Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Оценка 4.7
Исследовательские работы
docx
физика
9 кл
03.08.2018
"От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике — таков диалектический путь познания истины", — писал В. И. Ленин. Этому учили нас в институте. Этому мы учим детей, приходящих на уроки физики.
Цель работы:
показать применение законов физики к организму человека, единство законов природы;
показать практическую значимость работы.
исследовательская работа.docx
Фестиваль творческих открытий и инициатив «Леонардо»
Научно – исследовательская работа
«Познай самого себя»
Подготовил:
Данилов Иван,
обучающийся 9 класса
Руководитель работы:
Куликова Марина Николаевна, учитель
физики МБОУ «Рыльская основная
общеобразовательная школа №2»
Курск, 2018 Содержание
Введение.....................................................................................................................................2
I.Механические параметры тела человека (теоретическая часть)........................................4
Тема 1. Вычисление объёма своего тела .............................................................................4
Тема 2. Определение площади поверхности своего тела ..................................................5
Тема 3. Определение дыхательного объёма лёгких ..........................................................7
Тема 4. Определение средней плотности тела человека....................................................7
Тема 5. Определение количества теплоты, отдаваемого организмом в окружающую
среду.......................................................................................................................................8
II.Практические работы «Измерение параметров человека»................................................9
1.Определение объема тела человека (на своем примере).................................................9
2.Определение площади поверхности тела человека (на своем примере)......................10
3.Определение дыхательного объёма и жизненной ёмкости лёгких...............................11
4.Определение средней плотности тела человека (на своем примере)...........................12
5.Определение количества теплоты, отдаваемого моим организмом в окружающую
среду.....................................................................................................................................13
Заключение...............................................................................................................................14
Список использованных источников и литературы:.............................................................16
Приложение..............................................................................................................................17
Познание мира есть познание самого себя,
ибо человек — величайшая тайна,
источник аналогий для Вселенной
Новалис (Фридрих фон Харденберг)
Введение
Физика «фундаментальная наука», потому что другие естественные
науки рассматривают какой то класс материальных систем, которые
2 подчиняются законам физики. Физика даёт человеку возможность глубже
познать окружающий мир, упорядочить систему мировосприятия и осознать
себя неотъемлемой частью.
Физика – экспериментальная наука, все её законы и теории
основываются и опираются на опытные данные. Начиная с 7 класса, мы с
интересом учимся объяснять физические явления, встречающиеся в
сказках, в пословицах, загадках, народных приметах. Знания о самом себе,
об окружающем нас мире необходимы человеку во всех сферах нашей
повседневной жизни.
Каждый из нас начинает познание мира с раннего детства. И на
протяжении всей своей жизни человек постоянно пытается узнать чтото
новое. Мы получаем знания, которые пригодятся нам в практической
жизни.
Я взял эпиграфом слова немецкого философа, писателя, поэта
мистического мироощущения Новалис (Фридрих фон Харденберг,1772
1801). Я тоже считаю, что чтобы познать мир, мы должны познать себя.
Актуальность.
Каждый из нас задавал себе вопросы: «Кто я?», «Что я могу?», «Чем
отличаюсь от других?». Поэтому я решил ответить на эти вопросы с точки
зрения физики. А для этого я хочу более глубоко изучить механические
параметры и возможности своего тела.
1. Определение объёма моего тела;
3 2. Определение площади поверхности моего тела;
3. Определение плотности моего тела;
4. Определение дыхательного объема лёгких;
5. Определение количества теплоты,
отдаваемого моим
организмом в окружающую среду.
Цель работы:
показать единство законов природы, применимость законов физики к
моему организму;
Задачи:
изучить теoретичеcкий мaтеpиaл некоторых характеристик
человеческого тела;
изучить физические законы, которым они подчиняются;
применить физические формулы для определения параметров моего
тела;
произвести необходимые измерения и расчёты.
Гипотеза исследования: можно ли применить физические формулы для
определения параметров моего тела.
Проблема: как применить физические формулы для определения
параметров моего тела.
