Учебный модуль 'Физика человека'

УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ: «ФИЗИКА ЧЕЛОВЕКА»

Учитель: Савина Нелли Николаевна

г. Волгодонск

2012 г

Пояснительная записка

Предлагаемый учебный модуль знакомит учащихся с биофизическими процессами, протекающими в живом организме, с влиянием на них внешних факторов и с возможностью применения современных достижений физической науки для диагностики и лечения различных заболеваний, а так же для улучшения спортивных показателей на примере олимпийских видов спорта. Разработка модуля вызвана потребностью расширения межпредметных связей естественнонаучных дисциплин, актуализации знаний о возможностях организма человека и путях повышения потенциала здоровья.

Здоровье во все времена считалось высшей ценностью, основой творчества, счастья, радости и благополучия человека. В современном обществе оно становится еще и условием материальной и социальной успешности. Недаром одним из критериев качества образования являются здоровье и здоровый образ жизни учащихся. Школа по своим функциям не является лечебным учреждением, однако ее значение для формирования навыков здорового образа жизни и знаний о здоровье велико. В числе важнейших направлений этой деятельности находится разработка образовательного поля валеологического развития учащихся.

Наряду с другими предметами естественнонаучного цикла физика обладает большими возможностями в формировании такого поля. Физика - наука о природе, а человек является ее частью. Знать о себе как можно больше было всегда интересным. Физика глубже других наук проникла в строение вещества, в микромир - на расстояние до 10^-25 м, что равно диаметру нуклона, и одновременно дальше других наук проникла в мегамир - до расстояний 2*10²⁵ м, равных наибольшей удаленности от Земли видимых в телескоп галактик. Физические явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет большое значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле.

Актуальность введения данного модуля определяется потребностью сохранения и укрепления здоровья обучающихся. Новизна модуля заключаются в том, что учащийся не всегда связывает физические процессы и явления в организме с самим предметом физики. На уроках законы рассматриваются в основном на неживых объектах. Однако очень важно, чтобы у учащихся постепенно складывались убеждения в том, что причинно-следственная связь явлений имеет всеобщий характер и что все явления, происходящие в окружающем нас мире, взаимосвязаны. Человек - элемент физического мира природы и на него, как и на все объекты природы, распространяются законы физики.

Изучение курса способствует формированию у учащихся целостной естественнонаучной картины мира, осознанию учащимися человека как части природы, следующей ее законам, формированию у учащихся потребности в сохранении здоровья, развитию навыков здорового образа жизни. Содержание учебного материала расширяет знания учащихся в области применения физических законов к биологическим объектам, связывает их с жизнедеятельностью человека, с вопросами здоровья.

Цели и задачи

Целью данного учебного модуля является знакомство учащихся с методами применения физических знаний на практике, формирование целостной естественнонаучной картины мира на основе принципов здоровьесберегающей педагогики. Ведь «здоровье школьников - это политика, в которой воплотится наше будущее» ( О. Мураками).

Задачи модуля:

Обучающие:

• сформировать знания об особенностях своего организма с точки зрения законов физики;

• дать представление о здоровом образе жизни и его составляющих на материалах физики и биологии, диагностических методах исследования организма человека;

Развивающие:

• развивать мышление, познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности учащихся;

• формировать умения самостоятельно приобретать и применять знания,

• использовать различные источники информации и современные информационные технологии.

Воспитательные:

• воспитывать навыки сотрудничества в процессе совместной работы,

• воспитывать потребность к здоровому образу жизни.

На изучение модуля отводится 15 часов, по окончании предусмотрена итоговая диагностика. При необходимости курс может быть сокращен путем исключения некоторых тем, или, наоборот, дополнен. Программа модуля применима для самых разных групп учащихся, в том числе не имеющих хорошей естественнонаучной подготовки. Модуль реализуется в рамках учебного предмета «физика» в 10 классе общеобразовательных учреждений при нагрузке более 2 учебных часов в неделю. Предлагаемый для изучения материал, согласуется с изучаемыми в курсе физики 10 класса разделами: «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика» и «Электростатика». В рамках курса проводятся лекционные, практические, игровые , комбинированные занятия. Домашние задания могут включать знакомство с рекомендуемыми Интернет-ресурсами, поиск информации для подготовки к занятиям, работу над индивидуальными проектами. Форма занятий может быть изменена в зависимости от уровня подготовки учащихся и их индивидуальных способностей.

