Предпрофильный курс "Физик в гостях у биолога"
методическая разработка по физике (9 класс) по теме

Предпрофильный курс по физике:

«Физик в гостях у биолога»

Курс разработан:

учителем физики Ряжских Л.М.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА.

         Предлагаемый курс  предназначен для учащихся 9 класса в рамках предпрофильной подготовки и рассчитан на 13 часов. Содержание курса расширяет и углубляет знания учащихся по темам: « ОПТИКА» и «ЗВУК». Главной задачей курса является создание ориентационной и мотивационной основы для выбора естественнонаучного профиля обучения. Курс позволяет учащимся осуществить пробу своих сил в специфических видах деятельности, присущих физике и сделать осознанный выбор профильного обучения. В курс включены вопросы занимательного характера, что делает его привлекательным даже для тех учеников, которые не планируют изучать физику на профильном уровне.

Программа включает в себя  такие формы работы, как лекция- диалог, наблюдение и объяснение опытов, выдвижение гипотез, анализ информационных источников, практические работы, составление таблиц, творческие задания, а также предполагает использование коммуникативных умений (сотрудничество при работе в группах, культуру ведения дискуссии, презентации результатов). Данный курс интегрированный, носит междисциплинарный характер. Это даёт возможность показать учащимся универсальный характер естественнонаучной деятельности, а также  способствует устранению психологического барьера, который мешает школьнику видеть общее в разных областях знания,  боязненно  осваивать новые сферы деятельности.

В результате изучения курса  будет оцениваться:

- участие в дискуссиях, диалогах.

-участие в совместной деятельности при проведении

  практических заданий.

-умение представлять результаты работы в форме короткого            сообщения, графиков, таблиц.

- умение работать с учебной и дополнительной литературой.

  ЗАДАЧИ КУРСА:

1.Создание ориентационной и  мотивационной основы для выбора естественнонаучного профиля обучения.

2.Удовлетворить познавательный интерес учащихся.

3.Оценить свои способности и возможности.

4.Развить коммуникативные навыки.

5.Обучение учащихся умениям самостоятельной познавательной деятельности.

 ЦЕЛИ КУРСА:

1.Владение приёмам анализа процессов, происходящих в живом организме с учётом его взаимосвязи с окружающей средой.

2.Продолжить формирование навыков анализа различных источников информации, закрепить и расширить ранее изученный материал.

3.Формирование навыков совместной деятельности в группе.

4.Научить учащихся творчески усваивать знания.

Ожидаемые результаты:

1. Объективная самооценка учащихся, проявляющаяся в выборе ими естественнонаучного профиля.
2. Приобретение и развитие навыков самостоятельной работы с различными источниками информации.
3. Формирование навыков решения задач в группе. Активное участие в дискуссии, умение строить логическую цепь рассуждения.
4. Осознание учащимися связи между различными областями наук.

Программа курса.

Программа курса « ФИЗИК В ГОСТЯХ У БИОЛОГА».

1. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИКА.

Значение зрения. Зрение животных и растений. Фасеточное зрение.

Преимущества фасеточного зрения. Совершенствование органов зрения.

Глаз – живой оптический прибор. Модель глаза. Зрительный нерв. Зависимость изображения от размеров предмета и расстояния предмета до глаза. Угол зрения. Поле зрения. Слепое пятно.

Аккомодация глаза. Аккомодация у рыб. Движение глаз – нистагм. Острота зрения.

Дефекты зрения. Очки. Оптическая сила линзы. Диоптрия.

Видение двумя глазами. Зрение под водой. Зрение днём и ночью. Чувствительность глаза. Адаптация к свету.

Очки от Солнца. Искусственный глаз. Контактные линзы. Как избавиться от  очков и линз.

2. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКУСТИКА.

Значение слуха. Ухо. Строение уха. Скорость звука.

Основные характеристики звука. Звук и шум. Влияние шумов на человека. Звукопроводимость материалов. Болтливый « мир  безмолвия». Эхолокация в природе. Ультразвук. Применение ультразвука.

Музыка и живопись. Светомузыка. Лечебное действие музыки.

Поп и рок музыка.

 Практические работы:

1. Определение поля зрения.

2. Определение слепого пятна.

3. Наблюдение изменения диаметра зрачка и аккомодация глаза.

4. Определение остроты зрения.

5. Исследование преимущества видения двумя глазами.

6. Определение чувствительности глаз.

7. Исследование зависимости скорости звука.

8. Изучение  звукопроводимости материалов.

Поурочно-тематическое планирование.

I. Биологическая оптика.

Занятие №1

Учитель: Каково значение зрения в вашей жизни?

Ученики: Зрение даёт возможность нам видеть окружающий мир, смотреть телевизор, читать.

Учитель: А нужно ли зрение животным и растениям?

Ученики: Животным да, чтобы обеспечить себе существование, добывать пищу, скрываться от врагов. Растениям, вероятно, нет.

Учитель: Но ведь растения реагируют на свет? Расскажите, как. Может быть, и у них есть «глаза»?

Ученики: Благодаря свету у растений происходит процесс фотосинтеза. Вероятно у растений  есть какие - то клетки, которые реагируют на свет. Мы замечаем, как комнатные растения разворачиваются к свету.

Учитель: Да, эти клетки собирают падающие на неё лучи и направляют их в определённую точку на задней стенке. При изменении направления лучей этот световой зайчик смещается. Это раздражает клетку, и стебель с листом начинает двигаться до тех пор, пока солнечные лучи снова не попадут на своё прежнее место. Так происходит поворот цветка подсолнечника за солнцем, комнатных растений к окну, так вечером закрывается, а утром открывается венчик одуванчика.

Учитель: Расскажите, как  живые организмы реагируют на свет.

      Самостоятельная работа учащихся в группах с учебником «Биология 7», «Биология 8».

Возможные сообщения учащихся.

     1. Как дождевой червь реагирует на свет?

 Органом зрения у дождевого червя служат светочувствительные клетки, разбросанные в наружных частях его кожи. Таким образом он может различать свет и темноту, однако никакого представления о форме светящегося тела червь при этом не получает.

