Интегрированный открытый урок по физике и биологии по теме "Дыхание" 8 класс
план-конспект урока по физике (8 класс) по теме

Интегрированный урок по биологии и физике

 «Дыхание – это жизнь» в 8А классе 

Цель: расширить и закрепить функции органов дыхания в соответствии с законами физики, которые едины для органического и неорганического мира

• Задачи:
• 1.Раскрыть физические закономерности процессов голосообразования, механизмов вдоха и выдоха, легочного и тканевого газообмена.
• 2.Расширить  знания обучающихся об условиях нормального дыхания
• 3.Воспитывать у обучающихся стремление вести здоровый образ жизни.

Оборудование: компьютер, проектор, 2 воздушных шара, измерительная лента

ХОД УРОКА

I. Организационный момент:   Сообщение темы, цели, задач.

II. Актуализация опорных знаний в форме диалога.

Учитель биологии. Без пищи и без воды человек может жить несколько дней, а без воздуха человек не выдержит и десяти минут. Воздух поступает в организм в процессе дыхания.

«Пока дышу, надеюсь» --- сказал римский поэт Овидий. Эта фраза стала эпиграфом к нашему уроку.(Откройте тетради , напишите тему урока и эпиграф)

  (3 слайд)                         Что такое дыхание?  Найти ответ поможет загадка.

 (4 слайд)                        Дрова – это пища для печки. От печки идёт тепло.  Печка                                                                                            сделана из кирпича.  Живое на Земле  образовано из клеток. Клеткам нужна  пища и               кислород. О какой печке идёт речь?

(5 слайд)                         Это человек!

                                         Так  что такое дыхание?

(6 слайд)                        Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа

(7 слайд)                          Перечислите воздухоносные пути.

(8 - 9 слайды)                      (Индийские йоги)               «Дышать ртом также противоестественно, как есть носом»     Почему так важно дышать носом?

  (слайд 10)     Какой нос полезнее и почему? В какое время года длинный нос полезнее короткого?

«При дыхании носом мы получаем на 15% больше кислорода, нежели дыша ртом»

(слайд 11)      Если бы мы научили всех детей дышать носом, то  одно поколение правильно дышащих людей возродило бы человечество   (  Йог Рамачарака)

В дыхательном пути особое место занимает гортань. Почему?

Гортань имеет сложное строение. Она состоит из большого количества хрящей и мышц.

(12  слайд)                  Каковы функции гортани?  Какие органы участвуют   в голосообразовании?  

 А что такое звук с точки зрения физики?

(13 слайд)                     Учитель физики.    Ребята, все вы слышали звуки, которые издают при полете комар и муха. Чем они отличаются? (комар - пищит, а муха - жужжит, то есть звук, издаваемый мухой более низкий). А как вы думаете, из-за чего муха жужжит при полете? ( она летит благодаря взмахам крылышек вверх-вниз, т.е. совершает колебания, но по сравнению с комаром не так часто). То есть, звук идет по воздуху от места колебания за счет взаимодействия молекул воздуха.   Комар маленькими крылышками колеблет чаще, получается более высокий звук; у мухи крылья больше - колебания реже, т.е. частота колебания меньше – звук ниже. Частота колебаний измеряется в герцах.  Далее опыт со струной. Звук возникает в голосовой щели в результате сопротивления сомкнутых голосовых складок давлению выдыхаемого воздуха, что вызывает их колебание. Пропустив порцию воздуха, складки снова смыкаются в силу эластичности, затем цикл повторяется. В результате возникают периодические порывы (толчки) воздуха, т. е. звуковые колебания определённой частоты. Частота колебаний воспринимается как высота звука.

( 14 слайду)  У детей мышцы эластичные, им легче вытягивать связки, делая их тоньше, что способствует более высокой частоте колебаний. С ростом тела и организма меняется длина и толщина и в целом эластичность голосовых связок. У мальчиков рост меняется очень быстро и гортань меняется так быстро, что они не могут к этому привыкнуть и контролировать ее работу, что у подростка «ломается голос». У взрослых людей мышцы не столь эластичны – связки более утолщенные. При общем увеличении массы связок частота колебаний уменьшается – голос становится ниже.  

( 15 слайд )  Высота голоса взрослых зависит от длины голосовых связок, каждый голос относится к определенному тембру. У оперных певцов резонирующее пространство имеет определенную форму, и они знают, как управлять своим голосом с их помощью.  

( 16 слайд )            По статистике храпом страдает почти каждый второй человек.

 Причина храпа – в анатомических особенностях глотки. У храпунов она узкая с мягким небом и язычком. Во время сна мышцы мягкого неба и язычка расслабляются, и выдыхаемый воздух вызывает их дрожание. Так возникает храп. Кроме того, немалую роль в возникновении храпа играют хронические насморки, различные болезни носоглотки. Храпу способствует все, что связано со снижением тонуса мышц мягкого неба.

