Цель: Суммировать и развивать знания, полученные на уроках физики и биологии.
Задачи:
- Продолжить углубление знаний о взаимосвязи физиологии организма и устройстве физических приборов на примере тонометра, кардиографа, термометра.
- Развивать навыки групповой работы.
- Формировать умения применять знания на практике.
Оборудование: газеты “Физика и медицина”, тонометр, термометр, запись кардиограммы, сотовый телефон.
План урока
- Вводное слово учителя.
- Использование термометра (физиологические показания организма и показатели медицинского прибора).
- Электрокардиография (физиологические показания организма и показатели медицинского прибора).
- Тонометр и его использование человеком.
- Ультразвуковые исследования.
- Подведение итогов.
Учитель физики. Сегодня мы проводим урок в форме круглого стола. В ходе урока будем наблюдать тесную взаимосвязь физики и медицины, т.е. практическое применение знаний двух предметов. “Физика не только может, но и должна глубоко вторгаться в биологию, как своими средствами исследования, так и свойственными ей теоретическими представлениями”. Этими словами академика Л.А.Арцимовича я и хочу начать наш урок.
Учитель биологии. Физика и медицина... наука о здоровье, болезнях, способах их лечения, предупреждения и явлениях природы... В настоящее время обширна область соприкосновения этих наук. Нет ни одной области медицины, где бы только не применялись физические приборы для диагностики и лечения заболеваний.
Учитель физики. Конечно, за один урок рассказать о взаимосвязи физики и медицины практически невозможно, поэтому мы выделили всего несколько разделов и чтобы приблизить эту связь к жизни и провели анкетирование учащихся 11 классов.
Вопрос анкеты. Как часто у вас повышается температура тела? Что это - признак заболевания или одноразовое явление?
Результаты анкеты.
Учитель физики. Кто уточнит правила пользования термометром?
Медик. Во многих случаях заболевания внутренних органов сопровождаются повышением их температуры. При заболеваниях печени её температура поднимается на 0,8 - 2 градуса С. При злокачественных образованиях - на 0,5 - 0,8 градуса С. Кровоизлияние в мозг сопровождается снижением местной локальной температуры.
Физик: И опять вам могут помочь физические знания. Мы знаем, и видим в художественных фильмах, что тело человека - своеобразный источник тепловой энергии. Сегодня широко используется метод инфракрасного телевидения, на основе которого прибор строит “тепловою карту” распределения температуры по поверхности тела человека, с помощь которой можно найти область повышенной температуры, а значит и очаг заболевания.
Медик: В 1983 году советские ученые первыми в мире научились изучать тепловую карту работы мозга, даваемую тепловизором, соединенным с миниатюрным датчиком. Последний позволял измерить температуру до сотых долей мозга. Это дало важную информацию о состоянии коры головного мозга, что особенно важно для нейрофизиологии и диагностики ряда заболеваний.
2 вопрос анкеты: “Как часто у вас болит сердце, какие методы использовались для постановки диагноза?”
Медик: Электрокардиография - это метод исследования сердечной деятельности, в основе которого - регистрация и последующие изучение биопотенциалов сердца.
Физик: Я помогу коллеге. Разность потенциалов между внутренними и наружными поверхностями отдельных клеток сердечной мышцы, суммируясь, образуют результирующую разность биопотенциалов.
Поэтому между сердцем и другими участками существует напряжение (=до 100 мВ), которое регистрируется с помощью электродов, накладываемых в определенных местах на поверхности тела, там, где при работе сердца образуется наибольшая разность потенциалов.
Медик: Чаще всего для расположения электродов используется треугольник "правая рука - левая нога - левая рука" сердце в центре. Полученная таким образом программа электрокардиограмма (ЭКГ) представляет собой сложную несимметричную кривую. Периодичность её связана с частотой сокращений сердца и находится в норме в пределах 60-80 периодов в минуту. По отклонению от эталона врачи распознают возникшие заболевания.
Физик: Я расскажу об ещё одном методе диагностики работы сердца. Из курса механик мы знаем, что такое реактивное движение и явление реактивной отдачи. Они основаны на законе сохранения импульса, в соответствии, с которым движении другого тела в обратном направлении. На возникновении реактивной отдачи основано исследование механических показаний работы сердца, называемое баллистокардиографией.
При сокращении левого желудочка сердца и выбрасывании в аорту некоторой массы крови, сердце и тело получают импульс, направленный к ногам. Поэтому, если человека положить на легкоподвижную платформу, то прибором можно обнаружить его движение в продольном направлении.
Медик: Регистрация их, представленная в виде баллистокардиаграммы, используется в практике для диагностики работы сердца и крупных кровеносных сосудов.
Вопрос анкеты: “Какое у вас кровеносное давление?”
Результаты анкеты.
Медик: Во время сжатия сердца, кровь выталкивается из сердца в артерию, проходя через клапаны, не пускающие её обратно в сердце. Затем оно расслабляется и наполняется кровью из вен и легких.
Физик: Сердце работает подобно насосу, который гонит кровь через кровеносные сосуды. (Рассказать о работе насоса по плакату). Кроме этого мы знаем, что жидкость производит давление, которое можно измерить с помощью простого опыта. Демонстрация опыта.