  2.Как реагируют на свет насекомые?

Глаз у насекомых, например у стрекозы,  представляет собой сложное образование, будучи составленное из множества очень мелких шестигранников – фасеток. Число фасеток в глазе весьма велико. Так у муравья оно равно 100, а у стрекозы более 20000.Линейный размер одной фасетки на поверхности глаза составляет примерно 0,01 мм .Каждая фасетка выполняет роль линзы(хрусталика) для отдельного светочувствительного элемента ОММАТИДИЯ. В целом глаз насекомого характеризуется очень большим углом обзора. Однако разные объекты изображаются при этом в разных омматидиях. В результате формируется довольно грубое мозаичное изображение.

Учитель: В чём достоинства и преимущества фасеточного зрения?

Возможные ответы учащихся:

1.Такое зрение позволяет остро чувствовать перемещающиеся объекты, так как перемещающийся мимо глаза насекомого объект будет последовательно восприниматься разными омматидиями. При этом принципе возможна бессознательная оценка насекомым скорости перемещения объекта.

2.Преимуществом такого глаза является то, что такой глаз сразу смотрит во все стороны, а многим млекопитающим, в том числе и человеку, чтобы оглядеться нужно повернуть голову. Однако, чтобы получить такое преимущество, глазу насекомого пришлось пожертвовать резкостью изображения. Но ведь ему не надо вглядываться в буквы, как нам. Единственная задача каждого омматидия – это сообщить есть или нет в поле его обзора светящийся объект, а если есть, то какова его яркость.

Учитель: Как вы считаете совершенствовался ли глаз со временем?

                 Всегда ли их два?  

                 Место расположения глаз.

 Учащиеся делятся на группы и работают с дополнительной литературой.

Возможные сообщения учащихся:

1. У более простых животных существ этот орган менее совершенен. Так, у дождевого червя – это светочувствительные клетки. Он может чувствовать свет, но не может определить его направление. У моллюска строение глаза напоминает камеру- обскуру. Он уже способен приблизительно установить не только направление света, но даже и очертания предметов. Глаз улитки ещё более совершенен, он снабжён линзой. Глаз рыси, собаки, человека уже представляет собой сложную оптическую систему, состоящую из линзы с меняющимся фокусным расстоянием и диафрагмой.

2. Количество глаз может быть различным .Например светочувствительных клеток у дождевого червя множество и они не локализованы , а рассеяны по всему телу .У паука-крестовика восемь глаз и расположены на головогруди. Из них четыре главных и две пары подсобных. Это точечные глаза. Прозрачная, почти шарообразная линза направляет собранный свет на светочувствительные клетки .В зависимости от расположения их и кривизны линзы глаза паука приспосабливаются к дальнему или близкому видению. Маленькая сетчатая оболочка таких миниатюрных глаз не может содержать много светочувствительных элементов - их всего несколько тысяч.

3. Весьма разнообразно расположение и число глаз у разных животных. Так, например, у некоторых улиток один глаз расположен на голове, а другой на спине. У морских звёзд 5 глаз на кончиках лучей, у паука-крестовика 8 глазков на голове, также известно расположение глаз на ногах.

Учитель: С точки зрения приспособления живого организма к среде  очень поучительны и интересны особенности глаз рыб, живущих на больших глубинах, куда почти не проникает солнечный свет. Казалось бы, что существа, обитающие в темноте, должны быть безглазыми.

     Учащимся предложена иллюстрация к сказке «Дюймовочка», где крот изображён в очках.

Вопросы для обсуждения:1.Зачем кроту очки?

                                             2.Нужны ли рыбе глаза?

Учащиеся делятся на две группы: генераторы идей и эксперты.

 Результатом работы групп является принятие идеи, что рыбы и другие животные, обитающие в темноте, используют глаз для освещения окружающего пространства при помощи специальных люминесцирующих органов, вероятно размещённых у них около глаз. Но для рыб это может быть опасно. Свет может привлечь более сильного врага. Поэтому для маскировки света у них должно быть нечто вроде века, которое в случае опасности прикроют эти светящие фонарики.

Подведение итога урока.

Учитель: Органы зрения разнообразны. Давайте это представим в виде схемы.

Разнообразие органов зрения

Общее для всех глаз: у каждого есть фокусирующий аппарат и светочувствительные элементы.

Занятие №2.    

 Тема:  Глаз - живой оптический прибор.

Учитель: на прошлом занятии мы рассмотрели как природа на протяжении длительного времени решала задачу создания органов восприятия света. Вероятно, были неудачные варианты природы, которые не выдержали конкуренции в борьбе за существование и бесследно исчезли, прежде чем появилось то, что нам кажется таким совершенным и прекрасным – человеческий глаз.

Учащимся предложены учебники биологии 7,8,9 кл, модель глаза.

Задания учащимся в группах:

1) с помощью учебников биологии составить рассказ об устройстве человеческого глаза.

2) показать на модели основные элементы глаза.

3) указать назначение каждого элемента.

Учащиеся самостоятельно работают с учебником, моделью. Отчет о работе может быть выражен в виде рисунка.

1. склера, выполняет защитную функцию.
2. Роговица-это передняя часть прозрачной склеры, на которой происходит наибольшее преломление света, попадающего в глаз.
3. Радужная оболочка. Это сложная сосудистая ткань, соединённая со склерой. Радужная оболочка определяет цвет глаз у людей: серые, карие, голубые…Здесь содержится красящий пигмент, который и придаёт окраску глазам.  У некоторых людей и животных пигмент отсутствует и  глаза у них бесцветные (альбиносы.) Зрачок- это отверстие в радужной оболочке. Диаметр зрачка меняется от 2-8 мм в зависимости от интенсивности падающего света. Этот процесс происходит рефлекторно.

4. Хрусталик- это прозрачное слоистое тело, похожее на линзу. Здесь происходит небольшое преломление света. Хрусталик можно рассматривать, как маленькую двояковыпуклую линзу с диаметром кривизны норма хрусталика может меняться с помощью мышц.
5. Мышцы.
6. Сетчатая оболочка- это глазное дно, которое представляет собой разветвления зрительного нерва.