Объект исследования: механические параметры моего тела.
I.
Механические параметры тела человека (теоретическая
часть).
Тема 1. Вычисление объёма своего тела
4 Оборудование: сантиметровая лента,
математике.
справочная литература по
1. Выдвижение гипотезы, поиск решения задачи: от каких
факторов зависит объём тела человека?
2. Моделирование тела из геометрических фигур.
Объём головы (модель – шар):
(1)
где lголовы – обхват (периметр) головы.
Объём туловища (модель – прямоугольный параллелепипед):
Vтул = Lтулbc, (2)
где Lтул – длина туловища, b – его ширина, c – толщина.
Объём руки (модель – усечённый конус):
(3)
где Lр – длина руки от кончиков пальцев до плеча (считаем длину
образующей конуса Lр примерно равной его высоте), lр1, lр2 – обхват руки у
предплечья и у запястья соответственно.
Объём ноги (модель – усечённый конус):
(4)
где Lн – длина ноги от бедра до щиколотки, lн1, lн2 – обхват ноги у бедра и у
щиколотки соответственно.
Общая формула:
V = Vголовы + Vтул + 2Vр + 2Vн.
Тема 2. Определение площади поверхности своего тела
Оборудование: сантиметровая лента, напольные весы.
(5)
5 1. Выдвижение гипотезы, поиск решения задачи: от каких факторов зависит
площадь поверхности тела?
2. Моделирование человеческого тела из геометрических фигур:
Площадь поверхности головы (модель – сфера):
(6)
Площадь поверхности туловища (модель – прямоугольный
параллелепипед):
(7)
где
– площадь основания предплечья,
– площадь
основания бедра.
Площадь поверхности руки (модель – усечённый конус):
(8)
Площадь поверхности ноги (модель – усечённый конус):
(9)
Общая формула:
S = Sголовы + Sтул + 2Sp + 2Sн,
6 Тема 3. Определение дыхательного объёма лёгких
Оборудование: воздушный шарик, линейки.
1. Выдвижение гипотезы, поиск решения задачи – от каких факторов
зависит Vдых человека?
2. Поиск геометрических формул:
где d – диаметр шарика;
Vдых = Vш/N, где N – количество спокойных выдохов в шарик.
Указания. Выполните 3 измерения и вычисления для 10 спокойных выдохов
(N = 10).
Вычислите
3. Определите ЖЕЛ – жизненную ёмкость лёгких.Для этого, не отнимая
– средний дыхательный объём лёгких.
шарик ото рта, сделайте глубокий вдох через нос и максимальный выдох
через рот в шарик. Повторите 5 раз.
ЖЕЛ = Vш/N, где N = 5.
Переведите результаты в литры и сравните с нормой: 2,8–3,8 л для юношей.
Тема 4. Определение средней плотности тела человека.
Оборудование: медицинские весы (погрешность 1 г), данные об объёме,
полученные в работе 1.
1. Измерение массы тела при помощи медицинских весов.
2. Для измерения плотности тела использовать метод верхней и
нижней границы. ρ=m
V
ρВГ=m/VВГ ρНГ=m/VНГ
7 3. За измеренное значение плотности принять полусумму верхней и
нижней границ значений плотности
ρ= 0,5(ρВГ+ρНГ)
Тема 5. Определение количества теплоты, отдаваемого организмом
в окружающую среду.
Оборудование: медицинские весы, термометр.
1.Измерение с помощью термометра температуры окружающей среды t в
разное время и в разных помещениях (в школе и дома).
2.Измерение с помощью весов массы тела m.
3.Расчет количества теплоты,
пространство. Человек на 80% состоит из воды, поэтому удельную
теплоемкость тела можно приблизительно считать равной 0,8св.
Q=0,8cвm(tт– t) , где cв– удельная теплоёмкость воды; tт– температура тела.
которое отдаёт тело в окружающее
8 Практические работы «Измерение параметров человека»
II.
1. Определение объема тела человека (на своем примере).
