Цель урока:
- Повторить и обобщить знания по теме: «законы физики и организм человека» (основные понятия, формулы, законы).
- Осуществить интеграцию предметов физика, биология, информатика.
- Показать применение знаний на практике.
Задачи урока:
- Образовательная: научить применять законы физики для объяснения различных процессов в организме человека.
- Развивающая: развивать интерес учащихся к установлению связи смежных наук, развитие компьютерной грамотности, развитие мышления, умения делать выводы, анализировать.
- Воспитательная: выработка навыков коллективного труда, развитие самостоятельности.
ХОД УРОКА
Учитель физики. Все естественные
науки используют законы физики. В этом мы
убедимся сегодня на уроке. Законы физики едины и
применимы к живому организму, в частности к
организму человека.
Физические методы исследования ученые применяют
в биологии, медицине, бионике. Сегодня на уроке мы
изучим небольшой аспект биофизических связей.
Основной закон природы - закон сохранения и
превращения энергии. Он применим и для живых
организмов. Майер первым его сформулировал с
позиций врача- естествоиспытателя.
– Какие же превращения энергии происходят в
живых организмах (в человеке)?
Ученики:
– Химическая энергия в электрическую (нервные
клетки).
– Звуковая энергия в электрическую (внутреннее
ухо).
– Световая энергия в электрическую (сетчатка
глаза).
– Химическая энергия в механическую (мышечные
клетки).
– Химическая энергия в электрическую (органы
вкуса и обоняния).
Учитель физики. Что является
источником энергии при работе мышц человека?
Ученики. Источником энергии при работе мышц
являются органические вещества (белки, жиры,
углеводы), подвергающиеся клетках распаду и
окислению, в результате чего освобождается
скрытая в них внутренняя энергия.
Учитель биологии. Обмен воздуха между легочными
пузырьками и внешней средой осуществляется в
результате ритмичных дыхательных движений
грудной клетки.
– Объясните, каков механизм процесса дыхания у
человека?
Ученики. При вдохе объем грудной клетки и легких увеличивается, при этом давление в них понижается и воздух через воздухоносные пути (нос, горло) входит в легочные пузырьки. При выходе объем грудной клетки и легких уменьшается, давление в легочных пузырьках повышается и воздух с избыточным содержанием оксида углерода (углекислого газа) выходит из легких наружу.
Учитель физики. Какой же газовый закон физики здесь применим?
Ученики. Здесь проявляет себя закон Бойля-Мариотта, то есть зависимость давления от объема.
Учитель биологии. Одним из основных органов нашего тела является сердце, вернее, сердце-насос. Сердце представляет собой удивительный насос, работающий безостановочно всю жизнь человека. Он прокачивает за 1 с около 0,1 л крови.
Учитель физики. Давайте рассчитаем, сколько литров крови за 1 год прокачивает сердце человека?
Учитель биологии. Объясните механизм процесса движения пищи по пищеводу человека. Какой физический процесс в данном случае наблюдается?
Ученики. Пища, находясь в полости рта человека , проталкивается в глотку , а затем к пищеводу мышечными сокращениями языка. Затем происходит сокращение мышц пищевода и пища проходит в желудок.
Учитель физики. А какова роль слюны в данном процессе?
Ученики. Слюна, обволакивая пищевой ком, делает его скользким, что уменьшает силу трения, возникающую при его движении по пищеводу.
Учитель биологии. В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. (кости конечностей, нижняя челюсть, фаланги пальцев и.т.д).
Учитель информатики. Задача 1
Учитель физики. Законы равновесия
рычага применимы здесь.
Примером работы рычага является действие
стопы при подъеме на полупальцы.
Опорой 0 рычага, через которую проходит ось
вращения, служат головки плюсневых костей
(рисунок).
Преодолевая силу Р (вес всего тела
человека), приложенную к таранной кости, мышечная
сила F осуществляет подъем тела. Действие
этой силы передается через ахиллово сухожилие, и
приложена эта сила к выступу пяточной кости.
Учитель биологии. На теле человека можно проследить все виды деформации.
Учитель физики. Каким же видам деформации подвергнуто тело человека.
Ученики.
1) Деформация сжатия — позвоночный столб,
нижние конечности и покровы ступни.
