Исследовательская работа "Физика против курения"

Городская конференция  обучающихся 5 – 11 классов «Шаги в науку» Направление «физика» «Физика против курения» ОМСК, 2017 1 ОГЛАВЛЕНИЕ  Введение………………………………..….стр. 3 Актуальность темы. Цели и задачи  исследования. Объект и предмет исследования. Методы исследования. Практическая значимость проекта. Глава 1. Теоретическая часть…………...стр. 5 1.1 Сущн ость физических явлений и законов: диффузии, конденсации,  теплового  расширения тел, звуковых явлений, свойств газов и  закона движения жидкости по трубам. 1.2 Вредн ое влияние табачного дыма на организм человека с точки зрения  физических явлений и законов. 1.3 ы по главе I. Вывод Глава 2. Практическая часть………..…. стр. 9 2.1 Правила техники безопасности  при  проведении опытов. 2.2Экспериментальное определение  последствий  курения. 2.3  Социологическое исследование с целью  выяснения отношения учащихся к курению. 2.4  Выводы по главе II. Заключение…….. … стр. 13 2 Список  использованной  литературы…………….. стр. 14 Список  использованных  Internet  источников..… стр. 14 Приложение……....… стр. 15 Цель:  Исследование  вредного  влияния табачного дыма на  организм человека  с точки зрения явлений и законов физики. Задачи исследования: 1. Раскрыть   сущность   физических   явлений   и   законов:   диффузии, конденсации, теплового  расширения тел, звуковых явлений, свойств газов и закона движения жидкости по трубам. 2. Оценить вредное влияние табачного дыма на организм человека с точки зрения физических явлений и законов. 3. Экспериментально   определить    к   каким   последствиям   ведет курение. 4. Провести   социологическое   исследование   и   выяснить   отношение учащихся к курению. 5. Сделать выводы по итогам исследования. Гипотеза:      Если учащийся узнает о вреде табачного дыма с точки  зрения явлений и законов физики, то это приведет к изменению его  отношения к курению. Объект исследования: Табачный дым. Предмет   исследования:   Влияние   табачного   дыма   на     организм человека. Актуальность:    Сегодня   никто   не   отрицает   необходимости решительной  борьбы с пьянством, алкоголизмом, наркоманией. А вот борьба с курением как бы отодвинута на второй план.  Табак оказывает пагубное действие на здоровье, люди давно заметили это, 3 о чем говорят пословицы и поговорки разных народов:  Кто курит табак,  тот сам себе враг. Табак уму ­ не товарищ. На   современном   этапе   развития   общества   существует   проблема подросткового   курения.     В   наши  дни   у  современных   подростков очень     много   выбора   и   свободы,     они   активно   этим   пользуются. Подростки пробуют все, что им предлагают, не задумываясь о вреде и о последствиях. Некоторые   мои   одноклассники   уже   пробовали   курить.   Мне   не хочется, чтобы они стали зависимы от никотина. Практическая значимость:  Тема данного проекта актуальна не только для подростков, но и для взрослых.     Многие   взрослые   сами   подвержены   этой     вредной привычке. Представление данной проблемы  с точки зрения физики способно   оказать   большее   влияние,   нежели   длинная   лекция   или толстая   брошюра   о   вреде   курения.     И   если   хоть   один   человек, изучив   эту   работу,   бросит   курить   или   никогда   не   начнет   этого делать, это будет большая польза для нашего общества. Методы исследования: 1. Методы, направленные на теоретическое изучение проблемы: изучение литературы и материалов сети Internet. 2. Методы,   обеспечивающие   получение   практических результатов исследования проблемы: Социологическое исследование–анализ результатов игры «Давай  покурим», в которой  учащихся  проигрывают  реальную ситуацию. Эксперимент ­ изучение  явления в специально созданных условиях:  использование фильтра от выкуренной сигареты для  доказательства наличия смол и никотина в табачном дыме;  использование пластиковой бутылки с ватой  и сигаретой в  пробке для  доказательства того,  что защитный слой сигареты   задерживает только часть вредных веществ. 