Результат

В результате изучения модуля учащиеся:

• узнают, где в нашем организме находятся рычаги, насос и лабиринт минотавра;

• вычислят, на сколько минут в день шум сокращает нашу жизнь;

• вынесут оправдательный приговор инфразвуку и создадут Франкенштейна, над образом которого будут работать в дальнейшем;

• определят мощность, развиваемую при беге;

• изучат локомоторные движения на примере олимпийских видов спорта;

• узнают, какие физические законы можно использовать для объяснения процессов, происходящих в организме человека и особенности своего организма с точки зрения физики;

• смогут изучить физические характеристики своего организма;

• но, самое главное, научатся бережнее относиться к своему организму.

Содержание курса

№ занятия

Тема занятия

Физическая составляющая

Валеологическая составляющая

1

Здоровье с точки зрения физики

Влияние факторов окружающей среды на здоровье человека:

• космических излучений;

• метеоусловий (атмосферное давление, ветер, электрические разряды);

• технического прогресса (тепловые двигатели, шум).

• Тест-тренинг « умеете ли вы вести здоровый образ жизни и производительно работать?»

• Формула здоровья Всемирной организации здравоохранения;

• Физиотерапевтические рекомендации.

2

Простые механизмы в организме человека

• Рычаг первого рода или рычаг равновесия состоит только из одного звена. Пример - крепление черепа к позвоночнику.

• Рычаг второго рода характеризуется наличием двух звеньев. Условно можно выделить рычаг скорости и рычаг силы. Рычаг скорости дает выигрыш в скорости при совершенствовании работы. Пример - локтевой сустав с грузом на ладони. Рычаг силы дает выигрыш в силе. Пример - стопа на пальцах.

• Если звено закреплено в одной точке, то оно способно совершать вращательные и / или колебательные движения. К механике движения рук и ног применимы те же формулы, что и для простых механических маятников.

• Виды механического воздействия на кость: растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

• Тело человека можно разбить на 15 звеньев, которые имеют между собой сочленения и представляются рычагами или маятниками.

• Механические свойства костей: кроме двигательной, они выполняют защитную и опорную функции. Так кости черепа и грудной клетки защищают внутренние органы, а кости позвоночника и конечностей выполняют опорную функцию.

3

Биомеханика спорта

Динамика движения:

• Вращательные (упражнения на брусьях, фигурное катание);

• Локомоторные (плавание, лыжные гонки, бег);

• Перемещающиеся (борьба, метание дика).

• Физическая культура и культура здоровья;

• Олимпийские и Паралимпийские игры;

• Философия спорта;

• Кинезитерапия - лечение движением.

4

Человек и закон (сохранения энергии)

• Энергия, выделяющаяся при окислении пищевых продуктов, расходуется не только на поддержание постоянной температуры тела у человека, но и при совершении им механической работы.

• Закон сохранения энергии в наиболее четкой форме был впервые сформулирован в 1842 г. немецким врачом и естествоиспытателем Р.Майером.

• Майер пришел к выводу, что для поддержания той же температуры тела при холодной погоде требуется большее окисление пищевых продуктов.

5

Футбол глазами физики

• Почему футболисты нарушают законы баллистической механики (в физике максимальная дальность полета происходит, если тело брошено под углом в 45 градусов к горизонту, а в футболе спортсмены используют траекторию,
  имеющую угол 30-35 градусов)

• Почему вратарю нельзя мигать;

• Какие фазы полета мяча не фиксирует глаз.

6

Сердце

• С точки зрения физики сердце - это насос;

• Физические явления сопровождающие работу сердца:

Механические;

Акустические;

Электрические.

• Строение и биологические аспекты работы;

• Как сердце тренирует само себя;

• Притча об идеальном сердце.

7

Шум

• Совокупность «нестройных звуков»;

• Шумы бывают низкочастотные (частота менее 350 Гц), высокочастотные (более 800 Гц) и средних частот (между 350 и 800 Гц);

• Звукопоглощение и звукоизоляция.

• Воздействие звука, шума на функции организма изучает целая отрасль науки - аудиология;

• Порог слышимости;

• Испытание безмолвием;

• Шерспин - «шумовая боязнь»;

• Звукотерапия и музыкотерапия.

