Методические разработки к урокам физики для профильного и предпрофильного образования учащихся химико-биологических классов. Е. А. Полетаева
Вид материала | Методические разработки |
- Программа предпрофиля составлена: для ознакомления учащихся с профессией юриста; для, 102.44kb.
- Т. В. Коваль Методические рекомендации к учебник, 416.41kb.
- Урокам по экономике для учащихся 10-11 классов по теме «Коррупция и экономика», 449.48kb.
- План элективные курсы по физике и их роль в организации профильного и предпрофильного, 158.52kb.
- Тема: Физика наука о природе. Физические тела и физические явления, 82.49kb.
- Программа элективного курса для профильного обучения учащихся 10-11 классов Ильина, 214.21kb.
- Отбора содержания материала программы являются: системность; целостность; объективность;, 262.79kb.
- Методические материалы по системе оценки достижений учащихся в рамках реализации модели, 273.34kb.
- Путинцева Елена Валерьевна Учитель истории и обществознания моу сош инжавинская объединенная, 166.45kb.
- Программа профильного спецкурса для учащихся 10,11 классов, 371.49kb.
Методические разработки к урокам физики для профильного и предпрофильного образования учащихся химико-биологических классов.
Е.А. Полетаева
Преподаватель физики высшей категории
МОУ «Лицей г. Отрадное» Кировского района
Ленинградской области
Анализируя школьные программы и учебники по физике, обратила внимание, что взаимосвязь современной медицины и физики в них отражена слабо. Имеющиеся в учебниках и учебных пособиях сведения о роли и применении физических закономерностей в диагностике, лечении и профилактике болезней человека носят бессистемный характер, отсутствуют методические пособия и рекомендации по этим вопросам, знания и умения учащихся по физике, таким образом оказываются оторванными от их практического применения.
Разработка тем «Человек как объект физического познания» к курсу физики, нацелена на систематизацию знаний в практическом применении для учащихся химико-биологического профиля.
Необходимость введения в программу курса физики тем, связанных с процессами в организме человека, обусловлен следующими факторами:
- Высокий интерес человека к познанию самого себя. Этот интерес создаёт широкие возможности для развития исследовательских умений, интереса, стремления к познанию нового.
- Способствует осознать учащимися тесную взаимосвязь всех естественных наук. Проводя, аналогию физических процессов с процессами биологических систем развивается умение анализировать процессы, происходящие в живой и неживой природе, и расширяет границы применения законов физики.
- Практикум по исследованию физических явлений в человеке не требует сложного и дефицитного оборудование и может быть использован учащимися в различных ситуациях.
- Интегрирование биологии, физики открывает широкие возможности для активизации обучения путём использования проблемного обучения, аудиторной внеаудиторной работы, формирующей целенаправленность и самоорганизацию.
Цели:
- Расширить представления учащихся об окружающем мире.
- Сформировать восприятие человека как систему интеграции биологических, физических процессов и законов
- Сформировать готовность личности к самоопределению в выборе направления дальнейшего образования
Задачи:
- Интеграция физических знаний;
- Овладение методами исследований – наблюдением, выдвижением гипотезы, экспериментом, работой с лабораторным оборудованием и научными текстами.
- Повышение интереса к физике через внедрение новых технологий;
- Создание условий для качественного роста коммуникативной культуры учащихся; отработки умения работать в команде, созданной для решения определенной задачи; умения объективно оценивать свою деятельность и деятельность товарищей.
- Создание предпосылок для осознанного выбора профессии.
Методы преподавания и формы контроля.
Технология преподавания данных тем основана на проектной деятельности учащихся и практической направленности каждого занятия. Проектная деятельность способствует самоопределению учеников, развитию коммуникативных навыков совместной работы, что является очень важным компонентом в образовании. Практические занятия носят исследовательский характер.
Основные формы организации занятий:
- Защита проектов
- Интерактивные лекции с последующими дискуссиями
- Практическая деятельность в создании моделей и анимации
- Разработка и анализ опытов в группах.
- Работа с научными текстами
- Выполнения практических работ с последующим заполнением таблицы «Я»
На первом занятии учащимся химико-биологического профиля предлагаются следующие проектные работы.
- Диффузия в организме человека (в лёгких, кишечнике, клетке, печень).
- Тепловые процессы, связанные с жизнедеятельностью человека
- Что способствует движению и равновесию тела человека (виды движения, рычаги, сила трения)
- Как скорость течения крови и давление зависят от вида кровеносных сосудов.
- Давление внутри человека и влияние среды на него
- Связь электрических явлений со скоростью реакции человека и
- Человек – сложная колебательная система
- Архитектура и особенности строения костей
- Как мы видим, как мы слышим?