Пространство между хрусталиком и роговицей заполняет водянистая жидкость.

7-зрительный нерв.

Задание. Докажите, что глаз - это оптическое устройство. Учитель: Световой луч в геометрической оптике способен отражаться, преломляться. Расскажите, где происходит отражение, преломление света в глазу.

 Возможные варианты ответов:

1)самое сильное преломление происходит на роговице

2)на хрусталике происходит дальнейшее преломление, хотя и незначительное

3)роговица, водянистая жидкость, хрусталик, стекловидное тело выполняют роль сложного объектива глаза.

4)сетчатка глаза - это своеобразный экран, на котором получается изображение.

Учитель: Теперь давайте рассмотрим глаз как орган зрения. Обратим особое внимание на зрительные нервы .Они выходят из зрительных центров головного мозга и идут внутрь глазного яблока.

Решение качественной задачи, доказывающей существование  зрительного нерва.

Учитель: В книге Э. Распэ  «Приключения барона Мюнхгаузена» есть такое место:…Вдруг мне пришла в голову блестящая мысль. Изо всей силы я ударил себя кулаком по правому глазу. Из глаза, конечно, так и посыпались искры, и порох в то же мгновение вспыхнул…

         Какой физический смысл имеет выражение: из глаза посыпались искры.

Заслушиваются варианты ответов:

1)возможно, возникли электрические заряды, и между ними проскочила искра.

2)возможно возникло свечение в результате сильного трения.

В результате обсуждения приходим к выводу, что при ударе, натирании глаза мы раздражаем зрительный нерв, который вызывает ощущение света.

Учитель: Каждый зрительный нерв состоит из миллионов нервных волокон. При входе в глазное яблоко каждое волокно разветвляется и образует слой толщиной 0,2 мм и называется сетчаткой глаза. На сетчатке глаза, вблизи её середины, есть особенно чувствительное к свету место - жёлтое пятно, в котором имеется центральная ямка.

Задание: постройте изображение предмета АВ на сетчатке глаза и дайте ему характеристику.

Давайте исследуем, от чего зависит величина изображения на сетчатке глаза.

Учащиеся предлагают рассмотреть варианты:

1) зависимость от размеров предмета

2) от расстояния предмета до глаза.

Вывод: размер изображения зависит от размеров предмета и расстояния от него до сетчатки глаза.

Учитель: угол, под которым рассматривается предмет - это УГОЛ ЗРЕНИЯ. С приближением угол зрения увеличивается и изображение увеличивается. С удалением угол зрения уменьшается и изображение уменьшается.

Практическая работа: Определение поля зрения.

Учитель: Угол зрения по вертикали и по горизонтали отличается. Каждый глаз видит в горизонтальном направлении  120-1300, оба глаза почти перекрываются. Поле зрения неподвижного глаза 600 по горизонтали и 1300 по вертикали. Для определения поля зрения на линейке длиной 50 см нанесите 3 метки - одну в центре и две в крайних точках. Приближая линейку к глазу, измерьте минимальное расстояние   в, когда глаз видит обе крайних метки. Рассчитайте угол по формуле

Ход работы.

 1.Установите перед правым глазом линейку в горизонтальном положении и, приближая её, наблюдайте центральную и крайние метки. Определите минимальное расстояние  в, при которых ещё видны обе метки. Опыт повторите 2-3 раза и рассчитайте среднее значение.

2. Повторите опыт для левого глаза. Рассчитайте поле зрения каждого глаза.

3. Результаты занесите в таблицу.

4. Сделайте вывод о горизонтальном поле зрения.

5. Аналогично линейку установите в вертикальном положении.

6. Результаты всех групп запишите в таблицу на доске.

7. На основе полученных результатов сделайте вывод.

Решение качественных задач.

М.Е.Тульчинский.№1563,1564,1568.

1)Почему далёкие предметы кажутся медленнее перемещающимися, чем близкие.

2)В рассказе В.Одоевского «Городок в табакерке» есть такое место…Тут Миша заметил, что над ними был свод…Перед ними был другой свод, только поменьше, потом третий, ещё меньше, четвёртый, ещё меньше и так все другие своды, чем дальше, тем меньше… Почему одинаковые по размерам своды казались мальчику неодинаковыми?

3)Близорукий глаз может различать более мелкие детали (например, читать более мелкий шрифт), чем нормальный глаз. Почему?

Учитель: На сетчатке обоих глаз есть определённое место, на котором нет светочувствительных клеток. Оно расположено в месте входа зрительного нерва в глазное яблоко, недалеко от жёлтого пятна. Это слепое пятно.

Практическое задание: определение  слепого пятна.

Измерьте расстояние между зрачками своих глаз и нарисуйте на листе бумаги два кружка на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между зрачками. Поместите лист перед собой примерно на расстоянии 25-30 см. Закройте левый глаз, а правым глазом смотрите на левый кружок. Не отрывайте взгляда от кружка во всё время опыта. Начните медленно, приближать лист к лицу и вы заметите, что правый кружок исчез. Продолжайте приближать лист к лицу и снова увидите правый кружок. Ели начать обратное перемещение листа, то опять правый кружок окажется в зоне слепоты, а потом вы снова увидите этот кружок. Повторите опыт с закрытым правым глазом. В каком глазу вы обнаружили слепое пятно в первом опыте? Во втором?

Учитель: Этот опыт впервые провёл Мариотт в 1668г Не думайте, что слепое пятно нашего поля зрения незначительно: когда мы смотрим на дом с расстояния 10 м, то из-за слепого пятна мы не видим площадь фасада 1 м2.

ЗАНЯТИЕ №3.Аккомодация глаза.

Практическая работа « Наблюдение изменения диаметра зрачка и аккомодации глаза».

