Интегрированный урок по теме "Движение крови по сосудам"

Цель урока: формирование у обучающихся представлений об особенностях движения крови по сосудам, о кровяном давлении, скорости тока крови.

Задачи урока.

1. Образовательные: усвоение учащимися закономерностей движения крови по сосудам на основе применения знаний по физике о давлении и скорости;
2. Развивающие: развитие познавательных интересов школьников, развитие умения учащихся применять знания, полученные при изучении физики, для решения новых познавательных задач по биологии, овладение учащимися навыками измерения кровяного давления;
3. Воспитательные: формирование у учащихся сознания того, что здоровье каждого человека – в его руках, убеждённости познаваемости мира окружающего, формирования навыков коллективной работы.

Методы: cловесные, наглядные, практические. Самостоятельная работа в группах.

Средства обучения: ЦОР, схема движения жидкости по трубам с разной площадью сечения, таблица “ Кровеносная система человека”, муляж сердца человека.

Тип урока: семинарское занятие.

Ход урока

1. Организация.

За 2 недели до семинара обучающиеся класса получают вопросы семинарского занятия. Им предлагается по взаимному соглашению объединиться в 7 групп и выбрать для подготовки один из следующих вопросов:

1. История открытия кровообращения. Круги кровообращения.

2. Давление, способы его измерения, единицы, приборы.

3. Кровяное давление, его роль в движении крови по сосудам, измерение его.

4. Сопротивление стенок сосудов. Пульсовые волны, закон сохранения энергии.

5. Скорость, единицы измерения, зависимость скорости от сечения сосуда. Закон Бернулли.

6. Работа и движение органов тела, их роль в движении и перераспределении крови в организме.

7. Регуляция величины просвета сосудов. Роль химических веществ и их концентрация в крови.

Групповая работа обучающихся в период подготовки к семинарскому занятию обеспечивает их высокую активность во время коллективного обсуждения основных вопросов семинара. В этой работе появляется взаимосвязь учителя и обучающихся, использование различных методов и приёмов обучения: изложение и беседа, выступление обучающихся, работа с учебником, ЦОР, демонстрация приборов, создание проблемных ситуаций, дискуссии, подведение к выводам.

2. Изучение нового материала.

В начале семинарского занятия я знакомлю обучающихся с целью и задачами урока, с планом изучения вопросов. Затем рассказываю о том, что в средние века, когда ещё не было глубоких знаний о составе и свойствах крови, церковь приписывала ей таинственные и сверхъестественные свойства. Церковники убеждали людей, что кровь – это душа человека, поэтому она непознаваема. Церковь преследовала учёных, которые стремились изучить кровь и её свойства, движение по сосудам. Об истории открытия кровообращения рассказывают обучающиеся 1 группы. Используя презентация, Лепнева Алина, Малахова Алёна, Мяшин Андрей, Мокина Вика, приводят сведения о том, что в 4 веке до н.э. великий учёный Древней Греции Аристотель установил, что главный кровеносный сосуд – аорта – отходит от сердца, а не от головы, как считали до него. Во 2 веке н.э. римский врач Гален доказал, что кровь образуется в печени и от неё по полой вене поступает в сердце, где обогащается “ жизненным духом”, а затем течёт по всему организму. Ошибочные представления Галена господствовали в медицине около 1,5 тысяч лет.

В 16 веке испанский священник Сервет открыл малый круг кровообращения. Сервет хотя и был священником, но во многом противостоял церкви и за “ еретические” взгляды в богословии протестантская церковь сожгла его в 1558 году на костре. Новое учение о кровообращении было создано английским врачом и физиологом Гарвеем. В 1628 году Гарвей открыл два круга кровообращения. Он доказал, что центральным органом кровеносной системы является сердце. В 1661 году итальянский врач Мальпиги открывает капилляры. Их видел под микроскопом и Левенгук.

Обобщая выступления обучающихся, делаем вывод, что Гарвей впервые применил экспериментальный метод для изучения закономерностей жизнедеятельности организма. Он доказал, что с помощью опытов можно познать движение крови.

Я предлагаю обучающимся начертить в тетради таблицу. По ходу урока записывать в таблицу те понятия, которые применяются в процессе раскрытия особенностей движения крови по сосудам.

Таблица .

В конце урока таблицу проверяем.

Подводим итог по 1 вопросу:

1. Какие круги кровообращения вы изучили? Покажите по таблице.
2. Под действием чего кровь начинает двигаться по сосудам?
3. Что такое энергия? Какие виды механической энергии вы знаете?
4. Что такое механическое движение?

