Программа элективного курса по физике "Человек и север"

Пояснительная записка

Проблеме человека в условиях севера последнее время уделяется большое внимание. В данном элективном курсе рассматриваются возможности человека с точки зрения физики, (рука - как рычаг, глаз - как оптическая система, движение - ходьба и бег - с точки зрения закона сохранения энергии, питание - как процесс превращения энергии из внутренней в механическую, электрическое сопротивление кожных покровов и внутренних тканей, объяснение прочности трубчатого строения костей, прочность человеческого волоса, вопросы теплообмена, биологическое действие радиации и др. ) , физиологии (возможности «среднего» организма, и неординарные, курьезные случаи, комфортные климатические условия, особенности адаптации человека в условиях севера, нормы рабочего времени в различных температурных режимах) и медицины (первая помощь пострадавшим от поражения электрическим током, при обморожении, при ожоге, физические принципы работы медицинских приборов - термометра, медицинского шприца, прибора для измерения кровяного давления, рентгеновского аппарата, гамма-пушки) , вопросы профилактики «северных» заболеваний - авитаминоза, простуд и ОРЗ, исторические аспекты получения данных об организме и его возможностях, этические аспекты использования этих данных, некоторые вопросы психологии; развеиваются различные заблуждения и мистификации, связанные с возможностями человеческого организма.

Курс осуществляет межпредметные связи с такими учебными предметами и некоторыми вопросами наук как физика, биология, анатомия человека, ОБЖ, медицинская подготовка, история, география, краеведение, психология. Курс призван развить интерес учащихся прежде всего к самому себе, помочь в выборе профессии, так или иначе связанной с человеком.

В практической части курса имеются лабораторные работы, направленные на изучение собственных возможностей, исследовательские работы, расчетные задачи, предложены экскурсии в медицинские учреждения. В качестве УМК используются данная работа и рабочие тетради с описаниями лабораторных работ, расчетными задачами и качественными вопросами. Перечень экскурсий определяется условиями места проживания (город, поселок, село, деревня) . В качестве итоговой отчетности возможно провести конференцию с выступлениями учащихся по основным темам курса.

Календарно-тематическое планирование:

Весь материал – смотрите документ.

Пояснительная записка

Проблеме человека в условиях севера последнее время уделяется большое внимание. В данном элективном курсе рассматриваются возможности человека с точки зрения физики, (рука - как рычаг, глаз - как оптическая система, движение - ходьба и бег - с точки зрения закона сохранения энергии, питание - как процесс превращения энергии из внутренней в механическую, электрическое сопротивление кожных покровов и внутренних тканей, объяснение прочности трубчатого строения костей, прочность человеческого волоса, вопросы теплообмена, биологическое действие радиации и др.), физиологии (возможности «среднего» организма, и неординарные, курьезные случаи, комфортные климатические условия, особенности адаптации человека в условиях севера, нормы рабочего времени в различных температурных режимах) и медицины (первая помощь пострадавшим от поражения электрическим током, при обморожении, при ожоге, физические принципы работы медицинских приборов - термометра, медицинского шприца, прибора для измерения кровяного давления, рентгеновского аппарата, гамма-пушки), вопросы профилактики «северных» заболеваний - авитаминоза, простуд и ОРЗ, исторические аспекты получения данных об организме и его возможностях, этические аспекты использования этих данных, некоторые вопросы психологии; развеиваются различные заблуждения и мистификации, связанные с возможностями человеческого организма. Курс осуществляет межпредметные связи с такими учебными предметами и некоторыми вопросами наук как физика, биология, анатомия человека, ОБЖ, медицинская подготовка, история, география, краеведение, психология. Курс призван развить интерес учащихся прежде всего к самому себе, помочь в выборе профессии, так или иначе связанной с человеком. В практической части курса имеются лабораторные работы, направленные на изучение собственных возможностей, исследовательские работы, расчетные задачи, предложены экскурсии в медицинские учреждения. В качестве УМК используются данная работа и рабочие тетради с описаниями лабораторных работ, расчетными задачами и качественными вопросами. Перечень экскурсий определяется условиями места проживания (город, поселок, село, деревня). В качестве итоговой отчетности возможно провести конференцию с выступлениями учащихся по основным темам курса. Кроме того, фрагменты материала могут использоваться при изучении отдельных тем курса физики:

VII класс

Тема «Первоначальные сведения о строении вещества»

Диффузия. Диффузия в процессах питания и дыхания. ПР: «Питание и пищеварение человека», «Физика и живая природа», КФ: «Нервная система, пищеварение, дыхание и кровообращение млекопитающих».