Учитель: Если предмет расположен очень далеко, то изображение получается на сетчатке нормального глаза без всякого напряжения мышцы хрусталика. Когда предмет приближается, то происходит сжатие хрусталика и уменьшение фокусного расстояния глаза на столько, что плоскость изображения снова совмещается с сетчаткой. Это достигается рефлекторным напряжением мышцы, изменяющей кривизну хрусталика. Приспособление глаза к изменению расстояния до наблюдаемого предмета называется АККОМОДАЦИЕЙ глаза. Расстояние от предмета до глаза, при котором удобнее всего (без чрезмерного напряжения) рассмотреть детали предмета, называется расстоянием наилучшего зрения. Для нормального глаза это расстояние 25 см.

Практическая работа.

Наблюдение изменения диаметра зрачка и аккомодации глаза.

Приборы и материалы: плоское зеркало, лист чёрной бумаги 40 60 мм с отверстием диаметром 2 мм, карандаш, линейка.

         Порядок выполнение работы.

1.Повернитесь в сторону какого -  нибудь тёмного предмета и поднесите к глазу плоское зеркало. Наблюдая в зеркале изображение глаза, заметьте диаметр зрачка. Повернитесь вместе с зеркалом в сторону хорошо освещённого предмета (окна или лампы) и снова заметьте диаметр зрачка. Изменится ли диаметр зрачка при изменении освещённости глаза? Опыт повторите несколько раз.

2.Посмотрите одним глазом через малое отверстие в чёрной бумаге на какой- нибудь освещённый предмет. Запомните, каким вам кажется диаметр отверстия. Закройте второй глаз рукой, а через несколько секунд откройте. Изменяется ли кажущийся диаметр отверстия в бумаге? Почему? Опыт повторите несколько раз.

3.Посмотрите одним глазом на карандаш, расположенный на расстоянии 20-30 см от глаза на фоне удалённого предмета.  Чётко ли виден удалённый предмет при рассмотрении карандаша?

4.Переведите взгляд на удалённый предмет. Чётко ли виден карандаш при рассмотрении удалённого предмета?

5.Приближайте медленно к глазу печатный текст книги до тех пор, пока буквы перестанут быть ясно видимы. Измерьте расстояние от глаза до книги (измерение выполняет другой ученик). Чему равно расстояние до ближайшей точки аккомодации вашего глаза? Как можно объяснить способность глаза чётко видеть предметы, расположенные на различных расстояниях?

Обсуждение результатов практической работы.

Учитель: А как у рыб осуществляется аккомодация глаза?

Учащиеся: у рыб хрусталик не изменяет своей формы, а перемещается под действием мышц вперёд или вглубь глазного яблока.

Учитель: рассматривая предмет, мы поворачиваем наши глаза, стремясь совместить изображение предмета на  наиболее чувствительном месте сетчатки – жёлтом пятне. Поворот глаз осуществляется глазными мышцами произвольно или непроизвольно, однако глаз всегда поворачивается не плавно, а скачком. Это движение называется НИСТАГМОМ. Продолжительность скачков очень мала. Причём время поворота глаза на один и тот же угол у всех людей одинаков. Исследования показали, что движение глаз является необходимым условием видения. Если бы глаза остановились, то через несколько секунд прекратилось бы образование нервных импульсов и передача их от сетчатки в мозг. Образование нервных  импульсов возможно только при постоянном изменении освещённости отдельных нервных окончаний, что и осуществляется путём движения глаз.

Вот почему поражение глазной мышцы приводит к слепоте даже при полной исправности глаза.

Учитель: очень ценным свойством нашего глаза является острота зрения т.е. способность различать две мелкие детали, находящиеся друг от друга очень близко. У ювелиров, например, настолько большая острота зрения, что нанесённые ими на металл детали рисунка можно различать лишь при помощи лупы с увеличением в 5-6 раз. Такую остроту зрения нередко имеют жители степей и пустынь. Среди птиц удивительной остротой обладают голуби и особенно орлы.

Домашнее практическое задание. Определение остроты своего зрения.

Найдите на небе созвездие Плеяд. Если ваш глаз едва различает в этом созвездии отдельные звёзды, то у вас уже развита близорукость. Если вы ясно видите 6 звёзд. То у вас зрение нормальное, а если глаз видит 7,8,9 звёзд – это говорит об остроте вашего зрения.

ЗАНЯТИЕ№4. Дефекты зрения. Очки. 

1.Дефекты зрения.

Учитель: какие дефекты зрения вы знаете?

Учащиеся: близорукость. Дальнозоркость.

Учитель: исследования показали, что 95% людей рождаются с нормальным зрением. Однако впоследствии не все люди его сохраняют.

Как вы считаете, чем могут быть вызваны дефекты зрения?

Ответы учащихся:

1. чтение в сумерках или выполнением работы в плохо освещённом помещении.
2. Чтение при слишком ярком свете.
3. Из-за привычки располагать предметы вблизи глаз, глаз со временем привыкает
4. В детском возрасте дети располагают картинки вблизи глаз, и хрусталик теряет способность к аккомодации, возникает близорукость.
5. Заболевания мозга, нервной системы.
6. Старость
7. Механические повреждения глаза.

Учитель: Давайте рассмотрим следующий опыт.

Пучок света падает на двояковыпуклую линзу- хрусталик. Сходящийся пучок света проходит сквозь колбу, наполненную раствором  флюоресцина - стекловидное тело и фокусируется на задней, слегка закопчённой стенке колбы - сетчатке глаза.

Учитель: в чём проявляется близорукость?

Ответы учащихся: изображение получается не на сетчатке, а перед сетчаткой.

Учитель: изобразите это в виде лучей.

Учитель: какова природа этого явления?

Заслушиваются ответы учащихся.

Учитель: это явление близорукости может возникать

1. за счет удлинения глазного яблока
2.  за счёт чрезмерного искривления хрусталика.
3. Учитель: где будет получаться изображение, если, например, увеличить кривизну хрусталика, ближе или дальше, чем в нормальном глазу?

Учащиеся: ближе, до сетчатки.

Учитель: заменяем хрусталик.

                 Как исправить этот дефект?

Учащиеся: берут из набора линз двояковыпуклую линзу и ставят перед глазом и видят, что пересечение лучей  ещё дальше отходит от сетчатки. Ученик передвигает линзу вдоль оптической оси, но результат тот же.