Для раскрытия особенностей движения крови по сосудам необходимо знать особенности движения жидкостей по трубам. Жидкости обладают текучестью и действуют на поверхность соприкасающихся с ними твёрдых тел с определённой силой, которая называется силой давления жидкости. Давление – это энергетическая характеристика движения крови. Обучающиеся 2 группы расскажут нам о давлении из курса физики. Дают определение давления, записывают на доске формулу и единицы измерения давления. Используя презентацию, рассказывают о способах измерения давления, демонстрируют действие металлического и жидкостного манометра.

Затем переходим к вопросу о кровяном давлении и его роли в движении крови по сосудам.

Обучающиеся 3 группы, используя презентацию рассказывают о том, как измеряют кровяное давление у человека. Демонстрируют и объясняют способ измерения давления с помощью манометра Рива-Роччи.

Везде ли в кровяном русле давление крови на стенки сосудов одинаково? На экране появляется таблица. Прошу её проанализировать. Делаем вывод. Самое высокое давление имеет кровь в момент выхода из сердца в аорте, а самое низкое – в момент входа в сердце в полых венах.

Таблица 2

После анализа таблицы, прошу обучающихся ответить на вопросы:

1. Какое значение для движения крови имеет постоянное наличие разности кровяного давления?

2. В чём причины падения давления в кровяном русле?

Выслушав ответы обучающихся, я поясняю, что для выяснения причин падения давления в кровяном русле необходимо рассмотреть вопросы о сопротивлении стенок сосудов и о скорости тока крови.

Слово обучающимся 4 группы. Они рассказывают, что величина кровяного давления характеризует энергию движения крови. Кровь, протекая по кровеносным сосудам, расходует значительную часть энергии, сообщённой ей сокращением сердца, на преодоление сопротивления току крови в сосудах. На экране появляется формула: Р= QxR, где Р – давление, Q – объём, R – сопротивление. Сопротивление зависит от длины сосуда, его радиуса, вязкости жидкости. Наибольшее сопротивление движению крови имеется в наиболее тонких кровеносных сосудах.

В это время обсуждаем вопрос: Какие основные силы действуют на кровь при её движении? Делаем вывод: при движении крови действуют две основные силы – сила давления, которая способствует движению, и сила сопротивления – тормозит движение. Вывод записываем в тетрадь. Затем в беседе выясняем следующие вопросы:

1. Чем различаются строение и свойства стенок артерий и вен?

2. В каких сосудах происходит упругая деформация стенок?

3. Что такое сила упругости?

4. Как возникают пульсовые волны? Ответ на последний вопрос даёт ученик из 4 группы. Используя презентацию, он показывает те места, где прощупывается пульс и рассказывает о возникновении пульсовых волн. Я поясняю, что колебания и волны – это виды механического движения, они изучаться в курсе физики 10 класса. Скорость распространения пульсовой волны в аорте равняется 5,5–8 метров в секунду. По мере снижения эластичности сосудов (например, с возрастом человека) скорость пульсовой волны повышается. Затем предлагаю обсудить вопрос “На что же расходуется энергия, полученная кровью в результате сокращения желудочков сердца?”. Беседуем обучающиеся высказывают своё мнение. В ходе беседы с моей помощью формулируем выводы:

1) Значительная часть энергии движущейся крови расходуется на работу по преодолению сопротивления сосудов малого и большого кругов кровообращения. Часть кинетической энергии переходит в потенциальную энергию упругой деформации эластичных стенок аорты и крупных артерий. При этом полная энергия движущейся крови остаётся относительно постоянной величиной.

2) При движении крови по сосудам происходит превращение одного вида механической энергии в другой и проявляется важнейший всеобщий закон природы – закон сохранения энергии.

Далее отмечаю, что кроме давления движение крови по сосудам характеризуется скоростью. Работаем с текстом учебника. Анализируем материал и отвечаем на вопросы:

1) Почему кровяное русло сравнивается с руслом реки? Что между ними общего?

2) Как изменится общая ширина русла, если река шириной 40 м разделится на два протока по 20 м каждый? На четыре протока по 20 м каждый?

3) Как измерить ширину кровеносного сосуда? Здесь прослеживается связь с геометрией. Необходимые вычисления нужно сделать по формуле: S=pr2.

4) Как измерить ширину кровяного русла в области аорты? Нижних полых вен? Капиллярной области?

5) Какое место кровяного русла является самым узким?

Самым широким?

