Цели:
- активизация познавательной деятельности студентов;
- привитие интереса к физике и биологии, углубление и расширение знаний;
- развитие коммуникативных способностей студентов.
Задачи:
- дать студентам возможность реализовать интеллектуальные способности;
- обеспечить условия для установления хороших взаимоотношений;
- способствовать развитию умения принимать коллективное решение.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, песочные часы, бочонок с фишками.
Ход мероприятия
Человек является частью природы и постоянно взаимодействует с ней. Природа – это среда обитания человека. Биологические возможности приспособления человека к различным условиям внешней среды велики. Нормальное существование организма возможно лишь благодаря поддержанию им постоянства внутренней среды. Сегодня мы с вами постараемся раскрыть секреты теплорегуляции человеческого организма, приняв участие в игре “Счастливый случай”. Для этого учебная группа делится на две команды, выбираются капитаны. Командам-участницам сообщаются правила ведения игры.
1 гейм: “Разминка”
Одна из команд отвечает на чётные вопросы, а другая – на нечётные (по жребию). На обсуждение вопроса наложен регламент – 10 секунд. За каждый верный ответ команда получает 1 балл. Если ответ неверный, то даётся возможность ответить другой команде. За правильный ответ – 1 балл. Оценивать правильность ответов будет компетентное жюри (представление жюри).
Вопросы:
1. Назовите процесс передачи энергии, происходящий без совершения работы. (Теплообмен или теплопередача)
2. Какая физическая величина является мерой энергии, полученной или отданной телом в процессе теплообмена? (Количество теплоты)
3. Перечислите виды теплопередачи. (Теплопроводность, конвекция, излучение)
4. Назовите вид теплопередачи, при котором перенос энергии осуществляется струями жидкости или газа. (Конвекция)
5. Как называется явление перехода жидкости в пар? (Парообразование)
6. Как называется процесс парообразования, проходящий с открытой поверхности жидкости? (Испарение)
7. Перечислите факторы, влияющие на интенсивность испарения. (Температура, площадь поверхности и род жидкости, влажность воздуха, воздушные потоки)
8. Как называются химические реакции, протекающие с выделением энергии? (Экзотермические реакции)
9. Перечислите органы, участвующие в образовании тепла. (Печень, мышцы)
10. Перечислите органы, участвующие в теплоотдаче. (Кровеносные сосуды, кожа, лёгкие)
2 гейм: “Ты – мне, я – тебе”
За две недели до игры командам предлагается сформулировать для соперников интересные вопросы по теме “Теплорегуляция”. Команды по очереди отвечают на вопросы. На обсуждение вопроса наложен регламент – 2 минуты. За полный и верный ответ – 5 баллов.
Вопросы 1 команды:
1. В 1646 году, чтобы позабавить знатных гостей, миланский герцог Моно повелел выкрасить тело мальчика, олицетворяющего собой “золотой век” на праздничном шествии, золотой краской. После представления про мальчика забыли, а утром его нашли мёртвым. Почему он умер? (Краска, покрывающая тело ребёнка, нарушила функцию кожи – поддержание постоянной температуры и дыхание).
2. Как объяснить, почему температура воздуха под головой человека на 1 – 1.5o С выше температуры окружающего воздуха? (В процессе естественной конвекции тепло поднимается потоком тёплого воздуха, нагреваемым кожей)
Вопросы 2 команды:
1. Температура тела человека в норме составляет 36.6o С. Это практически всегда выше температуры окружающей среды. При теплообмене более нагретые тела отдают энергию менее нагретым телам, так что в результате их температура должна понижаться. Но температура нашего тела постоянна. Чем объяснить данное явление? (В клетках организма идёт экзотермическая реакция С2 + 2О2 = 2СО2 + Q. Кроме того, температура тела сохраняется благодаря интенсивной выработке тепла за счёт обменных процессов)
2. Почему на морозе кожа вначале краснеет, потом бледнеет и даже синеет? (Происходит рефлекторное сужение и расширение кровеносных сосудов).
3 гейм: “Заморочки из бочки”
Команды по очереди достают из бочонка фишки с номерами заданий. Предложенные ситуации требуют от игроков применения знаний по физике и биологии в новых условиях.
- На обсуждение вопроса наложен регламент - 1 минута.
- За полный и верный ответ - 2 балла.