Предложения учащихся: давайте попробуем использовать рассеивающую линзу.

Учащийся берёт двояко - вогнутую линзу и ставит перед глазом. Пересечение уже сместилось  к сетчатке, но не доходит до неё.

Учитель: что нужно сделать, чтобы изображение получилось на сетчатке глаза?

Учащиеся: надо увеличить радиус кривизны рассеивающей линзы и опыт повторить. Изображение появляется на сетчатке.

Учитель: как же можно исправить близорукость?

Ответы учащихся: нужно поставить рассеивающие линзы.

Учитель: линзы характеризуются оптической силой.

D=                         , если линза собирающая D   0

                                если линза рассеивающая D   0

Если бы вам пришлось выписывать рецепт, то чтобы вы указали на рецепте больному с близорукостью.

Теперь исправьте дефект на рисунке.

Учитель: давайте рассмотрим другой дефект, если изображение получается за сетчаткой глаза.

Учащимся предлагается самим провести эксперимент и указать способ устранения этого дефекта.

Учащимися делается запись в тетради.

Учитель: теперь перейдём к решению качественных задач.

1)Если человек в молодости страдал близорукостью, то в пожилом возрасте этот недостаток у него уменьшается. Почему?

2)Близорукий человек оказался на необитаемом острове. Сумеет ли он  развести костёр, используя линзы очков как зажигательные стёкла? Ответ обоснуйте.

3) Вы нашли очки. Предложите способ, с помощью которого можно определить близорукость или дальнозоркость у их владельца?

4) Как изменится фокусное расстояние и оптическая сила хрусталика глаза, если человек переводит глаза со страницы книги на облака за окном?

5)Какой дефект зрения появится у рыбы, которую вынули из воды – близорукость или дальнозоркость?

ЗАНЯТИЕ №5.Видение двумя глазами. Зрение под водой. Зрение днём и ночью.

1.Видение двумя глазами.

Учитель: у человека и большинства живых существ 2 глаза. Какое это имеет значение?

Практическое задание:

1.Одноглазый пират никак не мог попасть ниткой в игольное ушко. Попробуйте совершить эту операцию, закрыв один глаз. Сделайте выводы из этого опыта.

2.Возьмите в каждую руку по одному остро заточенному карандашу. Закрыв один глаз и не поворачивая голову, попадите остриём одного карандаша в остриё другого. Разведите карандаши и повторите опыт несколько раз. Проделайте эту операцию, открыв оба глаза.

Оцените преимущества двумя  глазами.

Ответы учащихся:

Оценка расстояния одним глазом очень ненадёжна, тогда как зрение двумя глазами даёт возможность судить о расстоянии между близкими и удалёнными предметами, видеть рельефность тел.

Учитель: Чем же объясняется, что зрение двумя глазами отличается от восприятия одним глазом?

Два наших глаза - это 2 одинаковых органа зрения, расположенных на некотором расстоянии. Расстояние между зрачками от 58-72 мм, следовательно, когда мы смотрим на один и тот же предмет обоими глазами, то благодаря расстоянию между ними, на сетчатке того или другого глаза получаются неодинаковые изображения предметов. Поэтому мы видим любой предмет правым глазом не так, как левым. Однако впечатление от этих неодинаковых изображений соединяются в нашем сознании в единый образ, и мы видим объёмное изображение.

Способность видеть предметы объёмно и воспринимать зрительно разность расстояний в глубине пространства называется СТЕРЕОСКОПИЧЕСКИМ зрением.

ЗАДАНИЕ: Недавно на экранах кинотеатров прошёл стереофильм « Дети шпионов-3.»

Расскажите ваши ощущения, восприятие изображения при просмотре фильма. С 2006 года на экранах телевизоров будут демонстрироваться стереофильмы.

Возможные сообщения учащихся:

Нам выдали очки с различным цветом стёкол: красное и бирюзовое. Левый глаз, смотрящий сквозь красное стекло, видит бирюзовое изображение чёрным, а красного не видно. Правый глаз, смотрящий сквозь бирюзовое стекло, видит красное изображение чёрным. Картинки складываются в мозгу, создавая объёмное впечатление.

2. Зрение под водой.

Учитель: Вероятно, каждый из вас пробовал нырять в воду с открытыми глазами. Расскажите, какими вы видели окружающие тела, какими видели крупные и мелкие предметы и зачем аквалангисту очки?

Заслушиваются ответы учащихся.

Учитель: Давайте объясним расплывчатые контуры крупных предметов, а мелкие предметы вообще не видны.

Напомним, что роговица глаза в воздухе создаёт наибольшее преломление лучей, а хрусталик ей немного помогает в этом. Под водой действие роговицы сводится почти к нулю, т.к. показатель преломление воды и жидкости, находящейся внутри глаза, почти одинаковы и лучи не преломляясь, прямо проходят сквозь роговицу. Под водой мы становимся как бы дальнозоркими. Изображение получается не на сетчатке, а за сетчаткой. Чтобы изображение могло получиться на сетчатке, глаз должен обладать оптической силой 100 дптр. Поэтому необходимым видением под водой является изоляция глаза от воды слоем воздуха при помощи масок или шлемов водолазных скафандров.

3.Зрение днём и ночью.

Учитель: Давайте обратимся к своему жизненному опыту. Расскажите, как вы видите в сумерках?

Различаете ли вы детали предметов?

Различаете ли вы цвета?

Ваши зрительные ощущения, когда вы выходите из тёмного помещения?

Заслушиваются ответы учащихся.

Учитель: чувствительность человеческого глаза к свету очень велика. Однако этой чувствительностью глаз обладает лишь тогда, когда человек длительное время (около 1 часа ) находится в темноте. Если человек сразу же из освещённого помещения попадает в темноту, то его глаза первое время ничего не различают. Лишь постепенно начинают вырисовываться предметы. Такое приспособление называется АДАПТАЦИЕЙ к темноте.