Оборудование: сантиметровая линейка (погрешность измерения 0,05 см =5*
104м)
Ход работы:
1. Смоделирую тело человека из геометрических фигур: голова шар, руки
и ноги усечённые конусы, туловище прямоугольный параллелепипед.
2.Составлю
объёма: V=V головы + Vтул+2V+2V.
формулу
для
нахождения
общего
3. Сделаю необходимые измерения и вычисления:
L головы = 57 см = (0,57±5*104) м
V головы = (0,003±5*104) м3
Lтул = (0,65±5*104)м, b = (0.3±5*104)м, c = (0.16 ± 5*104)м,
Vтул = (0.031 ± 5*104)м3
L
р ~ длина руки от кончиков пальцев до плеча (считаем длину образующей
конуса Lp примерно равной его высоте), lp1, / lp2 обхват руки у предплечья и
у запястья соответственно.
Lp = 0.83 ±5*104м, lp1 = 0.31±5*104м, lp2 =0,17 ±5*104м,
Vp = 0,004 ± 5*104м3
Lн длина ноги от бедра до щиколотки, lн1, lн2 обхват ноги у бедра и у
щиколотки соответственно.
Lн = 0.89 ±5*104 м, lн1 = 0.54±5*104 м, lн2 = 0.24 ±5*104 м,
VH = 0.011±5*104м3
Общий объём: V=V головы + Vтул+2V+2V = 0,064 ± 5*104м3
9 2. Определение площади поверхности тела человека (на своем
1 способ
примере).
Цель работы: определить площадь поверхности моего тела, используя
эмпирическую формулу.
В медицине часто, для определения площади поверхности тела человека,
используется формула (эмпирическая формула): S = 0,16 √ mh , где m, кг
– масса тела человека (измеряется при помощи медицинских (или
электрических) весов), а h, м – рост человека (измеряется при помощи
рулетки).
m =63 кг, h=1,82 м
S=(1,71 ± 5* 104) м2.
2 способ
Оборудование: сантиметровая лента, напольные весы.
1. Моделирую свое тело из геометрических фигур (приложение 1):
2. Площадь поверхности головы (модель – сфера):
L головы = 57 см = (0,57±5*104) м
Sголовы =
0.572
3.14 ≈ 0.1 ± 5* 104 м2
Площадь поверхности туловища (модель – прямоугольный
3.
параллелепипед):
Lтул = (0,65±5*104)м, b = (0.3±5*104)м, c = (0.16 ± 5*104)м,
lн1 = 0.54±5*104 м,
Sпредпл. =
0.312
4∗3.14 ≈ 0.01 м2 Sбедра =
0.542
4∗3.14 ≈ 0.02 м2
Sтул =0,634 ±5*104 м2
10 4.Площадь поверхности руки (модель – усечённый конус):
Lp = 0.83 ±5*104м, lp1 = 0.31±5*104м, lp2 =0,17 ±5*104м,
Sр = 3,14*(0.83
0,31
2∗3,14 + 0.83
0,17
2∗3,14 +
0,172
4∗3,142
) ≈ 0,19 м2
5.Площадь поверхности ноги (модель – усечённый конус):
Lн = 0.89 ±5*104 м, lн1 = 0.54±5*104 м, lн2 = 0.24 ±5*104 м,
Sн =3,14*(0.89*
0,54
2∗3,14 + 0.89*
0,24
2∗3,14 +
0,242
4∗3,142
) ≈ 0,35 м2
Общая формула:
S = Sголовы + Sтул + 2Sp + 2Sн = 0.1 + 0,63 + 2*0,19 +2 * 0,35 = 1,81 м2
Сравнивая эти два способа, я делаю вывод, что результаты мало чем
отличаются. Поэтому можно использовать более простой способ, т.е.
используя эмпирическую формулу.
3. Определение дыхательного объёма и жизненной ёмкости
лёгких
Оборудование: воздушный шарик, измерительная лента.