Медик: Это физическое явление говорит нам о том, что кровь на сосуд оказывает давление, которое можно измерить и поставить соответствующий диагноз.
Измерить давление.
Прибор для измерения давления крови состоит из манжеты, нагнетателя и манометра. Манжету обертывают вокруг руки выше локтевого сустава. Затем в манжету накачивают воздух до тех пор, пока ток крови в главной артерии, одновременно постепенно выпуская воздух из манжеты. Когда давление в манжете станет меньше давления крови, врач снова услышит пульсацию крови в артерии. Это будет наибольшее давление крови, время сжатия сердца. Изменение звука покажет, что манжета больше не препятствует току крови, тогда снова замечают показания манометра. Это будет наименьшее давление. У здоровых людей кровяное давление 120 - 125 мм. рт. ст. на 70-75 мм. рт.ст.
Вопрос анкеты: “Проходили ли вы лечение электрическим током? В чем оно заключалось?”
Результаты анкеты.
Физик: В медицинской практике широко применяют 3 метода воздействия на организм высокочастотного электрического тока. При первом методе используется Джоулево тепло (закон Джоуля мы проходили в курсе физики и знаем, как он звучит), которое выделяется при прохождения по тканям организма высокочастотного тока (частота 1-2 мГц и сила тока 1-1,5 А) и вызывающего глубокое их прогревание. Степень его воздействия находится в прямой зависимости от плотности тока на электродах и в обратной зависимости от удельной теплопроводности тканей.
Медик: Этот метод называется диатермия, им лечат воспитательные заболевания мышц, нервной периферической системы, суставов.
Физик: Следующий метод наоборот не вызывают не теплового эффекта в тканях. Это лечение импульсным током высокой (= 500 кГц) частоты, малой силы, но высокого напряжения (несколько киловольт).
Медик: Этот метод был предложен французским ученым Д. Арсонвалем и поэтому назвался дарсонвализацией. При дарсонвализации используется воздействие через кожу и доступные слизистые оболочки. Слабого высокочастотного импульсного разряда, который образуется между поверхностью тела и специальным электродом в виде фигурного стеклянного баллона с разряженным воздухом. Этим методом лечат неврозы, местные нарушения каких - либо очагов (обмороженные места, трофические язвы).
Физик: Я думаю, что магнитное поле, которое образуется вокруг катушки с высокочастотным током, тоже при определенных условиях благоприятно действует на организм. Катушка устроена так, что ее витки охватывают больную область тела. Переменное магнитное поле вызывает в тканях вихревые электрические токи, энергия которых переходит в теплоту. Расчеты показывают, что выделяющееся количество теплоты пропорционально электропроводности ткани, квадрату чистоты и квадрату магнитной индукции поля.
Медик: Этим методом лечат острые процессы: пневмонию, спайки, переломы.
Учитель физики: Из анкет видно, что некоторые учащиеся посещали физиокабинет, проходили процедуру “гальванизация”.
Физик: Само слово “гальванизация” говорит о том, что лечение постоянным током небольшой силы напряжения.
Медик: Этим методом борются с разного вида артритами, т.е. воспалительными процессами в суставах и заболеваниями нервной периферической системы, например радикулитом.
5 вопрос анкеты: “Какое у вас зрение? Носите ли вы очки?”
Медик: Глаз у человека имеет почти шарообразную форму, он защищен плотной оболочкой - склерой. Передняя часть, склеры - роговая оболочка - прозрачна. За роговой оболочкой расположена радужная оболочка, которая у разных людей может иметь разный цвет. В радужной оболочке есть отверстие - зрачок. За зрачком расположен хрусталик, он окружен мышцами, прикрепляющими его к склере. Глазное дно покрыто сетчаткой. Стекловидное тело расположено за хрусталиком, оно прозрачно и заполняет оставшуюся часть глаза.
Физик: Свет, попадающий в глаз, преломляется в роговице, хрусталике и стекловидном теле, благодаря чему на сетчатке образуется действительное, уменьшенное изображение предмета. Но у некоторых людей изображение получается не на сетчатке, а ближе к хрусталику. Такой недостаток зрения называется близорукостью. Если же изображение лежит за сетчаткой, то такой недостаток называется дальнозоркостью.
Медик: Близорукость и дальнозоркость устраняется применением линз. Изобретение очков явилось великим благом для людей, имеющих недостатки зрения. Так у близорукого глаза изображение получается впереди сетчатки, чтобы оно передвинулось на сетчатку, нужно уменьшить оптическую силу преломляющейся системы глаза. Для этого применяют рассеивающую линзу. Оптическую силу дальнозоркого - наоборот надо увеличить, чтобы изображение попало на сетчатку. Для этого используют собирающую линзу.
Учитель биологии: Нарушения зрения близорукость и дальнозоркость надо устранять с раннего возраста, поэтому очки носить надо — это ваше здоровье.
Люди, имевшие в молодости нормальное зрение, в пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это объясняется тем, что мышцы сжимающие хрусталик ослабевают, хрусталик уплотняется теряет свою эластичность. Поэтому изображение получается за сетчаткой.
Учитель физики: Мы с вами рассмотрели положительную связь физики и медицины, услышали и увидели, как законы физики помогают создавать новые приборы и методы лечения.