4 Моделирование ­ практические действия с «заместителем» объекта– моделью­ имитация  легких человека в ряде опытов: воздушный  шар, пластиковая бутылка,  резиновая груша. Краткий обзор используемой литературы и других источников: Точные  и краткие характеристики физических явлений и законов  взяты  из учебников физики для общеобразовательных учреждений,  7­9 классы. Автор: А.В. Перышкин. Предмет исследования подробно описан в сети Интернет на  специальных сайтах о вреде курения. Глава 1.  Теоретическая часть 1.1 Сущность физических явлений и законов Очень   многое   из   окружающего   нас   мира   подчиняется   законам физики.   Этому   не   стоит   удивляться,   ведь   термин  «физика» происходит   от   греческого   слова,   в   переводе   означающего «природа». 5 И   одним   из   таких   законов,   постоянно   работающих   вокруг   нас, является закон Бернулли о движении жидкости по трубам.  Чем меньше сечение трубы, тем больше скорость движения жидкости, меньше давление.[1]  Рис. 1 Диффузия —   процесс   взаимного   проникновения   молекул   или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого. Диффузия может происходит в газах, жидкостях и твердых телах. [1]  Рис. 2 Газ не сохраняет ни форму, ни объём. Газ заполняет всё доступное пространство. [1] Конденсация ­   переход   вещества   в   жидкое   состояние   из газообразного.[1]  Рис. 3 Тепловое   расширение ­   изменение   линейных   размеров   и   формы тела при изменении его температуры. [1]   Рис. 4 Звуковые   явления.   Источником   звука   является   колеблющееся тело. Оно приводит в колебательное движение прилегающие к нему частицы упругой среды, которые заставляют колебаться соседние частицы. [1] 6 1.2 Вредное   влияние   табачного   дыма   на   организм   человека   с точки зрения физических явлений и законов Закон Бернулли,  или болезни сердца и нервной и системы  Сердечные   болезни   и   инсульты   более   распространены   среди курильщиков,   чем   среди   некурящих.   После   вдыхания   табачного дыма уже через минуту давление повышается,      сердце начинает работать   с   удвоенной   нагрузкой,   пытаясь   через   сжатые   сосуды поставить кислород в жизненно важные органы.  Так как сужение и изнашивание   сосудов   наступает   с   возрастом,   получается,   что курильщики ускоряют этот процесс. При курении сужаются сосуды глаза, изменяется сетчатка, что ведет к частичной потере цветоощущения. Никотин  в первой короткой фазе расширяет сосуды мозга, а затем  резко их сужает. За возбуждением мозга следует торможение, в  результате чего человек испытывает потребность вновь ввести  никотин. Так возникает сильная зависимость от никотина. Диффузия и курение, или родителей не  проведешь Как   родители   могут   узнать,   курят   их   дети   или   нет?     Благодаря диффузии   табачный   дым   хорошо   смешивается   с   воздухом   и проникает всюду: в одежду, волосы, легкие, живые ткани, кровь, лимфу,   мозг,   рассеивается   в   помещении.   Запах   табачному   дыму придает никотин, являющийся одним из сильных растительных ядов. Курение   –   это   не   только   проблема   человека   с   никотиновой зависимостью,   но   и   неудобства   для   его   окружения.   Пассивное курение   –   непроизвольное   отравление   вредными   веществами табачного дыма некурящих людей, которые живут или работают с курильщиками.  Конденсация и курение,  или смертельный риск 7 В   табачном     дыме     находится   дёготь,   который   при   охлаждении переходит   в   жидкое   состояние,   т.е.   конденсируется.   При выкуривании одной пачки сигарет курильщик производит около 1 грамма  жидкого дегтя. [3] Оседая   на   зубах,   он   окрашивает   их   в   жёлто­коричневый   цвет. Попадая   на   ткань   слизистой   оболочки,   деготь   вызывает   кашель. Накапливаясь   на   лёгочной   ткани,   создаёт   предпосылки   для смертельного заболевания ­ рака легких; проглоченный вместе   со слюной, попадает в желудок, увеличивая степень риска получить рак желудка.  Тепловое расширение тел или курильщику о зубной боли Почему зубные врачи не рекомендуют есть и пить холодное после  горячего и наоборот?  Зубная эмаль разрушается при смене  температуры в результате теплового расширения.     Температура   табачного   дыма   на   35   ­   40  0С   выше   температуры воздуха,   поступающего   в   рот   при   курении,   что   вызывает   во   рту резкий   перепад   температур.   