Cценарий интегрированного урока по биологии и физике " Организм человека глазами физика"

Интегрированный урок (биология + физика) в 10 классе на тему:

«Организм человека глазами физика».

Учитель физики Шатохина Т.Ф.      

     Учитель биологии Мальцева Т.А.

МБОУ СОШ № 199

Г.Новосибирск

Цель урока:

·         Повторить и обобщить знания по теме: «законы физики и организм человека» (основные понятия, формулы, законы).

·         Осуществить интеграцию предметов физика, биология.

·         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.

Тип урока: Обобщения и систематизации знаний.

Форма проведения: групповая

Методы и методические приемы:

·         Групповая работа, коллективное решение задач.

·         Отчет и предоставление результатов по выполненной работе.

·         Воспроизведение и коррекция опорных знаний

·         Информационно-коммуникационные

·          

Оборудование: "Скелет человека"; разборный торс человека, термометр, бутылки с водой.

Ход урока

Мыслящий ум не чувствует себя счастливым,

пока ему не удастся связать воедино

разрозненные факты, им наблюдаемые.

Д. Хевеши

Учитель физики: Добрый день, дорогие друзья, сегодня мы собрались с вами чтобы провести не совсем обычный урок. А необычен он тем, что вести его будут сразу два учителя. Я учитель физики – Шатохина Т.Ф. и учитель биологии – Мальцева Т.А.

 

Клип: «точка, точка, запятая»

 

Учитель биологии: Сформулируем вместе тему урока. Сегодня мы поговорим о том, что все законы физики и биологии едины. А урок наш пройдет под девизом:

Мыслящий ум не чувствует себя счастливым,

пока ему не удастся связать воедино

разрозненные факты, им наблюдаемые.

Д. Хевеши (венгерский химик, нобелевский лауреат)

 (Эпиграф слайд)

 

 

 

Учитель физики: 

Все естественные науки используют законы физики. В этом мы убедимся сегодня на уроке. Законы физики 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.

 

Учитель биологии: 

Самое прекрасное и совершенное, что создала природа – это человек. Но, человек сам является частичкой этой природы. А это значит, что и организм его работает по законам природы, а точнее по законам физики.

Ребята, как вы думаете, какую цель мы можем поставить перед собой на нашем уроке?

Ученики: узнать какие законы физики объясняют различные процессы в организме человека.

 

Я желаю вам плодотворной работы на уроке, всем успешного выступления, всеобщего внимания и признания ваших трудов.

 

 

Учитель физики: 

Мы хотим предложить вам следующую формулу для самооценки:

               Aп

КПД= ------------100%

               U

                               

Aп -Работа на уроке

U- Внутренняя энергия

 

 

Учитель биологии: 

Используйте на уроке свою внутреннюю энергию, силу мышц, работу мозга, объём легких, напряжение зрения, заряд сердца, скорость мысли  и добьетесь 100% КПД. 

 

Учитель физики: Основной закон природы - закон сохранения и превращения энергии. Сформулируйте как читается закон сохранения энергии? Он применим и для живых организмов. Роберт Майер первым его сформулировал с позиций врача- естествоиспытателя, а расскажет нам о нем (Киевская Юля)

 

Роберт Майер – великий естествоиспытатель и врач, основатель термодинамики – науки, являющейся теоретической базой современной теплотехники. Юлиус Роберт Майер родился в 1814 году в небольшом немецком городке Гейльброне. Едва ли скромный владелец аптеки «К розе» мог предполагать, что имя его младшего сына Юлиуса войдет в историю физической науки. Ведь в детстве Юлиус не проявлял особого пристрастия к наукам. В его аттестате зрелости по всем предметам стояло «посредственно» и только по математике «хорошо». По желанию отца Юлиус поступил в Тюбенгенский университет на медицинский факультет. Однако профессия провинциального лекаря Майера не привлекала. Его заветная мечта – поехать в далекое путешествие. Устроившись врачом на торговое судно, Майер едет на остров Яву. В дороге он ведет дневник. Однажды во время плавания штурман сказал ему, что во время сильной бури вода нагревается. Майер занес замечание штурмана в свой дневник и впоследствии проверил его. С этой путевой записи и зародилась у Майера мысль о связи между теплотой и движением. (Слайд Роберта Майера, годы жизни)

 

Учитель физики: Вы можете тоже проделать такой опыт: У вас на столе стоят бутылки до половины заполнены водой комнатной температуры и, закупорив бутылку пробкой, встряхнуть воду в течение нескольких минут. Термометр покажет, что вода нагрелась на 1-2⁰ С).

