉與矮株樹的落葉不同朝向的數據。

⑤模擬實驗：選擇同一種植物葉片大小不同的兩組植物的落葉各50片，向上拋，統計不同朝向的數據。

⑥在顯微鏡下觀察葉片的結構。

4 收集證據：

我們采集了許多種不同的樹葉，在老師的幫助下，分別觀察了葉片結構。原來葉片正面的細胞呈柵欄狀排列緊密，屬柵欄組織；而葉背的細胞呈海綿狀排列稀疏，屬海綿組織，每種植物葉片的結構都如此。

5 驗證假設：

通過上述的實驗可以得出，植物落葉的朝向，是受植物葉片的結構、葉片的弧度大小及周圍的環境的影響。

由此可知，弧度大的落葉比弧度小的落葉背面朝上的多，周圍風力大的落葉比周圍風力小的落葉背面朝上的多，與葉片的質量和落葉的高度及落葉的大小沒有必然的關系。

葉片的正面主要由排列整齊緊密的柵欄組織構成，這些細胞中有大量的葉綠體。而葉片的背面主要由排列疏松的海綿組織構成，在這些細胞結構中，基本沒有葉綠體。

在光照條件下，柵欄組織中葉綠體制造的有機物比海綿組織的有機物要多，導致正面的密度比背面大。由于比重不同，在樹葉飄落的過程中，樹葉會翻轉變化，使重的一面朝下，輕的一面朝上，這樣降落最穩定，所以落地后，總是因細胞緊密而重的一面先落地，細胞稀疏而輕的一面后落地。

通過上述三個探究的活動，我們知道了落葉的基本原理和基本的科學知識。我們感受到了成功感，心里覺得非常高興。

高興之余，在我們的頭腦中又冒出來了一個新的問題：植物的葉片為什么只是向正面成弧形，而不是向背面成弧形的呢?于是我們進行了四次探究。

(四)葉片為什么向正面成弧形而不向背面呢?

1 提出問題：葉片為什么向正面成弧形而不向背面呢?

2 探究方法：搜集有關植物落葉的知識，請教科學老師。

3 收集資料：通過在網上和圖書館查閱資料、請教生物老師、科學老師等不同的途徑，查閱了大量的資料，我們加以概括、歸納，其分析如下：

植物的葉片正面朝上，以便吸收更多的陽光進行充分的光合作用，因而葉面上細胞更為發達，我們平?？慈~面也較光滑、飽滿。而葉片枯萎時，因面上受光多，水分蒸發快，同時面朝上，更便于水分蒸發，也就先于葉背萎縮。當萎縮后，葉背便顯得更有支撐力而使葉片向葉面形成弧形。

噢，原來如此。我們又一次取得了成功。突然同學又提出了一個相當復雜的問題：植物為什么要不斷地長出新葉，不斷地落葉呢?對，植物為什么要落葉呢?我們沉浸在問題中。大約過了幾分鐘，大家不約而同地說，繼續探究，于是我們進行了五次探究。

(五)植物為什么要落葉呢?

1 提出問題：植物為什么要落葉?

2 探究方法：搜集有關植物落葉的知識，請教科學老師。

3 收集資料：通過在網上和圖書館查閱資料、請教生物老師、科學老師等不同的途徑，查閱了大量的資料，我們加以概括、歸納，其分析如下：

植物落葉是植物長期適應環境的結果。環境中光照強度、溫度、水分等都能影響葉片的脫落。如，北方的很多樹到秋天和冬天都會落葉。這是因為天氣冷了之后，地下變得干燥，樹根吸收水分的能力也減弱了，不能像夏天那樣給樹提供充足的水分。而樹根吸收的水分的99％則又是通過樹葉的蒸騰作用散失的，如果還保留滿樹的樹葉i跑掉的水分太多，樹就會因為缺水而枯死。所以落葉是為了保護自己，為了使自己在惡劣的氣候條件下好好休息，有利于來年春天來臨時再重新發芽長葉。

秋天日照長度變短，樹上所有葉子幾乎同時衰老和脫落。其過程相當復雜。將要落葉時，在緊靠葉柄基部的區域，形成了一種特殊的細胞層。這里的細胞個頭比周圍的小，方磚形，后來逐漸變圓，并彼此分離，這一細胞層叫離層。當離層形成后，葉子只靠維管束與枝條聯系。而此時，維管束的長度縮短，內部纖維消失，葉子本身的重量使這一薄弱的區域發生斷裂，風一吹，便飄然落地。

葉子脫落時，葉中所有的營養物質已轉移到莖、根和芽中儲藏起來。在葉中除光合作用制造的有機物被運出以外，一些葉子的結構物質也被運出。除鈣鹽外，大部分氮、磷和鉀都隨有機物運出。

因此，脫落的葉子，實際上只剩下一個纖維素的骨架。落葉還受植物體內激素的影響。葉片合成的生長素能延緩葉子脫落，但葉片一旦開始衰老，生長素又促進一些酶，如纖維素酶的合成，引起離層細胞壁的分解，從而加速葉片脫落。

(六)落葉原理的應用探究

根據上述的探究，我們基本上知道了植物落葉的基本原理，即多數落葉背面朝上的原因主要是由于葉片的背面結構松散，密度小，正面的結構緊密，密度大，導致落葉背面朝上的多。那么，在我們的生活、生產中能否運用落葉原理呢?于是我們開展了植物落葉原理實際應用的探究活動。

1 問題：落葉原理有應用價值嗎?

2 假設：落葉原理可能有應用價值?

3 實驗設計：把風箏、羽毛球、毽子、鐵錘分別從三樓扔下來，觀察哪個面或哪頭首先著地。

4 收集證據：

5 實驗驗證：風箏、羽毛球、毽子、鐵錘等物體先后三次從高空中拋落下來，結果都是密度大的一頭或一面首先著地。

6 原理應用推理：在空中降物時，可以控制物體的著地部位。(指導老師：劉榮軍)