В ходе беседы рождается истина. Высказываем предположения и проверяем по таблице № 2. Обучающиеся 5 группы формулируют определение скорости, приводят формулу и единицы измерения, отмечают, что скорость движения жидкости зависит от её объёма, площади поперечного сечения трубки и сопротивления. Затем поясняю, что в замкнутой кровеносной системе при равномерной работе сердца отток крови от сердца в каждую единицу времени в артериальном русле, в капиллярно или в венозном – одинаков. Если объём постоянен, то его величина не влияет на скорость движения жидкости.

Какая же в таком случае существует зависимость скорости от сечения трубки? Смотрим на экран. Презентация. Комментируют обучающиеся 5 группы. Объём жидкости, протекающей через сечение S в единицу времени, равен произведению величины сечения на скорость: V = S v.

Так как жидкость практически несжимаема, то объёмы жидкости, протекающей в единицу времени через сечения S1 и S2 трубки, равны: V1=V2.

Значит, S1.v1=S2.v2.

Следует вывод: скорость течения жидкости обратно пропорциональна площади поперечного сечения трубки, через которую она протекает. Отмечаю, что согласно установленной зависимости, скорость движения крови в узких частях кровяного русла должна быть во столько раз больше, во сколько раз площадь сечения в них меньше, чем в широкой части русла крови, и предлагаю определить, во сколько раз скорость движения крови в аорте должна быть больше, чем в капиллярах. Отвечают, что в 500- 600 раз, так как площадь сечения аорты в 500–600 раз меньше, чем общая площадь сечения капиллярного русла.

Вопрос: “Какое биологическое значение имеет факт, что в капиллярах наименьшая скорость движения крови?”. Отвечают: небольшая скорость движения крови в капиллярах способствует осуществлению более полного обмена веществами и газами между тканями и кровью. Затем вычисляем скорость крови в полых венах. Зная, что их диаметр около 2,5 см, скорость крови в аорте 0, 5 м/с и диаметр аорты 2, 5 см. Устанавливаем, что скорость крови в полых венах должна быть в 2 раза меньше, чем в аорте, т.е. примерно, 0, 25 м/с, так как полых вен – две, верхняя и нижняя, и, значит, суммарная площадь их сечения в 2 раза больше, чем площадь сечения аорты. Затем по таблице № 2 сравниваем результаты.

В ходе нашего разговора, делаем вывод, что в аорте и в артериях происходит падение давления одновременно с уменьшением скорости крови, а при движении крови от капилляров по венам к сердцу наблюдается обратная зависимость между скоростью и давлением крови. Какой закон физики здесь проявляется? Закон Бернулли “Давление текущей жидкости больше в тех сечениях потока, в которых скорость её движения меньше, и наоборот, в тех сечениях, в которых скорость больше, давление меньше”. Но почему в кровеносном русле не везде проявляется закон Бернулли? Данный закон справедлив для идеальной физической системы, т.е. системы, для которой принимаются два условия: несжимаемость жидкости и отсутствия трения. Такие условия отсутствуют в кровеносной системе, в ней и трение велико, и кровь, вероятно, способна к сжатию. Падение давления крови в венах объясняется трением. Силы трения направлены противоположно движению крови. Скорость тока крови в венах возрастает, так как уменьшается общая площадь поперечного сечения венозного русла по сравнению с капиллярным. Но при этом повышается и сила трения, поэтому давление и падает. Затем в беседе выясняются особенности движения крови по венам.

Обучающиеся 6 группы рассказывают, используя презентацию, о роли работы и движений органов тела в перераспределении крови по организму. Затрагивается вопрос о влиянии малоподвижного образа жизни на состояние сердечно- сосудистой системы.

Обучающиеся 7 группы рассказывают о нервной и гуморальной регуляции величины просвета сосудов, о роли гормонов, действующих в очень малых концентрациях.

3. Закрепление изученного материала.

В заключение проводится беседа, в ходе которой обобщаются и закрепляются полученные на уроке знания.

Проверяем правильность заполнения таблицы № 1.

Вывод.

Движение крови по сосудам, с одной стороны, подчиняется общим физическим закономерностям, которые имеют место в организме как в физическом теле. С другой стороны, движение крови по сосудам имеет особенности, обусловленные закономерностями жизнедеятельности организма как биологической системы. Физико – химические закономерности приобретают специфику в биологической системе. Организм – это единое целое, в котором физические, химические и биологические процессы взаимосвязаны.

4. Домашнее задание.

Выучить п. 23. Выполнить лабораторную работу на странице 117 и на странице 118.