Законы физики и организм человека.
статья по биологии (9 класс) по теме

«Законы физики и организм человека» - межпредметный вечер в IX классе

В наши дни проблема межпредметных связей приобрела особенно актуальное звучание в связи с обсуждением вопроса о возможности введения в школу интегрированных курсов, в частности курса «Естествознание».

В статье мы не будем подробно рассказывать о методике организации и проведения данного вечера, так как по этой проблеме имеется достаточное количество литературы, а предложим учителям некоторые вопросы с ответами, используемые нами при организации заочного конкурса и викторины на самом вечере.

1. Почему при венозном и капиллярном кровотечениях кровь вытекает из раны равномерно, а не пульсирует в такт биению сердца?

Пульсация крови сглаживается вследствие эластичности сосудов и наличия трения.

2. Почему повреждение крупных вен (подключичной, яремной, верхней полой) представляет большую опасность для человека, чем повреждение крупных артерий?

Давление в крупных венах меньше атмосферного, что является причиной всасывания воздуха и возникновения газовой эмболии при повреждении такого сосуда. В артериях давление превышает атмосферное, поэтому их повреждение не приводит к газовой эмболии

3. Почему сильная жара труднее переносится во влажных и болотистых местах, чем в сухих?

В болотистой местности относительная влажность воздуха велика, поэтому вследствие слабого испарения пота уменьшается теплоотдача и организм человека перегревается.

4. Какие изменения происходят в характере теплообмена человека с окружающей средой в условиях, когда температура среды выше температуры тела?

При высокой температуре окружающей среды теплоотдача путем конвекции и теплоизлучения (вследствие увеличения количества крови, циркулирующей через сосуды поверхности тела) уже не может поддерживать тепловой баланс тела. В данных условиях для сохранения постоянства температуры тела человека основное значение имеет испарение пота с поверхности кожи. Таким путем организм отдает очень большое количество тепла и предохраняется от перегрева.

5. Почему люди, одетые в прорезиненную одежду, трудно переносят жару?

Организм человека, одетого в прорезиненную одежду, при жаркой погоде быстро перегревается, так как происходит испарения пота.

6. Почему в горных районах, расположенных на высотах более 3500 м над уровнем моря, даже у здоровых людей появляется одышка, головокружение и сердцебиение?

На таких высотах меньше парциальное давление кислорода в атмосфере, а следовательно, и в крови человека, что приводит к названным явлениям.

7. Почему у альпинистов, пребывающих даже короткое время в высокогорных районах сильно и быстро загорают лица?

Воздух, находящийся в нижних слоях атмосферы, обладает большей плотностью и, кроме того, сильно запылен. Поэтому он задерживает большую часть ультрафиолетового излучения, вызывающего загар кожи человека. На большой же высоте воздух сильно разрежен и гораздо чище. А чем ниже плотность воздуха, тем меньше поглощение и тем больше ультрафиолетового излучения проникает через него.

8. Больному прописано определенное число капель лекарства на один прием. В какую сторону следует изменить это число (увеличить или уменьшить), если капли отсчитывают в жарко натопленном помещении.

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости уменьшается при повышении температуры. Поэтому масса капли, отрывающейся от жидкости в жарко натопленной комнате, меньше чем в прохладной. Для получения необходимой дозы лекарства в данном случае нужно увеличить количество капель по сравнению с прописанным.

9. Что является источником энергии при работе мышц человека?

Источником энергии при работе мышц являются органические вещества (углеводы, жиры и белки), подвергающиеся в клетках распаду и окислению, в результате чего освобождается скрытая в них энергия.

10. Почему медицинские грелки наполняют горячей водой, а не горячим воздухом или другим веществом?

Удельная теплоемкость воды значительно выше, чем у воздуха и многих других веществ. Поэтому водяная грелка охлаждается дольше.

11. Объясните механизм процесса дыхания у человека.

Обмен воздуха между легочными пузырьками и внешней средой осуществляется в результате ритмических дыхательных движении грудной клетки. При вдохе объем грудной клетки и находящихся в ней легких увеличивается; при этом давление в них понижается и воздух через воздухоносные пути входит в легочные пузырьки. При выдохе объем грудной клетки, а следовательно, и легких уменьшается, давление в легочных пузырьках повышается и воздух с избыточным содержанием оксида углерода — углекислого газа выходит из легких наружу.

12. Объясните механизм процесса движения пищи по пищеварительной системе человека.