Вопрос: какие виды превращения энергии вы наблюдали?

 

 «Природа никогда не изменит великим законам сохранения»

Д.Бернулли.

 

Учитель биологии: А какие 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). На слайд

«Всякий процесс, происходящий в природе, можно рассматривать, как превращение отдельных видов энергии друг в друга»

Макс Планк.

 

 

Учитель физики: 

А что является источником энергии для работы организма человека?

Ученики. Источником энергии для работы организма человека являются органические вещества и прежде всего - углеводы, подвергающиеся в клетках распаду и окислению, в результате чего освобождается скрытая в них энергия.

 

Учитель биологии: 

Поглощая пищу, вы поглощаете содержащуюся в ней внутреннюю энергию в следующих количествах: хлеб – 9000 Дж/г; сахар – 17000 Дж/г; молоко – 3000 Дж/г; мясо – 7500 Дж/г; картофель – 4000 Дж/г; масло – 33000 Дж/г; овощи и фрукты – 600-2000 Дж/г; яйца - 7000 Дж/г.

- Работая, вы расходуете энергию в следующих примерно количествах (за 1 ч на 1 кг массы человека): при подготовке уроков – 6000 Дж; при зарядке – 16000 Дж; при лежании – 4000 Дж; при плавании -30000 Дж; во время сна – 4000 Дж; при ходьбе 15000 Дж. 

 

- Следовательно, поглощая пищу, вы увеличиваете свою внутреннюю энергию, а, работая, вы ее расходуете.

 

 

Учитель физики: 

Итак, энергия у нас есть, давайте же используем ее с пользой.

Учитель физики объясняет, как выполнять задание. Учитель биологии раздает задания.

Задание. Группа 1:

 

Биологи 1.Без пищи и воды человек может прожить несколько дней, а без воздуха не может обойтись и 10 минут. Объясните почему?

2.Представьте себе молекулу атмосферного кислорода, проникающую при вдохе в лёгкие. Проследите мысленно, какой путь пройдёт с воздухом эта молекула от ноздрей до лёгкого. Перечислите органы воздухоносного пути.

 

Физики 1. Аквалангист, находясь на глубине 15 метров от поверхности воды, вдохнул воздух и заполнил весь объём легких равный 5 литров. До какого объёма расширятся легкие, если он быстро вынырнет из воды.

ρ =1100кг/м³(плотность морской воды). Р_атм.=10⁵Па.

 

5 10^-3  10⁵Па

2.Почему нельзя быстро всплывать с глубины?

(При слишком быстром всплытии есть опасность «закипания крови», образуются пузырьки в сосудах. Если азот не успел выйти, это может нанести вред организму, случаются различные травмы вплоть до инсульта.)

 

Задание. Группа 2:

Биологи.       Всю нашу жизнь центральный орган кровеносной системы – сердце – непрерывно работает. Он начинает работать, когда человек еще не родился, и последним прекращает свою работу. Сердце представляет собой удивительный насос, работающий безостановочно на протяжении всей жизнь человека. Он прокачивает за 1 с около 0,1 л крови.

      Объясните, в чём секрет такой работоспособности сердца?

 

Физики. 2. Задача1. За сутки человеческое сердце делает около 100000 ударов. при одном ударе совершается такая же работа, как и при поднятии груза массой 1 килограмм на высоту 20 сантиметров. Вычислите работу, совершаемую человеческим сердцем за сутки. (Ответ: 200 кДж)

 

Задача2. Физиологи определяют работу сердца с помощью формулы А=М·Д·С, где М – масса крови (кг.), С – число сердцебиений за 1 минуту, Д – давление крови в аорте (кПа.).

 Рассчитайте работу левого желудочка а) за сутки, если М=0,07 кг, Д=20кПа, С=72  (Ответ: 145,152Дж)

 

 

Знаете ли вы, что за 8,5 часов лыжного пробега на 100 километров сердце спортсмена перекачивает 35 тонн крови.

 

 

Задание. Группа 3:

 

БИОЛОГИ.