Задания:
1. Человек, пребывающий долгое время при низкой температуре, вынужден активно двигаться. Почему? (В результате работы мышц тело человека нагревается, т.к. выделяется большое количество тепла из-за ускорения обменных процессов)
2. Если температура в комнате 20oС, мы чувствуем себя комфортно. Но входя в воду той же самой температуры, мы ощущаем довольно сильный холод. Почему? (Воздух – это теплоизолятор. Он слабо проводит тепло. Вода обладает большой теплоёмкостью, к тому же она более хороший проводник тепла. В воде нам холодно потому что она быстро отводит тепло от тела)
3. Чем объяснить, что посещение финской бани, где температура выше 100oС, безопасно для здоровья человека, а попадание в воду той же самой температуры – смертельно? (В сауне открываются поры потовых желез, на коже выступает пот, который быстро испаряется. Испарение охлаждает тело настолько, чтобы выдержать при такой температуре 20 – 30 минут. Без этого охлаждающего эффекта, испарения, человек не мог бы перенести столь высокую температуру).
4. Почему в южных широтах местные жители во время сильной жары носят шапки – папахи и ватные халаты? (Одежда является средством теплового сопротивления. Между волокнами ткани и особенно ваты присутствуют мельчайшие объёмы воздуха, который является плохим проводником тепла. Воздух защищает тело от перегрева).
5. Почему в жаркую погоду у человека усиливается чувство жажды? (Когда температура среды выше температуры тела, теплоотдача осуществляется только путём испарения. Человек вынужден потреблять много жидкости для поддержания водного баланса).
6. Что будет лучшей грелкой – мешочек с песком или бутылка с водой (при одинаковой массе и температуре). (Бутылка с водой, т. к. теплоёмкость воды больше теплоёмкости песка. Водная грелка будет охлаждаться дольше)
7. Верно ли выражение “шуба греет”? (Нет. Меховые шубы – пористые тела. между волосками меха содержится воздух. Теплопроводность воздуха мала. Он защищает тело от охлаждения. Шуба не греет, а сохраняет тепло)
8. Может ли нам казаться теплее в сырую погоду, чем в сухую, при той же температуре воздуха? (В сырой и пасмурный день испарение уменьшается, т.к. влажность большая. В результате охлаждающий эффект от испарения пота не такой сильный. Телу становится теплее, потому что оно теряет меньше тепла за счёт испарения).
4 гейм: “Гонка за лидером”
Команды получают карточки-задания. Необходимо решить расчётную задачу и устно ответить на 2 вопроса. На выполнение задания наложен регламент – 5 минут. За выполнение задания в полном объёме - 5 баллов.
Задание для 1 команды:
1. Какое количество теплоты затрачивается на испарение 12 кг пота, которые организм человека выделяет за сутки тяжёлой физической работы, если удельная теплота парообразования равна 2,4 х106 Дж/кг? (Ответ: 2,88 х 107Дж )
2. Почему больному с высокой температурой рекомендуется обтирание спиртовым раствором? (При испарении спирта с поверхности кожи она охлаждается).
3. Как объяснить термин “кровь кипит”? (Кровь “вскипает” при быстром подъёме человека из воды с больших глубин. Азот воздуха при погружении человека на большую глубину интенсивно растворяется в крови. При быстром подъёме на поверхность пузырьки азота выделяются из крови, она начинает “кипеть”).
Задание для 2 команды:
1. Какое количество теплоты выделяет человеческий организм за сутки, если этого тепла достаточно, чтобы довести до кипения 33л ледяной воды? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/ (кг х С). (Ответ: 1,39 х 107 Дж )
2. Почему люди, одетые в прорезиненную одежду, с трудом переносят жару? (Происходит перегрев организма из-за отсутствия испарения пота).
3. Почему человек при подъёме в горы испытывает недостаток кислорода, хотя процентное его содержание в воздухе остаётся практически неизменным? (По мере подъёма на высоту давление каждого газа, входящего в состав воздуха, в том числе и кислорода, уменьшается. Низкое давление кислорода препятствует его поступлению в организм человека. В результате этого начинается сильное кислородное голодание, появляется головокружение и учащённое дыхание).
Сегодня мы с вами ещё раз убедились в том, что для нормального существования организма человека необходимо поддерживать постоянство внутренней среды, и одним из механизмов является теплорегуляция.
Подведение итогов.
Слово жюри. Награждение победителей.
Список литературы.
1. Богданов К.Ю. Физика в гостях у биолога. – М.: Наука, ФМЛ,1986.
2. Ильченко В.Р. Перекрёстки физики, химии, биологии. – М.: Просвещение, 1986.
3. Перельман Я.И. Занимательная физика. В двух книгах. – Д.:ВАП, 1994..