- Всемирное тяготение и красота человеческого тела
- Энергетический обмен в нашем организме.
Каждая работа предполагает:
- восстановить знания по определённой биологической системе
- рассмотреть биологические процессы, происходящие внутри данной системы
- провести аналогию с физическими процессами и рассмотреть действия системы с точки зрения физики
- рассмотреть влияние других факторов на протекание процесса.
- подготовить физические и биологические схемы, модели, анимации
- продумать возможные практические работы по выбранной теме и оригинальные задачи и вопросы
Цель преподавателя поставить перед учащимися проблему, задачу практического содержания, организовать их самостоятельную исследовательскую или конструкторскую деятельность, осуществлять консультирование учащихся и контроль, помочь с выбором литературы, Интернет ресурсов, создании презентаций. В работе над проблемой учащиеся составляют план своих действий, разрабатывают метод его осуществления.
Критерии успешности :
Деятельность учащегося по разделу «Человек как объект физического познания»
-
№
Вид деятельности
1
Доклад
2
Сочинение- фантазия
3
Исследование аналогии между биологическими и физическими процессами
4
Создание презентации к работе
5
Создание модели или анимации
6
Разработка эксперимента
9
Подготовка занимательных вопросов и задач
Также в процессе работы обучающиеся заполняют таблицу:
Таблица «я»
Параметры, определяемые опытным путём | Величина, числовое значение, единицы измерения | вывод |
Масса, определяемая динамическим методом | | |
Рост, определяемый по падению тела | | |
Расчёт скорости движения от школы до дома | | |
Определение мощности при подъёме по лестнице | | |
Время реакции | | |
Объём лёгких | | |
Систолическое давление | | |
Диастолическое давление | | |
Сопротивление тканей | | |
Фокусное расстояние | | |
Оптическая сила глаза | | |
Сила аккомодации | | |
Слепое пятно | | |
| | |
Дополнительные главы к тематическому планированию по физике.
Тема по физике | дополнение | Содержание занятия | Практические работы |
| |||
Кинематика | Кинематика «человека» | Скорость движения человека, скорость движения крови в сосудах и зависимость от давления; уравнение Бернулли; роль инерции в организме и при движении; роль ускорения в жизни человека, выполнение |
|
Динамика | Виды сил в организме человека. Работа и мощность | Источник сил – мышцы, вес и его влияние на самочувствие, сила упругости различных материалов в организме человека, виды деформации костей; особенности строения костей и предел прочности, сила трения при движении и в суставах, особенности строения суставов и их подвижность. |
|
Статика | Вопросы статики в жизнедеятельности человека | Определение центра тяжести человека, площадь опоры, устойчивое и неустойчивое равновесие; рычаги в теле человека; |
|
МКТ и термодинамика | Человек – материя, состоящая из молекул, атомов, ионов… | Тепловые явления в организме человека; теплообмен через кожу и лёгкие; почему мы краснеем и бледнеем; диффузия - осмос; диффузия в кишечнике; давление внутри человека; давление крови; влияние атмосферного и гидростатического давления на организм человека; энергетический обмен; метаболизм в клетках; энтропия; создание модели лёгких и сердца; сердце – ДВС? |
|
Электродинамика | Электрические свойства тела человека | Тело человека как проводник; клеточный потенциал; разность потенциалов при работе сердца; сопротивление человеческой ткани; влияние электрического тока на человека; |
|
Механизм влияния магнитных полей на человека | Что такое магнитные поля и как они влияют на проводник с током, аналогия воздействия на поток крови и последствия этого воздействия | | |
Механические колебания и волны | Колебания в организме человека | Колебания, возникающие при дыхании, сердечной деятельности автоколебания голосовых связок и сердца; тремор, тепловое электромагнитное излучение; влияние инфразвука и ультразвука на организм человека. | |
Оптика | Глаз – как оптическая система | Строение глаза, виды заболевания, определение фокусного расстояния глаза и оптической силы, силы аккомодации глаза, причины зрительных иллюзий |
|
Повторение | Игровое занятие | Аналогия биологических систем и физических явлений, лото, конкурс кроссвордов и конкурс сочинений - фантазий | |
Методическое наполнение курса
1. Примерное содержание задач, используемых на уроках.
К теме Кинематика и Динамика
- Спортсмен на заданной дистанции достигает скорости 9м/с. С какой скоростью он выбрасывает ступню каждой ноги?
- Рассчитать ускорение ступней и головы при торможении, если известно, что скорость падения равна 2м/с, величина прогиба пола-1мм, а голова при торможении проходит путь 0,5м, так как после торможения ногами о пол, голова продолжает движение согласна I закону Ньютона.