1.Кости очень прочны. По прочности кости сравнивают с некоторыми металлами (Cu, Fe). Прочность кости всего лишь в 10 раз меньше прочности стали. Короткий сегмент большой берцовой кости может выдержать вес легкового автомобиля! Предел прочности рёбер на излом у молодых людей колеблется от 85 до 110 кг. Кость твёрже кирпича в 30 раз, а гранита в 2,5 раза. Она прочнее дуба и почти также прочна, как чугун.

1.Какие свойства позволяют костям выполнять их функции?

2.Какая особенность строения костной ткани была использована французским инженером А.Эйфелем при создании всемирно известной Эйфелевой башни?

ФИЗИКИ.

 Задача1: Какую работу совершает спортсмен, пробегая дистанцию в 100 метров, если в ахилловом сухожилии при беге действует растягивающая сила 4000 Н и при толчке нога наклонена под углом в 60⁰ к горизонту? (Ответ: 200 кДж)

В каждом шаге принимают участие до 300 мышц.  В одну мышцу в среднем поступает 20 импульсов в секунду.

Задача2. Одна из самых сильных мышц – икроножная, может поднять груз в 130 килограмм. Какую она совершает работу, поднимая груз на 5 метров. (Ответ: 6500 Дж)

 

Задание группа 4:

 

Биологи.

 Кожа – это наружный покров тела, который надёжно защищает все находящиеся под ней органы от механических повреждений, препятствует потере воды организмом, проникновению в него различных бактерий. Кожа участвует в регуляции температуры тела, в обменных и выделительных процессах. Кожа обладает повышенной чувствительностью, что позволяет организму избегать возможных повреждений.

Докажите, что это так.

 

Физики

1. Почему опасно работать с электрическим током при повышенной влажности

воздуха? Рассчитайте силу тока, проходящую через человека при случайном касании сухой руки, влажной руки?

Решение Ток, проходящий при случайном касании рукой через и 220В тело человека;

I=220/105=2,09А

Ток, проходящий через тело человека при касании влажной рукой,

I=220/103=2,13А

 

А такая сила тока может оказаться смертельной.

2.Электрофорез   это метод лечения, основанный на введении лекарств через кожу и слизистые оболочки с помощью постоянного электрического тока. На тело человека накладывают электроды, между телом и электродом помещают бумагу или ткань, пропитанную электропроводящим лекарственным препаратом. При включении тока начинается движение заряженных частиц из бумаги или ткани в кожу, а затем в тело человека.

Какой физический процесс используется при электрофорезе?

Решение.

При электрофорезе используется электролиз.

 

Ответ: электролиз.

 

Учитель физики: 

 

Обобщение. Задание на соответствие(раздать разрезанные или на напечатанных поставить стрелочки)

Задание:

 

Ответ:

Учитель биологии: 

Ответьте, пожалуйста, на наши вопросы.

1) Наука о живой природе .(биология)

2) Как называется газ молекулы, которого не взаимодействуют друг с другом? (идеальный газ-модель реального газа)

3) Определенная часть тела, имеющая определенное строение и выполняющая определенную функцию. (орган)

4) Наука, получившая свое название от греческого слова «фюзис», что в переводе означает - природа? (Физика)

5) Кровоизлияние в сердце. Инфаркт)

6) Отдел кисти, расположенный между предплечьем и пястьем. (Запястье)

7) Атом, который потерял или присоединил один или несколько электронов. (Ион)

8) Жидкая соединительная ткань, состоящая из плазмы и форменных элементов. (Кровь)

9) Частицы, из которых состоят молекулы? (Атом)

Учитель биологии: Прочитайте, какое слово у нас получилось? (БИОФИЗИКА) Как вы поняли, что изучает эта наука? (это наука о физических процессах, протекающих в биологических системах)

 

Учитель физики:

«Физика не только может, но и должна

глубоко вторгаться в биологию, как своими

средствами исследования, так и

свойственными ей теоретическими

представлениями»

Академик Л.А.Арцимови

Учитель биологии: А заканчивая урок хочется еще раз вернуться к нашей формуле успеха. (формула – слайд) оцените КПД своей работы и заполните таблицу оценки и самооценки.

Выставление оценок и подведение итогов.

Таблица самооценки:

 

Группа №

Фамилия,имя	КПД,%	Оценка за урок учителю биологии	Оценка за урок учителю физики	Оценка за урок ученику,т.е. самооценка	Замечания и предложения

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание:

В тетради по физике начертить и заполнить таблицу.

Законы физики и физические явления в организме человека

№	Закон физики или физическое явление	Система или орган