Пища, находящаяся в полости рта, проталкивается в глотку и пищевод мышечными сокращениями языка. Слюна, пропитывающая пищевой ком, делает его скользким, что уменьшает силу трения, возникающую при его движении по пищеводу. Вслед за поступлением пищи в полость глотки происходит сокращение мышц, суживающих просвет глотки выше пищевого кома, вследствие чего он продвигается в пищевод. Затем происходит сокращение мышц пищевода и пища проходит в желудок.

13. Чем объяснить, что иногда человек, случайно схватившийся за оголенный электрический провод, бывает не в силах оторвать от него руку?

Руку удерживают на проводе отнюдь не электрические силы. Проходя по мышцам руки, ток вызывает их сокращение, и рука крепко схватывает провод. Электрики, работая с проводами, которые могут оказаться под напряжением, стараются прикасаться к ним тыльной стороной руки. В этом случае сокращение мышц под действием тока, напротив, отбрасывает руку от провода.

14. Почему в опытах при определении сопротивления тканей организма по закону Ома в установке с источником постоянного тока расчетный результат бывает больше, чем действительное значение сопротивления?

Прохождение постоянного тока через ткани организма сопровождается их поляризациеи, т. е. возникновением в тканях вторичной электродвижущей силы, направленной против подводимого внешнего напряжения. Это приводит к уменьшению силы тока в цепи, следовательно, к кажущемуся увеличению сопротивления.

15. Почему при равенстве напряжения постоянного и переменного токов последний оказывает более сильное воздействие на организм человека?

При прохождении постоянного тока через ткани организма происходит их поляризация, что вызывает уменьшение силы тока в цепи. При прохождении через ткань переменного тока промышленной частоты степень возникающей поляризации меньше, чем в цепи постоянного тока, так как она зависит от частоты колебаний (с увеличением частоты поляризация уменьшается и становится равной нулю при частотах порядка 106 Гц), следовательно, при одинаковом напряжении переменный ток, проходящий через ткань, вызовет более сильное раздражение нервной системы и окажет более сильное воздействие на организм в целом. Такие различия в действии токов наблюдаются при напряжении до 50 В. Опасность токов обоего рода возрастает с увеличением напряжения и уравнивается при 450 - 500 В.

16. Молния не раз поражала людей. Бывали случаи, когда при этом дыхание человека останавливалось на несколько минут, но затем восстанавливалось, после чего у него не обнаруживалось никаких остаточных мозговых нарушений, вызванных кислородным голоданием или электрическим шоком. Как это объяснить?

Как правило, смерть человека, пораженного разрядом молнии, возникает от серьезных ожогов внутренних органов и прекращения сердцебиения. Однако если одежда и кожа человека были мокрыми (а ведь часто молния наблюдается во время дождя), то электрический разряд может и не проникнуть во внутренние органы тела; основная часть тока пройдет по слою воды, находящемуся на поверхности кожи. В этом случае у человека в результате шока могут прекратиться сердечная деятельность и дыхание. Предполагается, что во время такого шока потребность мозга в кислороде резко уменьшается, и вовремя проведенное энергичное искусственное дыхание может быстро возвратить человека к жизни.

17. Чем объяснить, что человек, находясь в воде, даже очень чистой, плохо различает предметы?

Ход лучей, попадающих в глаз, зависит от показателей преломления и радиуса кривизны поверхности роговицы, хрусталика и стекловидного тела. Преломляющая (оптическая) сила глаза определяется действием тех сред, через которые проходит луч (от хрусталика зависит лишь коррекция изображения, связанная с удаленностью предмета от глаза). В воде преломляющая сила роговицы сводится практически к нулю вследствие того, что показатели преломления воды и жидкости, находящейся внутри глаза, почти одинаковы и свет, не преломляясь, проходит сквозь роговицу. Вследствие этого оптическая сила глаза уменьшается и на сетчатке не образуется четкое изображение предметов.

18. Какой человек будет лучше видеть предметы под водой — страдающий близорукостью или дальнозоркостью?

Вода ослабляет преломляющую силу глаза, но так как в обычных условиях она больше у человека, страдающего близорукостью, то в воде он будет видеть предметы несколько лучше, чем человек, страдающий дальнозоркостью.

19. Почему при воздействии на организм человека различных видов излучения (при одинаковых физических дозах) более сильное биологическое действие оказывает α-излучение?

Биологический эффект лучевого воздействия зависит от энергии излучения и его ионизирующей способности, которые у α-частицы являются наибольшим по сравнению с другими видами излучения. Но это проявляется только в случае, если облучение происходит изнутри. Внешнее облучение α-частицами не столь опасно, потому что эти частицы очень сильно поглощаются веществом (например, даже листом бумаги).