8

Суд над инфразвуком

• Физические параметры инфразвука (за верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают 16-25 Гц, нижняя граница не определена)

• Инфразвук содержится в шуме атмосферы, леса, моря. Источниками ИЗ-колебаний являются грозовые разряды (гром), взрывы, орудийные выстрелы.

• Применение ультразвуковых устройств и акустической аппаратуры для промывания гравия и щебня, руды и горно-химического сырья, песка, жидкостной обработки кожевенного и текстильного сырья, очистка мелких, дорогостоящих деталей в часовой, электронной промышленности, эффективнуая очистка деталей любых размеров и любой степени загрязнения в сборочных и ремонтных предприятиях.

• Психологическое воздействие ультразвука: на примерах происшествий на Голландском судне «Уранг Медан» в Малаккском проливе и пьесы Джильберта Миллера в лондонском театре.

• Возможность предупреждения о штормах и землятресениях, поскольку инфразвук слабо поглощается в различных средах, и может распространяться на очень большие расстояния в воздухе, воде и земной коре, без заметного ослабления.

• Применение ультразвуковых устройств и акустической аппаратуры для фильтрации промышленных стоков, очистки сточных вод и обеззараживания сточных вод.

9

Ультразвук и медицина

• Физические параметры инфразвука (человеческим ухом не воспринимается, частота выше16-20 кГц, теоретически верхняя граница лежит в диапазоне Гц)

• Ультразвуковая диагностика;

• Терапевтическое воздействие ультразвука (дробление патологического объекта, например при лечении катаракты или некоторых опухолей);

• Ультразвуковая хирургия и анестезия;

• Последствия воздействия ультразвука (функциональные изменения со стороны центральной и периферической нервной системы, слухового и вестибулярного аппарата).

10

Терморегуляция организма

• Теплопередача (теплопроводность, конвекция, излучение),

• Количество теплоты,

• Парообразование (испарение);

• Применение основных положений молекулярно-кинетической теории для решения качественных задач с использованием знаний о способах изменения внутренней энергии при различных вариантах теплопередачи.

• Взаимосвязь строения и функции кожи, ее роль в процессе теплорегуляции.

11

Физика температур, или лечение физикой

• Теплопередача

• Криотерапия - лечение холодом;

• Индуктотермия - лечение теплом;

• Дрожь и потоотделение, как способы терморегуляции организма.

12

Суд над электризацией

• Проводники и диэлектрики;

• Электризация трением, деформацией;

• Применение электризации в промышленности (электроокраска, хромирование, электрокопчение);

• Заземление.

• ТБ при работе с электроприборами;

• Электрические фильтры для очистки воздуха;

• Ионизация воздуха;

• Антистатические вещества и препараты.

13

Электрические свойства тела

• Тело человека - это раствор электролита;

• Вычисление электроемкости человеческого тела;

• Исследование электрического сопротивления тела.

• Биологическое действие электрического тока;

• Первая помощь при поражении током.

14

Итоговая диагностика

Творческие отчеты учащихся по изученному материалу

15

Итоговое занятие: физика и человек

Физические процессы и явления, которые изучены в курсе 10 класса (механические, тепловые, электрические).

Тематическое планирование

№ п/п

Тема занятия

Кол-во часов

Форма проведения

Вводное занятие

1

1

Здоровье человека с точки зрения физики

1

Лекция + входная диагностика

Законы механики

4

2

Простые механизмы в организме человека

1

Устный журнал

3

Биомеханика спорта

1

Интегративно-понятийный урок

4

Человек и закон (сохранения энергии)

1

Документальный практикум

5

Футбол глазами физики

1

Комбинированный урок

Колебания и волны

4

6

Сердце

1

Комбинированный урок

7

Шум

1

Пресс-конференция

8

Суд над инфразвуком

1

Урок - ролевая игра

9

Ультразвук и медицина

1

Урок-презентация современных достижений медицины

Молекулярная физика и термодинамика

2

10

Терморегуляция организма

1

Урок-игра

11

Физика температур, или лечение физикой

1

Урок-презентация современных достижений медицины

Электрические свойства тела человека

2

12

Суд над электризацией

1

Урок - ролевая игра

13

Электрические свойства тела

1

Комбинированный урок

Итоговое занятие

2

14

Итоговая диагностика

Анкетирование

15

Итоговое занятие: «Физика и человек»

1

Урок-игра