При выходе из тёмного помещения человек так же утрачивает способность хорошо различать предметы и требуется некоторое время, чтобы глаз мог привыкнуть к яркому освещению. Приспособление глаза к освещённым  предметам наз. АДАПТАЦИЕЙ к свету. При адаптации к свету чувствительность глаза к свету уменьшается, а при адаптации к темноте может увеличиться в 200 тыс. раз.

Учитель: Чем же объясняется адаптация глаза?

Ответы учащихся: в темноте увеличивается размер зрачка и возрастает чувствительность сетчатки глаза. Т.к. палочки во много раз более чувствительны к свету, чем колбочки, то в сумерках световоспринимающим аппаратом являются только палочки. Для нормальной работы палочек необходимо, чтобы в них восстановилось светочувствительное вещество РАДОПСИН. Восстановление его в глазе в темноте идёт около часа. Этим и объясняется медленная адаптация глаза к темноте. В сумерках глаз не различает подробности предметов. Ведь к одному и тому же нервному волокну, идущему в мозг, присоединяется множество палочек. Лучи от разных точек предмета попадают на эту группу палочек и раздражают их. Эти раздражения попадают в мозг по одному волокну, и поэтому мозг не может воспринимать их раздельно. В сумерках мы перестаём различать цвета, потому, что палочки чувствительны главным образом к синим лучам и лишь в небольшой степени к лучам другого цвета.

ЗАНЯТИЕ№ 6.

Практическая работа: «Определение спектральной чувствительности глаза».

Цель работы: сравнить спектральную чувствительность глаз учащихся.

Оборудование: дифракционная решётка, источник света.

Глядя сквозь дифракционную решётку на источник света вы увидите симметричное расположение сплошных разноцветных полосок - дифракционные спектры. Для определения спектральной чувствительности необходимо определить λ красного и фиолетового цвета по одному и другому краю спектра.

Ход работы.

1. Добейтесь наилучшего видения спектра.

2. Произведите отсчёт расстояния от щели до спектра первого порядка справа и слева для красного и фиолетового краев спектра.

3. Найти среднее значение длины волны красного цвета и фиолетового.

4. Значения можно занести в таблицу.              

5.Сравните значения λкр наибольшая и  λф.наименьшая.

            6.Сделайте вывод о спектральной чувствительности своих глаз.

  Решение творческих задач.

Учащиеся делятся на группы.

1 группа. Цветное зрение у быков развито слабо. Он практически не различает цветов, а ему всё равно- красная, синяя, зелёная, тряпки в руках тореадора. В возбуждение быка приводит не цвет, а вид полощущейся на ветру материи и движения самого тореадора.

        ВОПРОС: Почему глаза быка не различают цвета, а человеческие глаза различают?

2 группа. Днём, когда светло, зрачки глаза кошки сужаются. И, наоборот, чем слабее освещение. Тем больше становятся зрачки. В темноте они занимают почти весь глаз, отчего он кажется тёмным, цветная радужка почти не видна.

       ВОПРОС: Объясните это явление.

3 группа. Масса глаза 7-8 грамм; диаметр зрачка 2,5 см. Он чётко различает предметы на расстоянии 60 см. Он может ночью различать источники света, удалённые на  27 км. Чтобы видеть чёткое изображение предмета человек должен находиться на расстоянии 15 см от него, ближе они расплываются. Это минимальное расстояние, изменяющееся с возрастом: в 10 лет- оно 7 см; 20 лет- 12 см; 50 лет - 40 см. Это связано со старческой дальнозоркостью. При хороших условиях глаз может различать до  10 млн. оттенков цвета.

                          ВОПРОС: Как изменяется радиус кривизны хрусталика при наблюдении дальних и близких предметов.  Какие нервные окончания на сетчатке отвечает за цветовое изображение?

  ЗАНЯТИЕ №7.  Защита проектов.

  Учащиеся предлагают проекты на темы:

   1. Очки от Солнца, какими они должны быть?

   2. Искусственный глаз - фантазия или реальность?

   3. Если не очки, то что?

   4. Как сохранить своё зрение? Предложите комплекс упражнений для укрепления мышц глаз.

   5. Приведите доказательства того, что глаз - это совершенное оптическое устройство.

   6.Что такое дальтонизм? Почему дальтоники только мужчины?

   7. Подберите пословицы и поговорки о зрении.

Учащиеся защищают свои проекты. Оценивается оригинальность,  умение работать с научным текстом, обсуждение в группах с разных позиций.

Пословицы и  поговорки о зрении.

1. Хоть глаз выколи.

2. Кто старое помянет, тому глаз вон.

3. Глаза, как плошки, а не видят ни крошки.

4. Одним глазом спи, а другим стереги.

5. Свой глаз лучше родного брата.

6. Бровь в бровь, глаз в глаз.

7. На затылке глаз нет.

8. Выше лба не живут глаза.

9. В глаза не льсти, а за глаза не брони.

10. Глаза завидущие, руки загребущие.

11. Глаза боятся, руки делают.

12. У страха глаза велики.

13. Правый глаз чешется - радоваться, левый – плакать.

14. Правда глаза колет.

II БИОЛОГИЧЕСКАЯ  АКУСТИКА.

Занятие №1. Зрение или слух?

  Учитель: мудрый МОНТЕНЬ в книге  «Об искусстве собеседования « высказался так:

Самое плодотворное и естественное упражнение нашего ума, по- моему беседа…Вот почему, если бы меня принудили немедленно сделать выбор, я, наверное, предпочёл бы скорее потерять зрение, чем слух и речь.

В то же время народная мудрость гласит:…лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

  Как вы считаете?  Учащиеся делятся на две группы и приводят доводы в защиту того или иного мнения. Учащиеся сравнивают информативность слуха и зрения при восприятии сигналов. В результате обсуждения учащиеся отмечают, что большей информативностью обладает глаз.  Почему? В результате обмена мнениями приходим к выводу, что зрительный нерв обладает большей пропускной способностью в сравнении со слуховым, большая площадь участка коры головного мозга, обслуживающего зрение, по сравнению с площадью, обслуживающего слух. И тем не менее более полное представление об окружающем мире мы получаем при их органичном соединении.