Тема «Взаимодействие тел»

Скорость. Масса. Плотность. Сила. Скорости движения и массы живых существ. Плотность жидких и твердых веществ, входящих в состав растений и животных. Силы, развиваемые в животном мире, и их измерение. Динамометры для измерения силы руки и пальцев.

Давление. Кровяное давление.

Тема «Давление твердых тел, жидкостей и газов»

Насосы. Сердце - насос. Аналогия конструкции клапанов насоса и сердца. Препараты — сердце, двухстворчатый клапан, полулунный клапан аорты. ПР: «Строение и работа сердца.

Архимедова сила. Роль выталкивающей силы в жизни водных животных. Сравнить большую прочность скелета у сухопутных животных и малую - у водных.

Тема «Работа и мощность. Энергия»

Механическая работа и мощность. Расчет работы, выполненной человеком при разных видах его деятельности; значение развиваемой при этом мощности. Работа, совершаемая

при прыжке в высоту и длину. Сравнение рекордов, достигнутых спортсменами в беге и прыжках, с аналогичными показателями представителей животного мира (обезьяна, кенгуру, кузнечик).

Простые механизмы (рычаг, наклонная плоскость). Рычаги в живых организмах. Виды суставов. Таблицы с изображением скелета человека, изображения кисти руки и стопы человека. Кф: «Суставы» Зубы — виды клиньев; рычаги находятся в конечностях; шарнирные соединения суставов обеспечивают поворот этих рычагов).

VIII класс

Раздел «Тепловые явления»

Теплопередача. Терморегуляция человека. Адаптация организма человека к холоду в условиях Крайнего Севера.

Испарение. Испарение в организме человека, его значение для теплорегуляции.

Раздел «Электрические явления»

Источники тока. Электрическое сопротивление. Сопротивление организмов постоянному току. Действие постоянного тока на живые существа.

Электротравматизм от действия постоянного тока. Медицинские приборы, использующие проведение тока различными органами человека.

IХкласс, (X класс)

Тема «Законы взаимодействия и движения тел»( «Кинематика», «Динамика») Скорость и ускорение при равнопеременном движении. Скорости тока крови, передачи нервных импульсов. Ускорения, которые могут возникать, например, при старте спортсменов. Ускорения, испытываемые летчиками и космонавтами при взлете и посадке, спуске на парашюте, при катапультировании. Естественная защита организмов от ускорений (пружинящее действие согнутых конечностей; пребывание зародышей млекопитающих в жидкости, равной с ними плотности). Методы тренировки летчиков и космонавтов для приобретения устойчивости к действию ускорений.

Сила. Третий закон Ньютона. Влияние силы тяжести на развитие организмов. Обоснование симметрии растений и животных, симметрия тела человека.

X класс

Тема «Законы сохранения»

Зависимость давления жидкости от скорости ее течения. Движение крови в организмах (скорость движения, ширина русла, давление). Измерение кровяного давления. Таблицы, аппарат для измерения кровяного давления.

Раздел «Молекулярная физика»

Уравнение состояния идеального газа и его частный случай для постоянной температуры (закон Бойля - Мариотта). Механизм вдоха и выдоха. Модель или схема грудной полости человека. ПР: «Строение и работа органов дыхания», «Физика и живая природа».

Первый закон термодинамики. Энергетический баланс организма. Биокалориметрия. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления. Роль капилляров в кровообращении. Влажность. Влагообмен в организме. Роль влажности в жизнедеятельности организма. Деформация. Механические свойства твердых тел: упругость, прочность.

Деформация костей, сухожилий, мышц. Прочность тканей живых организмов. Строение костей, стеблей с точки зрения возможности выдержать наибольшие деформации.

Раздел «Электродинамика»

Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Гальванизация - лечение постоянным током. Введение в организм лекарственных веществ путем воздействия постоянным током - электрофорез. ПР: «Физика и живая природа».

Электрический ток в полупроводниках, Применение полупроводников в медиицинской и биологической электронной аппаратуре - при изготовлении термометров для дистанционного измерения температуру счетчиков пульса, приборов, регистрирующий ряд физиологических характеристик человека или животных.

ХI класс

Магнитное поле. Магнитное поле в биологии и медицине. Действие магнитного поля на организм человека.

Электромагнитная индукция. Использование индукционных токов в качестве одного из средств физиотерапевтического воздействия (например, для прогрева тела человека). ПР: «Физика и живая природа»

Переменный ток. Сопротивление тела человека переменному току. Действие переменного тока на живые организмы. Электротравматизм при работе с переменным током. Физиотерапия. Биопотенциалы в растительных и животных организмах, их природа и регистрация. Электрокардиография, электроэнцефалография; роль этих методов в биологии и медицине. ПР: «Физика и живая природа».