1. Надую круглый воздушный шарик как можно сильнее за
Ν
спокойных выдохов.
= 10Ν
2. Измерю диаметр шарика d и рассчитаю его объем Vш =
π
6 d3 .
d 1 = 3 дм, d2 = 3,2 дм, d3 =3,4 дм
Vш1 = 14 дм3, Vш2 = 17дм3, Vш3 = 21 дм3
3.
Вычислю дыхательный объём своих лёгких: Vдых=
Vш
N .
Vдых1 =1,4 л, Vдых2= 1,7 л, Vдых3 = 2,1л
4. Надую шарик ещё два раза и вычислю среднее значение
дыхательного объема своих легких Vдых среднее ≈ 1,7 л.
11 5. Определю жизненную ёмкость лёгких (ЖЕЛ) наибольший объём
воздуха, который я могу выдохнуть после самого глубокого вдоха. Для
этого, не отнимая шарик ото рта, сделаю глубокий вдох через нос и
максимальный выдох через рот в шарик. Повторю 5 раз.
ЖЕЛ =
Vш
N , где N 5.
ЖЕЛ =3,4 л
5. Сравню с нормой: 2,83,8 л для юношей .
Вывод: Моя жизненная ёмкость лёгких в пределах нормы.
4. Определение средней плотности тела человека (на своем
примере).
: определить среднюю плотность моего тела, чтобы сравнить
Цель работы
ее с плотностью воды и средней плотностью тела человека.
Оборудование: медицинские весы (погрешность 1 г), данные об объёме,
полученные в работе 1.
Ход работы:
При помощи медицинских весов измеряю массу своего тела:
m = (63 ± 0,001) кг
Средний объём моего тела Vтела = (0,064 ± 5*104 )м3
Для измерения плотности тела использую метод верхней и нижней границы.
ρ=m
V
ρВГ=992,11 кг/м3
ρНГ=976,76кг/м3
За измеренное значение плотности принимаем полусумму верхней и нижней
границ значений плотности
ρ=984кг/м3
12 Вывод: Мои результаты немного отличаются от табличных (средняя
плотность тела человека равна 1036 кг/м3) . Это, я думаю, зависит от
особенностей строения моего тела.
5. Определение количества теплоты, отдаваемого моим организмом
количество теплоты, отдаваемого моим
в окружающую среду.
Цель работы: рассчитать
организмом в помещении при разных температурах.
Оборудование: медицинские весы, термометр.
Ход работы:
1.Измерил с помощью термометра температуру окружающей среды t в
разное время и в разных помещениях (в школе и дома).
t1 = 20°C
t2 = 25°C
2.Измерил с помощью весов массу своего тела m.
m = 63 кг
3.Рассчитал количество теплоты, которое отдаёт мое тело в окружающее
пространство.
В школе: Q1 = 4200∙0,8∙63∙ (36,6 – 20) = 3513888(Дж)
Дома: Q2 = 4200∙0,8∙63∙ (36,6 – 25) = 2455488(Дж)
13 Вывод: чем выше температура в помещении, тем меньше теплоотдача
моего тела. Значит, интенсивность теплоотдачи зависит от температуры
воздуха.
Заключение
Выполнив данное исследование, появилась возможность ответить на
вопросы: «Кто я?», «Что я могу?», «Чем отличаюсь от других?». Для меня
эти ответы на поставленные вопросы значимы, так как я нахожусь в
пубертатном периоде развития. Подростку важна позитивная оценка его
физической силы.
В ходе исследования установлено:
1. Применение физических формул для определения параметров тела
возможно.
2. Моя жизненная ёмкость лёгких в пределах нормы.
3. Плотность тела немного отличается от средней плотности человека. Это
зависит от особенностей строения моего тела.
4. Чем выше температура в помещении, тем меньше теплоотдача моего тела.
Интенсивность теплоотдачи зависит от температуры воздуха.
14 В ходе исследования получены высокие показатели здоровья, так как
ежедневные занятия спортом, высокая двигательная активность,
правильное питание в комплексе дают хорошие результаты.