 Итогом обсуждения может быть принятие решения: нельзя отдать предпочтение одному из них.

Как мы слышим? Органом слуха является ухо. Каково его строение?

Учащиеся работают с дополнительной литературой и готовят сообщения:

1. Строение уха человека.
2. Восприятие звуковых волн в воде. Откуда пошло выражение …»нем как рыба?»
3. Ухо китов и дельфинов.

Заслушиваются сообщения учащихся.

Учитель : Звук распространяется в различных средах. От чего зависит скорость звука?

Давайте проведём исследования.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.

Оборудование: стакан, ложка, соль, сахар, крепкий чай, микрофон, подключенный к компьютеру, работающему в программе звуковой редактор.

Ход работы.

1.Получить звук постукиванием ложки по краям стакана и восприятие его на слух. Получить график этих колебаний.

2.Изменить состав жидкости, добавив в воду соль и вновь тем же способом провести исследование.

   Ответьте на вопрос: как изменилась высота звука?

( высота звука понизилась, что зарегистрировало ухо и компьютер на графике.)

3.Заменить хрустальный стакан на стеклянный. Заполнили чистой водой и получили звук от постукивания ложки. Зафиксировали звук на компьютере.

4.Добавить соль и вновь зафиксировать звук.

   Ответьте на вопрос: как изменилась высота звука?

(высота звука понизилась).

  Объясните причину  изменения.

(при растворении соли, содержащийся, в ней воздух высвобождается). Скорость звука в воздухе меньше, чем в воде. Значит, скорость звука в воде с большим содержанием воздуха должно быть меньше, чем в воде, где воздуха мало. Т.к. частота пропорциональна скорости звука, то стакан с жидкостью, в котором много пузырьков воздуха, должен издавать звуки более низкой частоты.

5.Измените температуру жидкости и вновь теми же способами проведите исследование.

6.Замените воду на крепкий чай и вновь проведите исследование.

Проделав работу, сделайте вывод, от каких факторов зависит скорость звука.

Обсуждение результатов работы.

ЗАНЯТИЕ№2,3.Основные характеристики звука Звук и шум. Влияние шумов на организм человека.

Учитель: Назовите основные характеристики звука.

Учащиеся называют: сила звука

                                      Звуковое давление

                                      Спектр звука

                                      Громкость звука

                                      Высота звука.

  Учитель: какая из этих величин зависит от человека, от чувствительности  его уха?

Ответ учащихся: громкость звука.

Учитель: действительно, громкость звука это субъективная характеристика. Один и тот же звук для человека с нормальным слухом будет громким, а для другого, с пониженным слухом – тихим.

ДЕМОНСТРАЦИЯ ОПЫТА.

  Звуковой генератор присоединён к громкоговорителю и компьютеру, работающему в программе звуковой редактор.

Меняем частоту звукового сигнала.

Вопрос: при какой частоте звука вы  обнаружили наибольшую громкость звука? (при частоте от 1500- 3000 Гц.)

Вопрос: как изменялась амплитуда колебаний? (амплитуда везде была одинакова).

Увеличиваем амплитуду сигнала.

Вопрос: как изменилась громкость? (увеличилась)

Сделайте вывод: от чего и как зависит громкость звука?

Изменим частоту звука. Как изменяется  высота звука? (высоту звука оцениваем на слух и она увеличивается с увеличением частоты).

Задание: сделайте вывод, от чего зависит громкость и высота звука.

Оценивается умение учащихся анализировать наблюдение, находить взаимосвязь между величинами, делать выводы и обобщения.

Учитель: теперь выясним, какие звуки вас больше всего раздражают?

Учащиеся перечисляют все раздражители и классифицируют их на:

                                                       1.производственные шумы.

                                                       2.бытовые

                                                       3.транспорт.

Раз шумы раздражают, то они влияют на человека.

Идёт обсуждение вопроса о влиянии шумов на:  

нервную систему

сердечно-сосудистую систему.

Обсуждается вопрос о влиянии шумов от сверхзвуковых самолётов. Почему жители крупных городов, прилегающих к аэродрому, обращаются с призывами «Избавьте нас от шума».

Обсуждается вопрос о непрекращающемся рёве моторов и автомобильных гудков.

Уровень шума от легкового транспорта составляет 85 децибел и более и врачи утверждают, если так всё будет продолжаться, то мы скоро все оглохнем. О необходимости борьбы с шумами  говорят следующие факты. В Англии ещё в стародавние времена был издан указ, запрещающий бить жён в ночное время. В Древнем Риме выстилали соломой булыжную мостовую перед домом больного патриция. Екатерина вторая отменила в столице сигналы - механические свистки, установленные на некоторых экипажах.

Задание: как в больших городах решается вопрос тишины?

Как бы вы решали эту проблему, став мэром нашего города?

Заслушиваются программы учащихся.

Оценивается активность  в дискуссии, оригинальность решения проблемы, творческий подход, нестандартные решения.

Возможные варианты:

    А) использование различных глушителей шумов в двигателях.

    В) использование может быть мыльной пены, которую наносят на излучающую поверхность.

   Г) использование в жилых помещениях звукоизолирующих материалов.

   Д) осуществлять строительство домов таким образом, чтобы на шумные улицы выходили стены, а окна кухонь и спален на сторону, где меньше шума.

Практическая работа: Изучение различной звукопроводимости материалов.

Звуковой генератор соединён с громкоговорителем, а микрофон к компьютеру, работающем в программе звуковой редактор. Расстояние между громкоговорителем и микрофоном 10-15 см. Включив генератор, отмечаем звукопроводность воздуха. Ничего не изменяя, вносим в пространство между микрофоном и громкоговорителем войлок, пенопласт поролон, вата отмечаем, что амплитуда каждый раз меняется.

Сделайте вывод о звукопроводимости различных материалов и как это нужно учитывать.

Вывод: понижение шума - это оздоровление окружающей среды.