Во   время   курения   одной   сигареты происходит   15   ­20   таких   перепадов,   что   плохо   отражается   на состоянии зубной эмали: она трескается. Поэтому, зубы начинают разрушаться раньше и быстрее у курящих людей, чем у  некурящих. [4] Звуковые явления  или прокуренный голос Хроническое раздражение голосовых связок табачным дымом ведёт к тому, что голосовая щель сужается, голос утрачивает чистоту и звучность, становится хриплым. У     курильщиков   слух   значительно   хуже,   и   вот   почему:   под действием   никотина   барабанная   перепонка   утолщается   и втягивается   вовнутрь,   подвижность   слуховых   косточек уменьшается. 8 Выводы по Главе 1 В результате теоретического исследования объяснили, что высокое давление, частый пульс, болезни сердца – это следствие сужения кровеносных   сосудов.   И   объясняются   эти   болезни   при   помощи закона Бернулли.   Благодаря   диффузии табачный дым проникает всюду: в одежду, волосы, легкие, кровь,  рассеивается в помещении. В   табачном     дыме     находится   дёготь,   который   при   охлаждении переходит   в   жидкое   состояние,   т.е.   конденсируется.   Оседая   на зубах, он окрашивает их в жёлто­коричневый цвет. Зубная эмаль разрушается   при   смене   температуры   в   результате   теплового расширения. Раздражение голосовых связок табачным дымом ведёт к тому, что голосовая щель сужается, голос становится хриплым. Выяснили, что портрет курильщика с длительным стажем выглядит следующим   образом.   Цвет   кожи   приобретает   землистый   оттенок, зубы   темнеют,   появляется   постоянный   запах   изо   рта,   голос 9 становится   осипшим,   работоспособность   снижается,   ослабевают внимание, слух и зрение. Появляются кашель, одышка, снижается аппетит.   Часто   возникают   различные   заболевания,   приводящие   к ослаблению защитных сил организма. Он становится зависимым от процесса курения, так как его организм уже не может обходиться без определенной дозы никотина.  Из сильной личности человек превращается в раба своей привычки. (Рис. 6, Приложение 2) Глава 2. Практическая часть 2.1 Правила техники безопасности  при  проведении опытов: ­ Опыты проводились в кабинете химии, где есть вытяжной шкаф. ­ Опыты проводились в  индивидуальных средствах защиты: халат,  перчатки,  маска. 2.2 Экспериментальное определение  последствий  курения 10 Опыт № 1 ДИФФУЗИЯ В ГАЗАХ, ЖИДКОСТЯХ И ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ,  ИЛИ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО СОДЕРЖАНИЯ СМОЛ И  НИКОТИНА В ТАБАЧНОМ ДЫМЕ Приборы и материалы:  Фильтр от целой сигареты и фильтр  выкуренной сигареты. Цель опыта: Доказать наличие смол и никотина в табачном дыме. Ход опыта: Взять два фильтра, развернуть их, сравнить цвета этих  фильтров. Понюхать фильтры. Результат опыта:  Фильтр выкуренной сигареты, имеет коричневый Результат опыта:   цвет, а фильтр целой сигареты  имеет белый цвет. Фильтр  выкуренной сигареты неприятно пахнет. Вывод:  На фильтре выкуренной сигареты  отложилась часть смол и никотина, образующихся при курении. Их определяют по резкому  запаху ­ так пахнет изо рта курильщика! Никотин легко всасывается слизистой рта и носа, проникает в кровь и оказывает разрушающее  действие, т.к. является сильным ядом. Фильтр выкуренной сигареты приобрел  коричневый цвет  благодаря диффузии в твердых телах.  Запах никотина чувствуем благодаря диффузии в газах. Процесс  всасывания веществ возможен благодаря диффузии в  жидкостях. Рис. 5 Опыт № 2 КОНДЕНСАЦИЯ,  ИЛИ  СПАСИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ  ФИЛЬТРА ­ МИФ Приборы и материалы:  11 Пластиковая бутылка с пробкой, вата и сигарета Цель опыта: Доказать, что  защитный слой сигареты   задерживает только часть вредных веществ.  Ход опыта: В пробке делаем отверстие, вставляем сигарету. В  бутылку помещаем вату. Нажатием на бутылку  выпускаем часть  воздуха.  Поджигаем сигарету. Бутылка начинает «курить».   Достаем вату.   Результат опыта: ВВата  потемнела и приобрела неприятный запах. Результат опыта:  Вывод: Дёготь  при охлаждении переходит в жидкое состояние,  конденсируется  и окрашивает вату в коричневый цвет.  Деготь и  никотин попадают в легкие человека.  