(слайд17)   Учитель биологии.                         Голос считают вторым лицом человека.

    На свете нет зрелища прекраснее, чем прекрасное лицо, и нет музыки слаще, чем звук любимого голоса.       (Жан Лабрюйер)

   Нет музыки слаще, чем ангельские голоса ребятишек, если не особенно вслушиваться в произносимые ими слова.     ( Логан Пирсолл Смит)

    Мужчины всегда будут восхищаться женщиной, чей голос подшит бархатом.

    Ее голос настолько красив, что даже не понимаешь, что она говорит.

(слайд18)                  «  Когда я ем, я глух и нем.»    Почему так говорят?

(слайд 19 ) Из гортани через трахею воздух поступает в лёгкие.  

«Лёгкие – это два пустых обвисших мешка», -- сказал ребёнок. Так ли это? Нет, они заполнены воздухом. Воздух заполняет лёгкие при вдохе, когда увеличивается объём грудной клетки.

Какие мышцы обеспечивают вдох?  (Межрёберные мышцы и диафрагма, сокращаясь, увеличивают объём грудной клетки, а лёгкие расширяются вслед за изменением грудной клетки.)

(слайд 20)                   Почему легкие не имея мышц следуют за движением грудной клетки? Обратимся за помощью к науке физике.

Положение ребер при выдохе и вдохе

  (20 - 21 слайды)   Учитель физики .

  Легкие окружены и защищены 2-хслойной оболочкой плевры. Между ее слоями имеется узкий просвет или плевральная полость, содержащая небольшое количество жидкости. Как вы думаете, для чего эта жидкость? ( Жидкость служит смазкой, не допускающей трения легких о грудную клетку при каждом вдохе). Почему, если плевра пострадает при ранении, человек погибает почти сразу? (Внутри  плевры давление всегда гораздо ниже атмосферного, поэтому под действием атмосферного давления в нее устремится воздух, чтобы сравнятся с наружным давлением и следующий вдох невозможен).  

Пока давление внутри плевральной полости остается ниже атмосферного, размеры легких точно следуют за размерами грудной полости.  При сокращении межреберных мышц и диафрагмы, объем грудной клетки увеличивается, что ведет к расширению легких, так как легкие следуют вслед за движением грудной клетки, давление в легких уменьшается и становится ниже атмосферного. Из-за разности давлений воздух устремляется в легкие. Происходит вдох.

Затем мышцы расслабляются и, имея эластичность и массу, под действием силы упругости и тяжести легкие возвращаются в положение, предшествующее вдоху. Происходит выдох.

(Выключить проектор)

При спокойном вдохе  и выдохе дыхательный объем лёгких   составляет 500-600 мл.Мы же измерим жизненную емкость легких  Приглашаются 2 мальчика и 2 девочки.

 Для определения ЖЕЛ   мальчик и девочка делают самый глубокий вдох, и как можно глубокий выдох в воздушный шарик и закрутят его. Затем измерительной лентой определяем длину окружности. По формуле рассчитаем объем:  V=4/3ПR³ ; L=2ПR ; R=L/2П; V=L³/6П². (Считают за партой самостоятельно, затем проверить).

 Получилось, что ЖЕЛ мальчика больше, чем у девочки. Это не случайные результаты, а закономерность, которую вы объясните вместе с учителем биологии.

Учитель биологии. Анатомическое строение грудной клетки юноши и девушки различны. Скелет плечевого пояса юноши шире, чем у девушки, и объём грудной клетки юноши больше от природы. Значит, больше и дыхательный объём, и ЖЕЛ.

Учитель физики. Решим задачу

Задача 1: Сколько воздуха израсходует на дыхание наш класс за урок, если один человек делает в среднем 16 вдохов в минуту, забирая с каждым вдохом 500см³ воздуха?

Задача 2: Объем воздуха, поступающего при вдохе, около 2литров. Плотность воздуха-1,29кг/м³. Сколько молекул участвуют в нашем вдохе, если молярная масса воздуха-0,029кг/моль?

Оценивается решение задач у доски.(Включить проектор)

 задается домашнее задание с  объяснением. (Листочки с домашним заданием на партах. Приложение.)

 (слайд 21)        Учитель биологии.  Какова судьба воздуха в лёгких?  (Ответ обучающихся)

 Стенки альвеол и кровеносных капилляр образованы из одного слоя эпителиальных клеток, что обеспечивает газообмен между альвеолярным воздухом и венозной кровью за 0,8 секунды.

Учитель биологии.  При дыхании количество кислорода в легких уменьшается, а углекислого газа увеличивается. Кислород из воздуха, находящегося в альвеолах, переходит в кровь, а углекислота переходит из крови в альвеолярный воздух. Почему и как это происходит? Чтобы объяснить этот процесс, мы должны обратиться к физике, потому что переход газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в воздух подчиняется физическим законам.

  (22слайд)       Учитель физики.  