- Рассчитайте удлинение сухожилия человека под действием силы 10 Н. Считайте. Что сухожилие имеет форму сильно вытянутого цилиндра длиной 16см, диаметром 8,6мм.
- Средняя площадь сечения бедренной кости 3см2. Какую силу сжатия может выдержать кость неразрушаясь?
- Какую силу должен развить бицепс. Чтобы человек мог удержать в ладони груз массой 5кг в руке. Согнутой под углом450. Общая масса руки и предплечья 2кг.
- Модуль Юнга поясничногопозвонка составляет примерно 1,4*108Н/м2. Найти силу, действующую на позвонок. Если абсолютная деформация равна 1,35мм. Длина костной пластины 2.7см, толщина 4см, ширина 2,5см.
- Сердце взрослого человека за 1 сокращение прогоняет около 160 см крови. Оно сокращается примерно 70 раз в минуту, совершая работу 1 Дж за каждое сокращение. Какую работу совершает сердце за 1 день?
- Чему равна мощность сердца спортсмена во время соревнований, если при одном ударе оно совершает работу 16 Дж, а ежеминутно делает 180 ударов?
- Какую мощность развивает сердце человека, если при каждом биении, левый желудочек, сокращаясь, выталкивает в аорту около 70г крови под давлением 26 кПа, а за время, равное 1 мин, происходит приблизительно 75 сокращений желудочка? Плотность крови р=1,05 т/м3
- При вдыхании человеком 1 л кислорода в организме (в результате взаимодействия кислорода с белками, жирами и углеводами) выделяется энергия 20 кДж. Для нормального функционирования организма человеку массой 70 кг требуется (даже во время сна) приток мощности 80 Вт. Какой объём вдыхаемого воздуха в секунду обеспечит такой приток мощности?
- Сечение бедренной кости человека (в средней её части) напоминает пустотелый цилиндр с внешним радиусом 11 мм и внутренним 5 мм. Предел прочности костной ткани на сжатие 170 МПа. Груз, какой минимальной массы под действием силы тяжести, направленной вдоль кости, может её сломать?
- Определите модуль упругости хрящевой ткани, поперечное сечение которой 1 см2, если растяжение ткани силой 100 Н, вызывает её относительное удлинение 4,2 %
К теме МКТ и Термодинамика
- Средняя температура человека примерно равна 370С. Чему равна эта температура по шкале Кельвина?
- Организм человека в результате обменных процессов генерирует тепловую мощность 75 Вт. Постоянство температуры тела обеспечивается в частности, испарением воды с поверхности кожи. Какое количество воды испаряется с поверхности кожи за 1 час?
- Насколько отличается давление крови на уровне макушки и у подошв ног человека ростом 1,6м, стоящего прямо?
- Во время тяжёлой физической работы сердце человека сокращается 150 раз в минуту. При каждом сокращении совершается работа, эквивалентная подъёму груза массой 150кг на высоту 27см. Определите мощность, развиваемую сердцем человека?
- Человек голодает одну неделю. Средняя скорость обмена веществ составляет 100Вт в сутки. Оцените потерю массы человека.
- Во время выполнения физических упражнений, 30 минут, человек выделяет количество теплоты, равное 750кДж, за счёт испарения пота с кожных покровов. Сколько воды при этом он потеряет?
- На сколько процентов увеличивается средняя квадратичная скорость молекул воды в нашей крови при повышении температуры от 37 С до 40 С
- Сколько молекул вы вдохнули при одном вдохе?
(≈500мл воздуха при одном вдохе)
- Эритроциты крови человека представляют собой диски диаметром приблизительно 7* 10-6м. и толщиной 10 м. В крови объёмом 1мм содержится около 5 * 10-6 таких дисков. а) Если в теле взрослого человека содержится 5 л крови, то сколько в ней эритроцитов? б) Масса молекулы гемоглобина составляет около 6,8 * 10 а.е.м. Сколько молекул гемоглобина должно содержаться в одном эритроците, если плотность гемоглобина 1 кг/м3 и если мы будем считать, что эритроциты полностью состоят из гемоглобина?
(1 а.е.м. = 1,66 * 10 кг.)
- Рассматривая микроскопом каплю крови, мы видим на фоне бесцветной жидкости красные кровяные тельца. Они не остаются в покое, а всё время беспорядочно движутся. Объясните явление.
- На каком явлении основан процесс проникновения молекул кислорода из органов дыхания в кровеносные сосуды?
- Каковы физические основы проникновения питательных веществ через стенки кишечника в кровь?
- Нормальная температура человека в подмышечной впадине 36,8 С, а в лёгких-32 С. Чем объясняется более низкая температура лёгких?
- Сухожилие длиной 0,12 м. и площадью поперечного сечения 2 * 10м. при нагрузке в 68,6 Н удлинилось на 2,9 * 10 м. Определить для него модуль Юнга.