То же самое происходит и с  людьми, которые не курят. Находясь возле курящего человека, они  вдыхают воздух, и весь никотин оседает в легких у  некурящего  человека.  Таким образом, пассивное курение не менее опасно  курения настоящего.  Вредные  вещества, выбрасываемые в  атмосферу, благодаря диффузии, распространяются на большие  расстояния.  Опыт № 3 СВОЙСТВА ГАЗОВ ИЛИ ТАБАЧНЫЙ ДЫМ В ЛЕГКИХ Приборы и материалы:  Воздушный шар, штатив с лапкой, резиновая груша, сигарета,  табачный дым. Цель опыта: Доказать, что сигаретный дым полностью не удаляется из легких. Ход опыта: Укрепляем сигарету в лапке штатива и надеваем  резиновую грушу со стороны фильтра. Поджигаем сигарету,  сжимаем и осторожно разжимаем грушу. Она наполняется  сигаретным дымом. Наполняем воздушный шар  дымом при помощи  резиновой груши. Затем выпускаем  из шара.  Результат опыта:  Дым полностью не удаляется из воздушного  Результат опыта:   шара. 12 Вывод: Дым также полностью не удаляется из лёгких при  выдыхании. Накопление табачного дыма в легких  происходит  благодаря диффузии и свойству газа заполнять всё доступное  пространство. В легких нарушается газообмен.  Так как фильтр задерживает часть никотина, то курильщики  корректируют свое курение, чтобы достичь нужной дозы. Для этого  они увеличивают объем затяжки, затягиваются чаще и сильнее.  Глубокие затяжки приводят к большим задержкам дыма. Часть  никотина откладывается в лёгких и разрушает их. Опыт № 4 ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ ТЕЛ,  ИЛИ   ЗУБНАЯ  БОЛЬ Приборы и материалы:  Пластиковая бутылка,  термометр и сигарета Цель опыта: Доказать, что при курении повышается температура  тела.  Ход опыта: В пробке делаем отверстие, вставляем сигарету. В  бутылку помещаем термометр. Фиксируем начальную температуру.  Нажатием на бутылку  выпускаем часть воздуха.  Поджигаем  сигарету. Бутылка начинает «курить».  Достаем термометр.  Фиксируем конечную температуру.   Результат опыта: tt11 = 22  ,   tt22 =  53 Результат опыта:  Вывод: t2 – t1 =5353 0 0CC  ­  22   =  3100CC. . Температура табачного дыма  на 310С выше температуры воздуха, поступающего в рот при  курении, что вызывает во рту резкий перепад температур. Во время  курения одной сигареты происходит 15 ­20 таких перепадов, что  плохо отражается на состоянии зубной эмали: она трескается.  = 2200CC ,      ­  2200CC  =  31  =  53 0 0CC,    ,    2.3 Социологическое исследование Игра «Давай покурим» 13 Цель   исследования:Выяснить,   как   относятся   ученики   нашего класса к курению до и после прочитанной лекции и проведенных опытов о вреде табачного дыма. Участники: учащиеся 6 класса СОШ № 152. Ход игры: Одноклассники разделились на пары. Каждая пара  проигрывала ситуацию: первый участник предлагает партнеру  закурить, а тот в свою очередь должен отказаться. Затем участники  меняются  ролями. После окончания игры участники поделились впечатлениями.   Обсудили  в какой роли было легче. Провели классификацию и  подсчет вариантов отказа от курения. Игру повторили после прочитанной лекции и проведенных опытов.  И снова провели классификацию и подсчет вариантов отказа от  курения. Результат игры:  Сравнили варианты отказов от курения до и после прочитанной лекции и проведенных опытов о вреде табачного дыма. Результаты занесли в таблицу и сделали вывод. Выводы по главе II 1.Соблюдение правил техники безопасности при проведении опытов  помогли избежать появлению головных болей, головокружений,  тошноты. Все эти симптомы ­ признаки отравления. Организм таким образом старается избавиться от вредных веществ,  попавших в него из табачного дыма. Но когда человек   много курит, то наступает  привыкание и организм перестаёт сопротивляться. 2.Проведение открытых опытов показало, что табачный дым,   содержащийся в одной сигарете, представляет большую опасность  для живых организмов, и даже фильтр недостаточно защищает от  вредных веществ. Горящая сигарета – это маленький химический  завод, выпускающий токсичные химические вещества. Вред  табачного дыма объяснили при помощи физических явлений:  диффузии, конденсации, теплового расширения тел  и газовых  14 законов. Для удаления маслянистого налета, образовавшегося на стенках  пластиковой бутылки, пришлось применять моющее средство.  