Учитель: с каждым годом увеличивается доля интеллектуального труда и заявляют о себе «невинные шумы». Особенно это действие проявляется при творческой работе, например, сын Л.Н.Толстого писал « Ему нужна была полная тишина и уверенность в том, что никто не прервёт его занятий. Даже в соседнюю комнату можно было входить только тихо и осторожно».

Гейне не мог работать даже при незначительном шуме. Перед тем как приступить к работе, он закупоривал все окна.

Из письма П.И.Чайковского к Н.фон Мекк:

…..Никакого шума я буквально переносить не могу. Каждый проезжий экипаж раздражает меня и приводит в состояние бешенства. Каждый крик, каждый звук раздражает мне нервы.

Давайте исследуем, как влияют шумы на людей, занимающихся физическим и умственным трудом.

Учащиеся делятся на две группы. Одна группа исследует влияние шумов на людей, занимающихся физическим трудом. Проводят измерение давления, пульса, степень утомляемости при тишине и наличии постороннего шума. Результат измерений может быть представлен в виде таблицы или графика.

Вторая группа учащихся исследует влияние шумов при выполнении интеллектуального труда. Можно предложить выполнение примера с множеством арифметических действий.

Одна группа учащихся выполняет задание в тишине, другая при наличии шума. Подсчитывают количество правильных ответов, количество допущенных ошибок.

Подведение итогов исследования: группы готовят выступающего с анализом своих исследований и делают вывод.

(возможный вариант: умственный труд и шум не совместимы.)

Учитель: Теперь давайте рассмотрим вопрос. Отдых и сон….может быть здесь шумы не важны?

Учащиеся высказывают собственное мнение.

Учитель: привожу в пример такой эпизод.

Выдающийся путешественник - полярник Ф.Нансен предпринял попытку достичь Северного полюса с судна « Фрам», затёртого льдами. К полюсу пошли двое. У них был большой спальный мешок, чтобы можно было согревать друг друга во время сна. При первой же ночёвке Нансен убедился, что его спутник «храпит». Смертельно усталый, Нансен всё же не мог спать ни в первую, ни во вторую ночь и потребовал разрезать спальный мешок на двоих.

Учитель: есть ли предел уменьшения шума? Нужна ли абсолютная тишина?

Заслушивается мнение учащихся, а затем приводим мнение учёных.

Оказывается, есть предел, дальше которого уменьшение шума становится не только не полезным, но даже нежелательным. Например, одна немецкая фирма обеспечила новое здание конструкторского бюро совершенной изоляцией. Ни один звук с улицы, даже грохот тяжёлых грузовиков, не  долетал сюда. И что же?  Инженеры-конструкторы стали жаловаться на непривычную, неестественную тишину. Пришлось установить электро- акустические устройства, воспроизводящие лёгкий, совсем лёгкий шум. Производительность труда и настроение работников сразу поднялись.

Подведение итогов обсуждения: очевидно человек за млн. лет своего существования привык к определённому уровню природных  шумов и не может в короткий промежуток времени адаптироваться к абсолютной тишине.

ЗАНЯТИЕ №4 Болтливый «мир безмолвия». Эхолокация  в природе. Ультразвук.

Учитель: Все ли звуковые колебания воспринимает наше ухо?

Учащиеся: Наше ухо не воспринимает инфра и ультразвук.

Учитель: Сегодня и будем говорить об этих звуках.

 О голосах птиц, животных говорить не приходится: каждый человек слышал их  много раз, иногда с наслаждением, иногда с тревогой. Сейчас птичьи голоса иногда используются в практических целях.

Учащиеся рассказывают, как  крики ужаса птиц используются для отпугивания птиц, чтобы предотвратить столкновения с самолётами; используют, чтобы отогнать от посевов насекомых.

Учащиеся рассказывают  

1)о характере и назначении издаваемых подводными животными  звуковых сигналов;

 2)расположение слухового органа или группы органов у птиц;

3) типах слуховых аппаратов;

4)звуковые сигналы дельфинов, касаток, тюленей;

5) психологическое воздействие звуков на человека (пение птиц в лесу, в поле, в саду; крики касаток для подводников.

Учитель: Что такое эхолокация? Как летучие мыши пользуются эхолокационным аппаратом для ориентации в пространстве?

Эхолокационный аппарат стрижей-саланганов.

Учитель: какими свойствами обладает ультразвук?

                 Применение ультразвука в медицине:

1.Диагностика заболеваний сердца.

2.Лечение раковых заболеваний.

3.Ультразвуковая сварка при лечении переломов костей человека.

4.Ультразвуковой нож.

5.Применение ультразвука в нейрохирургии.

6.Применение ультразвука в хирургическом лечении глаза.

Для подготовки учащихся предложена литература:

Б.Расторгуев   «Окно в мир  звука».

И.И. Клюкин  «Удивительный мир звука».

   Оценивается  умение учащихся работать с дополнительной литературой, отбирать необходимый материал, строить рассказ.

  ЗАНЯТИЕ  №5.Музыка лечащая и калечащая. Защита проектов.

Учащиеся в группах готовят проекты на темы:

                        1.Музыка и живопись.

                        2.Светомузыка.

                        3.Соединение музыки и запахов цветов.

                        4.Лечебное действие музыки.

                        5.Рок и поп-музыка - это лечащая или калечащая музыка?

Оценивается умение выражать и доказывать свою точку зрения, умение работать в группе.

Свои выступления учащиеся сопровождают фрагментами музыкальных произведений, произведениями живописи.

Список использованной литературы:

1. В.Л. Булат Оптические явления в природе. Москва «Просвещение», 1974 г.
2. М.И. Блудов Беседы по физике. Москва «Просвещение», 1985 г.
3. В.И. Елькин Необычные учебные материалы по физике. Москва «Школа-Пресс», 2001 г.
4. А.Е. Марон Физика 9. Дидактический материал.  Москва «Дрофа», 2005 г.
5. А.В. Перышкин Факультативный курс по физике. Москва «Просвещение», 1975г.
6. И.И Клюкин Удивительный мир звука. Ленинград «Судостроение», 1986 г.
7. Б.Расторгуев Окно в мир звука. Москва «Знание», 1978 г.