- В теле взрослого человека имеется до 160 млрд. капилляров. Благодаря этому каждая клетка через тканевую жидкость снабжается необходимыми питательными веществами и кислородом. Смачивает ли кровь стенки капилляров?
- В холодный день часть энергии человек тратит на нагревание вдыхаемого воздуха. Предположим, что созданы условия дыхания для минимальной активности (11 вдохов в мин. и 0,5 л воздуха на вдох). Вычислите потерю теплоты, связанную с дыханием, если температура окружающей среды равна – 200С .
- Ежедневно человек получает с пищей 3000 ккал. В течение рабочего дня человек поднимает 20-и килограммовые ящики с уровня земли на платформу, возвышающуюся над землёй на 1,5 м. Человек поднимает эти ящики каждые 10с. на протяжении 8-часового рабочего дня. Какая доля полученной им энергии необходима для совершения работы?
- Определите скорость дыхания человека, идущего быстрым шагом, если скорость обмена веществ у него равна 350 ккал/ч. (Предположите, что объём каждого вдоха 0,7 л.)
- Окисление 1 г. жира в организме требует выполнения мышечной работы 10 ккал. Предположим, что человек хотел похудеть за прогулку на 0,5 кг. Какова должна быть продолжительность прогулки?
- При большой физической нагрузке в организме вырабатывается значительное количество тепла - до 1400 ккал/ч, и если тело человека каким-то образом не рассеивало это тепло, то его температура могла бы повышаться градусов на 15 в час, а это недопустимо. Как же рассеивается тепло?
- Мышцы ног при беге со средней скоростью за 1 мин расходуют около 24 к Дж энергии. Определить, сколько всего граммов глюкозы израсходуют мышцы ног за 25 мин. бега, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве для полного окисления глюкозы.
- Известно, что при тяжёлой физической работе, человек выделяет пот объёмом 10л. Какая масса воды может быть нагрета от 400С до 1000С за счёт той тепловой энергии, которая затратилась на потоотделение?
- Чтобы вызвать единичную мутацию необходимо к молекуле ДНК подвести энергию около 5 * 10 Дж. Вычислить во сколько раз энергия теплового движения при температуре тела человека (37 С) меньше той, которая способна вызвать изменение генетической программы.
- Определить количество теплоты, выделяемое за 45 мин. организмом человека, имеющего массу 50 кг, если известно, что человеческое тело массой 1кг излучает в секунду 1,6 Дж энергии.
К теме Электродинамика
- Какие изменения вызывает ток в теле человека?
- Тело человека обладает емкостью около 30 см. Какого радиуса следует изготовить изолированный шарообразный проводник, чтобы он имел такую же ёмкость?
- Потенциал конвейерной ленты при клейке подошв достигает 8000 В. Работницы, сидящие на деревянных скамейках, во время работы касаются ленты руками и получают заряд. Считая ёмкость тела работницы равной 25пФ, определите заряд, сообщаемый её телу.
- При франклинизации больного между электродами за время одной процедуры лечения (10 мин) проходит заряд 1,6 * 10 Кл. Определите среднюю силу тока.
- Рассчитайте полное сопротивление конечности человека переменному току городской сети, если она обладает активным сопротивлением R=1000 Ом и ёмкостью 0,001 мкФ.
- Найдите силу и мощность электрического тока, который пойдёт через организм человека, если он коснётся руками сетевых проводов, находящихся под напряжением 220 В.
К теме Оптика
- Пациент при проверке зрения чётко видит буквы на расстоянии 0,16м. от глаза. Определить недостаток его зрения. Какой оптической силы очки ему требуются?
- В области наибольшей чувствительности глаза при дневном свете порогу зрительного ощущения соответствует мощность света 4 * 10 Вт. Какое количество фотонов в 1с. поглощается при этом?
- Для чего нужны два глаза?
- При рассмотрении, какого предмета - близкого или далёкого хрусталик становиться более выпуклым?
- Какие очки должны быть прописаны человеку, если он видит в воде нормально.
Таблицы в электронном виде, используемые на уроках.
Используемая Литература:
- Беркинблит М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. - М. «Наука»,1988
- Фарбер Ф.Е.Физика (для подготовки в высшие медицинские учебные заведения).- М. «Высшая школа», 1979
- Чандаев С.А. Физика и человек.- М. 1994
- Джеймс Бивен, Иллюстрированное руководство по анатомии и физиологии.- «Внешсигма», 1994
- Енохович А.С. Справочник по физике и технике. - М. «Просвещение», 1989
- Кац Ц. Б. Биофизика. – М.: Просвещение, 1974
- ссылка скрыта
- ссылка скрыта