2) Деформация растяжения — связки, сухожилия,
мышцы.
3) Деформация изгиба – позвоночник, кости таза.
4) Деформация кручения — шея при повороте головы,
туловище в пояснице при повороте.
Учитель информатики. Задача 2
Учитель физики. Мышечная ткань имеет среднее значение модуля Юнга (модуль упругости) 08*10 Н/м, а предел прочности на растяжение 0,05 Н/м. определить абсолютное удлинение мышцы ноги, начальная длина, которой 40 см.
Учитель физики. На тело человека,
площадь поверхности которого при массе 60 кг и
росте 160 см примерна равна 1,6 м действует
атмосферное давление 10 Па.
– Определите силу, действующую на человека.
Учитель информатики. Задача 3
Учитель биологии. Каким же образом человеческий организм выдерживает такие огромные нагрузки?
(13,14 слайды)
Учитель биологии. А теперь поговорим о голосовом аппарате человека, который состоит из легких, гортани с голосовыми связками, глоточной, ротовой и носовой полости. Голосовые связки являются звукопроизводящими частями голосового аппарата. При разговоре голосовые связки напрягаются и приближаются друг к другу так, что между ними остается лишь узкий промежуток, так называемая голосовая щель. Когда воздух, выдыхаемый легкими, проходит через эту щель, голосовые связки начинают колебаться, причем частота колебаний может изменяться в зависимости от степени напряжения связок. Изменяя форму резонатора (рта, языка, губ), мы можем произносить тот или иной звук.
(Устно) Учитель физики. Частота
колебания голосовых связок мужчины, говорящего
басом, изменяется в пределах от 80 до 350 Гц.
– Какова длина излучаемой звуковой волны?
Учитель биологии. Слуховой аппарат
человека состоит из звукопроводящей и
звуковоспринимающей частей.
Ответ. Звукопроводящая часть состоит из
наружного слухового прохода, барабанной
перепонки и связанных с ней трех сочлененных
между собой слуховых косточек: молоточка,
наковальни и стремечка, которые расположены в
полости, называемой средним ухом. Стремечко
связано с внутренним ухом, представляющим собой
звуковоспринимающий аппарат.
Учитель биологии. Звуковые волны, достигающие уха человека, действуют на барабанную перепонку и через цепь слуховых косточек передаются основной мембране внутреннего уха. Звуковые колебания, достигают основной мембраны и расположенного на ней кортиева органа, приводит их в колебания с соответствующей частотой и амплитудой. Возникающие при этом нервные импульсы передаются в центральную нервную систему.
Учитель физики. Звуковые давления порядка 2*10 Н/м является порогов слышимости , сила звука при этом равна 10 Вт/м . Если человек разговаривает вполголоса , то звуковое давление составляет 2*10 Н/м , а сила звука 100 Вт/м. Болевые ощущения вызывает звуковое давление 62,5 Н/м и сила звука 100 Вт/м.
Учитель физики. А теперь поговорим о другом важном органе-глазе. Действие электромагнитного излучения определенной длины волны на светочувствительные элементы сетчатки глаза вызывают ощущение света.
Учитель биологии. Сетчатка глаза состоит из светочувствительных клеток (палочек и колбочек). Колбочки сосредоточены в центральной части сетчатки, палочки расположены в периферических частях сетчатки. Палочки более светочувствительны, а колбочки создают ощущение цвета.
Учитель информатики. Задача 4
Учитель физики. Фокусное расстояние
глаза человека 16 мм.
– Какова оптическая сила глаза?
Учитель физики. Чувствительность глаза к излучению различной длины волны различна. Наиболее чувствителен глаз к излучению с длиной волны 0.5 мкм , что соответствует желто-зеленому цвету. Чувствительность его резко снижается в сторону красной и фиолетовой части спектра.
Учитель физики. Тренированный глаз, длительно находящийся в темноте, воспринимает свет длиной волны 0,5 мкм при мощности 2.1*10 Вт. Сколько фотонов попадает в этом случае на сетчатку глаза за 1 секунду?
Учитель физики. Сегодня на уроке мы еще раз убедились в том, что существует тесная связь физики и биологии.
Тест (Приложние 1)
– Спасибо за урок!!!!!