牽牛花的莖

八年級《物理》（人教版）下冊第77頁第5題是這樣的：圖9．3－12（如圖1）是牽牛花莖的照片.觀察自然界中纏繞植物的莖和攀援植物的卷須，它們的纏繞方向和生長方向有什么關系？這跟螺線管中電流的方向與其北極方向的關系是否相同？對于不同的植物，這種關系都一樣嗎？

自然界中植物莖分為直立莖、纏繞莖和攀援莖，它們都起著連接根和葉的橋梁作用，并在根和葉之間不停地傳送著營養物質.像本身細長而柔軟，不能直立只能纏繞在其他物體上向上生長的那種莖叫做纏繞莖，如牽牛花、金銀花的莖.

大家都知道，植物具有向光性.植物的莖總是向上生長，做“負向地性運動”，以便得到陽光而進行光合作用；根總是向下生長，做“向地性運動”，以便得到水和養料.植物的這種向地性和負向地性運動，稱為“向性運動”.

植物之所以會產生向性運動，主要是生長素作用的結果.攀援植物的卷須和纏繞莖，在接觸支持物的一面生長素含量少，植物生長較慢；而在不接觸支持物的一面含生長素較多，植物生長較快，因此它們就螺旋式地纏繞在支持物上， 攀向高處去爭取陽光和雨露.有趣的是，牽牛花向左旋轉纏繞而上，其纏繞方向為逆時針方向旋轉，即它的纏繞方向和生長方向有右手性的規律（如圖2）；而有些植物如金銀花、菟絲花等始終向右旋轉，其纏繞方向為順時針方向旋轉，即它的纏繞方向和生長方向有左手性的規律（如圖3）；而何首烏卻是“隨心所欲”地轉頭，有時左旋，有時右旋，也就是它的纏繞方向和生長方向是無手性的.

那么，有手性的這些纏繞莖植物為什么會有固定的纏繞方向呢？科學家最新研究表明，植物旋轉纏繞的方向特性，是它們各自的祖先遺傳下來的本能.遠在億萬年前，有兩種攀援植物的始祖，一種生長在南半球，一種生長在北半球.為了獲得更多的陽光和空間，使自身生長發育得更好，它們莖的頂端就隨時朝向東升西落的太陽.這樣，生長在南半球植物的莖就向右旋轉，生長在北半球植物的莖則向左旋轉.經過漫長的適應、進化過程，它們便形成了各自旋轉纏繞的固定方向.以后，它們雖被移植到不同的地理位置，但其旋轉纏繞的方向特性卻被遺傳下來固定不變.

那么，纏繞植物的莖的纏繞方向和生長方向跟螺線管中電流方向與其北極方向的關系是否相同？

根據以上分析不難發現，牽牛花莖的纏繞方向和生長方向跟螺線管中電流方向與其北極方向有同一性.教材通過實驗，探究出通電螺線管周圍存在磁場，總結出通電螺線管的極性與電流方向之間的關系，即安培定則（又稱右手螺旋定則）.為了幫助同學們更好地理解和掌握安培定則，教材在“動手動腦學物理”中提出了觀察和研究牽牛花的莖的問題，讓同學們從生物知識角度，采用類比方法去感受安培定則的內容．通過觀察和比較，同學們既學習了手性在物理中的應用，體會、領悟了科學的方法，同時，又可以培養同學們認識自然，探索自然奧秘的興趣.

責任編輯 程 哲