Физика изучает общие закономерности явлений, старается объяснить
сущность этих явлений, которая часто оказывается одинаковой для многих
явлений. Специалисты в конкретной области, вооружившись законами
физики, успешно объясняют явления и процессы, которые они изучают. На
стыке многих естественных наук и физики возникают новые науки,
связывающие физику с другими науками. Это астрофизика, физическая
химия, биофизика, физическая медицина. Вот почему каждый человек
должен, в какойлибо степени, овладеть физикой. Даже домохозяйка будет
чувствовать себя в современном доме, напичканном современной техникой,
увереннее.
Практическая значимость работы: знание параметров человека
необходимо для определения выталкивающей силы. А это пригодится для
подводного плавания и воздухоплавания. Иногда нужно учитывать объём,
занимаемый человеком в ограниченном пространстве, например, в кабине
самолёта, в салоне автомобиля, в подводной лодке. Можно применять в
больнице для расчёта площади, поражённого ожогом кожного покрова.
Рассчитав полную площадь тела пациента, визуально оценив поражённую
площадь можно вычислить необходимую площадь кожи для пересадки
больному.
Поэтому считаю, что предложенная работа имеет прикладное
значение.
15 Список использованных источников и литературы:
1. Перышкин А.В. Учебник физики для 7 класса, Дрофа, 2014
2. Перышкин А.В. Учебник физики для 8 класса Дрофа, 2014
3. Козлова Н.Д.Познай самого себя.//Библиотечка «Первого сентября»,
серия «Физика». 2009. №26
Енохович А.С. Справочник по физике. М.: Просвещение, 1991.
4.
5. Хуторской А.В., Хуторская Л.Н. Увлекательная физика. М.:
АРКТИ, 2000.
6.
Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика. М.: АСТ, 1998.
7.
http://fiz.1september.ru/article.php?ID=200801008
16 classfizika.narod.ru/man.htm
8.
9. www.everyday.com.ua/myplanet/human_param.htm
10. www.doctorsoft.ru.
11. https://nsportal.ru/ap/library/nauchnotekhnicheskoe
tvorchestvo/2014/02/06/issledovatelskayarabotapofizikepoznaysebya
12. https://pedportal.net/starshieklassy/fizika/eksperimentalno
issledovatelskierabotyuchenikovpotemequotpoznaysamogosebyaquot
391376
13. https://yandex.ru/search
Приложение
1. Моделирование тела из геометрических фигур
2. В таблице даны параметры некоторых механических, тепловых и
других физических свойств взрослого человека. Приводимые данные
являются усредненными и ориентировочными.
17 Сила, развиваемая сердцем при сокращении, Н
Работа сердца:
при одном сокращении, Дж (кгс∙м)
в течение суток, кДж (кгс∙м)
Средняя мощность, развиваемая сердцем, Вт (л.с.)
Объем крови, выбрасываемый сердцем за одно сокращение,
см3
Объем крови, выбрасываемый сердцем, л:
за 1 мин
при 70 сердцебиениях в минуту
при лыжных гонках
при работе средней интенсивности
за 1 ч
в сутки
в год, млн.
Мощность, развиваемая человеком, кВт (л.с.):
при отдельных движениях (прыжок с места, рывок при
поднятии тяжести)
при интенсивной работе длительностью до 5 мин (гребля,
велосипедные гонки)
Плотность крови (при t=20°С), кг/м3
Средняя плотность тела человека, кг/м3
Поверхностное натяжение крови, мН/м
Динамическая вязкость крови (при t=20°С), Па∙с
Скорость распространения раздражения по двигательным и
чувствительным нервам, м/с
7090
1 (0,102)
86,4 (8810)
2,2 (0,003)
6080
4,25,6
2535
18
252336
60508100
2,23,0
до 1,53,5
(2,54,5)
до 0,41,5
(0,52,0)
1050
1036
60
0,0040,05
40100
18 19
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Научно – исследовательская работа «Познай самого себя»
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.