 Воздух представляет собой смесь газов, в которую входят азот, кислород, углекислый газ, аргон и другие газы. Воздушная масса атмосферы оказывает на нас давление, равное примерно 760 мм. рт. ст. В смеси газов каждый газ оказывает независимое давление, которое называют парциальным давлением данного газа.  Согласно законам физики, если две жидкости разделены проницаемой для газов мембраной, то газы будут диффундировать (диффузия - проникновения молекул одного вещества между молекулами другого), от места большего давления к месту меньшего до тех пор, пока не установится динамическое равновесие – равенство прямого и обратного потоков газов. Условия для газообмена в легких настолько благоприятны, что данный процесс приводит к равновесному состоянию примерно за 1 с. Смотря по таблице можно

ответить куда идет диффузия. Газообмен в тканях протекает по тем же физическим законам.

Учитель физики. Обязательным условием нормального дыхания являются определенные концентрация кислорода в воздухе и величина атмосферного давления. Эти показатели меняются, если человек поднимается в горы или опускается под воду.

 (Сообщения обучающихся)

 ( 23 слайд)  Чем выше поднимается человек в горы или чем выше поднимает его самолет, тем более разреженным становится воздух. На высоте 5,5 км над уровнем моря атмосферное давление уменьшается почти вдвое; в той же мере снижается и содержание кислорода. Уже на высоте 4 км нетренированный человек может заболеть, так называемой, горной болезнью. Низкое парциальное давление кислорода в атмосфере приводит к гипоксии (кислородное голодание), появляются одышка, кровотечения из носа и горла, головокружение, головная боль, рвота. Сердечная недостаточность. Следует принимать лимонную или аскорбиновую кислоту.  Для устранения болезненных ощущений при полётах в самолётах можно применять сосание леденцов;  сглатывание;  питьё какой-либо жидкости мелкими глотками; жевание жвачки.

( 24 слайд)                Почему жители Тибета не болеют горной болезнью? (Найти ответ к следующему уроку)

 ( 25 слайд)  Водолазы и те, кто трудится в кессонах — особых камерах, применяемых при постройке мостов и других гидротехнических сооружений, вынуждены  работать при повышенном давлении воздуха. На глубине 50 м под водой водолаз испытывает давление почти в 5 раз выше атмосферного, а ведь ему иногда приходится опускаться под воду на 100 м и более. В крови и тканях увеличивается парциальное давление кислорода и растворяется азот. При быстром подъеме азот «вскипает» (пузырьки азота закупоривают сосуды и разрывают ткани), что приводит к ломоте в суставах, параличу рук и ног, общей слабости, возможен летальный исход

(слайды 26-27)    Учитель биологии. Внутренняя поверхность альвеол выстлана тонким слоем поверхностно активного вещества сурфактантом. Это вещество увеличивет поверхностное натяжение стенок альвеол.

(Запись в тетради)      Сурфактант - это вещество, которое тонким слоем выстилает альвеолы изнутри и не даёт альвеолам спадаться.

Сурфактант не  позволяет плазме крови просачиваться в полость альвеол.

Под  действием табачного дыма, угарного газа, паров эфира тонкая плёнка сурфактанта разрушается, и альвеолы спадаются.  Газообмен в них прекращается.  

(слайд 28)        В чём пагубное влияние курения на органы дыхания?

Содержание вредных химических соединений в табачном дыме (сообщение обучающегося).

(слайд 29)                     Учитель физики.        Дыхание и НТП.

     Вынесенные вперед локти не дают свободно двигаться грудной клетке, а это приводит к астме, развитию приступов кашля и другим нарушениям

     Во время работы компьютера корпус монитора и платы в системном блоке нагреваются и выделяют вредные вещества в воздух, что вызывает различные аллергические реакции.

     Электромагнитные волны сотовых телефонов уменьшают количество кислорода, участвующего в дыхательном процессе, вследствие чего организм не получает необходимого количества кислорода, отсюда усталость, быстрая потеря энергии

 (слайд 30)                  Учитель биологии.          Дыхание и экология.   В 1941 г. писатель-фантаст Александр Казанцев опубликовал роман-предостережение «Пылающий остров», в котором описал трагическую ситуацию, когда населению Земли перестало хватать воздуха. Летом прошлого года жители многих регионов России уже ощутили реальную нехватку кислорода. Многие области превратились как раз в «пылающий остров». Пожары вызвали небывалый всплеск заболеваний дыхательных путей.

Заключение.

1. Оценить работу учащихся.
2. Чем запомнится урок детям.
3. Дыхание – основа нашей жизни. Так давайте же будем бережно относиться к своему здоровью, вести здоровый образ жизни

Приложение.     

Домашнее задание.1.Почему жители Тибета не болеют горной болезнью? Найти ответ.

2.Решить задачу.  Зная, что выдыхаемый воздух содержит 4 % углекислого газа, определите, сколько ученик выделяет СО2 в 1 минуту, в 1 ч,  в сутки.