Использованная груша даже после многочисленных промывок водой источала  сигаретный «аромат», такой же вид имеют легкие  курильщика. 3.Социологическое исследование  в форме  игры «Давай покурим»  позволило выявить, как относятся ученики нашего класса к курению до и после прочитанной лекции и проведенных опытов. До  экспериментов ученики не достаточно знали о составе табачного  дыма, не осознавали, как влияет табачный дым на живой организм.  Распределение голосов для отказа от курения показано в таблице 1  Приложения 1.  После, проведенных нами, беседы  и  опытов, процентное  соотношение отказов от курения  изменилось, так как ученики  узнали о составе табачного дыма, о вредном влиянии табачного  дыма на живой организм. (Таблица 2, Приложение  1).  Количество ответов по причине, что курение наносит ущерб здоровью, возросло  в процентном отношении  с 17%  до 28%. А количество ответов, что  не курят, потому что бояться родителей, наоборот, уменьшилось в  процентном отношении. Не родителей надо бояться, а понимать  вред привычки курить.  Простой запрет курения не поможет решению этой проблемы, а  наши эксперименты, мы считаем, оказали более сильное воздействие на сознание учащихся.  IV. Заключение О том, что с каждым днем все большее количество детей подвержено вредной   привычке   –   курению,   знают   все.   Это   уже   становится 15 проблемой общества. Поэтому целью  нашего   исследования стала проблема курения.  Объяснили на первом этапе исследования в теоретической части, используя знание законов и явлений физики, как курение наносит вред здоровью. Пришли   к   заключению,       что   формирование   личной   негативной позиции подростка к курению с помощью опытов в практической части исследования,   помогает понять,   если они хотят жить, они должны   иметь   для   дыхания   чистый   воздух.   И   меры   нужно принимать сегодня,  завтра уже будет поздно. Выяснили,   к   изменению   отношения   к   курению   может   привести только   высокая   культура   знаний   о   нем,   что   подтверждает выдвинутую гипотезу. Информация, содержащаяся в исследовательской работе, заставила учащихся   всерьез   задуматься   о   последствиях   этой   пагубной привычки. Сделали вывод, что люди должны выбрать: курить или жить. И не просто   жить   самим   –   нормально,   полноценно,   но   и   давать   жить другим – некурящим. Дальнейшие перспективы  работы над проблемой: Организовать лекторские группы среди учащихся нашего класса и проводить разъяснительную работу среди подростков нашей школы о вреде курения с презентацией исследовательской  работы. Такую   работу   нужно   проводить   уже   с   учащимися   1–4   классов, потому   что   дети   начинают   пробовать   курить   уже   с   6–7   лет,   не осознавая последствий этой пагубной привычки.  с Лектории     частью   работы здоровьесберегающих   технологий   нашей   школы   БОУ   «СОШ   № 152».   презентацией   будут Мы   надеемся,   что   результаты   наших   исследований   помогут учащимся   бережно   относиться   к   своему   здоровью   и   здоровью окружающих.  Давайте дружно скажем сигарете: НЕТ! 16 Список использованной литературы: 1. А.В. Перышкин.  Физика, 7 ­8­ 9 класс: учебник для  общеобразовательных учреждений. ­М: Дрофа, 2015 г. Список использованныхInternet источников: 2. http://wikipedia 3. http://ne­kurim.ru 4. http:// nоsmoking.ru Приложение 1 Варианты отказов: 1. Отношение  к курению учеников нашего класса  до  прочитанной лекции и проведенных опытов о вреде табачного  дыма: Таблица 1 № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6 Курение наносит ущерб Не нравится запах здоровью табачног Боюсь родителе й Курит ь не модно Занимаюсь спортом Жалко тратит ь деньги 17 Всего учащихс я 18 Всего учащихс я 18 Курение наносит ущерб здоровью 5 28% Не нравится запах табачног о дыма 3 17% Боюсь родителе й 3 17% Приложение 2 3 17% о дыма 2 11% 5 28% 1 6% 4 22% 3 17% 2. Отношение  к курению учеников нашего класса  после   прочитанной лекции и проведенных опытов о вреде табачного  дыма: Таблица 2 № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6 Занимаюсь спортом Жалко тратит Курит ь не модно 1 6% 4 22% ь деньги 2 11% 18 Рис. 6 19