Механические волны. Звуковые волны. Голосовой и слуховой аппараты человека. Частотный диапазон человеческого голоса. Звуки, сопровождающие работу сердца и легких; их запись. Стетоскоп и фонендоскоп Выстукивание как средство оценки размеров внутренних органов. Инфразвук и ультразвук. Применение ультразвука в медицине. Модели гортани и уха человека. Таблица «Слуховой анализатор». Аудиозаписи: «Голоса животных в природе», «Тоны сердца».

Электромагнитные волны. Медицинская и электронная аппаратура. Телеметрия. Дистанционные измерения электрических и неэлектрических параметров организмов электронными приборами. Передача на большие расстояния при помощи радиоволн сведений о функциональном состоянии человека и животных. Влияние электромагнитных волн на живые существа. Применение лазеров в медицине.

Раздел «Оптика»

Глаз. Строение органов зрения человека. Спектральная и энергетическая чувствительность глаза. Необходимость двух глаз для оценки объема предмета и расстояния до него. Понятие о цветовом зрении. Модель глазного яблока человека. Таблица с изображениями глаза. КФ: «Орган зрения».

Оптические приборы. Биологические и медицинские оптические приборы: лупы обычные и бинокулярные, микроскопы и эндоскопы разных конструкций, приборы волоконной оптики.

Инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Применение ультрафиолетовых лучей в биологии и медицине, их воздействие на организмы. Диагностика и лечение с помощью рентгеновских лучей. Дифракция рентгеновских лучей как средство изучения биологических структур.

Раздел «Квантовая физика»

Альфа-, бета- и гамма-лучи. Применение гамма-лучей в медицине. Биологическое действие радиоактивных излучений. ПР «Атомы несут жизнь».

Обобщающая лекция

Физика и научно-техническая революция. Использование достижений физики (например, электронного микроскопа), ускорителей, лазеров для развития биологических и медицинских наук. Защита биосферы.

Цель курса

Самоопределение учащихся.

Задачи курса:

1 .Повысить интерес к изучаемым предметам, «раздвинуть рамки» школьных учебников.

1. Помочь учащимся определиться в выборе профессии.

2. Помочь учащимся «познать себя».

3. Расширить представления о человеке как биологическом существе и как предмете изучения различных наук.

Программа курса.

Тема 1. Человек. Симметрия и асимметрия строения тела. Вертикальная устойчивость человека. Прямохождение. Размеры тела. Скелет. Череп. Трубчатые кости - строение, прочность. Мозг. За что отвечает левое и правое полушарие. Нервы - электрические проводники. Сердце и сосуды. Волновые процессы в сердце. Измерение пульса. Теплообмен. Кровяное давление. Измерение кровяного давления. Мышцы. Ходьба и бег. Рычаги в теле человека. Кожа. Теплообмен и влагообмен. Электрическое сопротивление. Волосы - строение, расчет прочности человеческого волоса. Строение глаза. Глаз как оптическая система. Диапазон зрительных ощущений. Дефекты зрения и их коррекция. Зрение одним и двумя глазами. Оптические иллюзии и зрительные обманы. Слух. Строение уха. Диапазон слышимости. Звуковые эффекты. Голосовой аппарат человека. Тембр голоса, длины волн. Певческие голоса. Синестезия - «цветовой слух». Дыхание. Обоняние и вкус. Воздействие электрических, магнитных и электромагнитных полей на организм. Биологическое действие радиации. Задачи и вопросы по биофизике человека.

Тема 2. Человек в условиях Крайнего Севера. Комфортные климатические условия. Климатические зоны России и Республики Коми. Народы Республики Коми. Приспособление народов, проживающих в районах Крайнего Севера к суровым природным условиям. Вопросы адаптации человека на Крайнем Севере. Секрет спокойствия северян. Теплообмен в условиях Севера. Изменение естественных биоритмов человека в экологических условиях крайнего Севера. Человек в условиях холода.

Тема 3. Физические принципы действия медицинских приборов и устройств.

1. Теплота. Термометр. Пипетка. Медицинские банки. Стерилизатор. Грелка. Капельница. Сфигмоманометр - прибор для измерения кровяного давления. Хирургические щипцы и ножницы.

2. Оптика. Очки. Лупа. Микроскоп. Офтальмоскоп окулиста. Рефлектор отоларинголога. Зеркальце стоматолога.

3. Акустика. Стетоскоп. Фонендоскоп. Звуковой генератор.

4. Другие приборы. Схема кардиографа и рентгеновского аппарата. Таблица «Аппарат искусственного кровообращения». Рентгеновская трубка. Счетчик ионизирующих излучений.

Календарно-тематическое планирование.