Урок-исследование. Интегрированный урокисследование. И на колебания надо решиться Е. Лец. Цель обобщение темы Колебания
 Скачать 151.03 Kb.
|
|
Периодические системы в природе. Интегрированный урок-исследование. «И на колебания надо решиться» Е.Лец. Цель: обобщение темы «Колебания»; применение колебаний и колебательных систем; умение составлять и решать задачи. Развитие УУД: формирование у учащихся навыков анализировать источники информации, умение работать с информационными источниками, выполнять эксперимент, работать в группе. Оборудование: схемы (строение сердца, дыхательной системы человека), таблица среднегодовых чисел Вольфа, физический словарик, секундомер, миллиметровая бумага, презентация. 1.Организационный этап: определение цели и задач урока. Формирование групп и раздача рабочего материала. 2.Актуализация знаний. Мотивация учебной деятельности учащихся. Игра «Блиц-опрос»: В: Один гениальный ученый как-то написал о своих часах французскому королю Людовику ХIV: «Мои автоматы, поставленные в ваших апартаментах, не только поражают Вас всякий день правильным указанием времени, но они годны, как я надеялся с самого начала, для определения на море долготы места». А.Зоммерфельд назвал этого ученого гениальным часовым мастером всех времен. В:О ком идет речь? Ответ: О великом голландском ученом Христиане Гюйгенсе. В: Из стихотворения Ф.И.Тютчева: Если земли печален вид, А воздух уж весною дышит, И мертвый в поле стебль колышет, И елей ветви шевелит… В: К какому виду колебательного движения относятся колыхание стебля и ветвей елей? Ответ: Вынужденные колебания. В: -Когда я выйду на пенсию, то не буду абсолютно ничего делать. В течении первых месяцев я буду сидеть в кресле-качалке. -А потом? -А потом начну качаться. В: Как называется такое движение? Ответ: колебательное движение. Игра «Шифровка»; группам задания на карточках: составить три физических термина и дать определения.
Ответ: амплитуда, период, частота. Конкурс «Знатоки формул». Используя карточки с обозначениями физических величин составить формулы и прочитать их.
Физический словарик. Пульсация – толкание, удар; метроном – мера, закон; диапазон – звуковой объем голоса или музыкального инструмента; вибратор – колебать, качать, дрожать; акустика – от греч. (акустикос) слуховой. Информационно-практический блок (30 мин). Работа по группам: изучение информации, обсуждение, эксперимент, обработка результатов, выводы. 1 группа. Часы без стрелок. Все можно измерить –периодичность деления живой клетки, частоту биения сердца, время выделения слюны при виде пищи. Понаблюдаем за ритмами. Ритм- это воспроизведение одного и того же события или состояния через равные промежутки времени. Ученый А.Л.Чижевский писал о том, что ритм одинаково присущ как неживой, так и живой природе. Все виды искусства – музыка, танец, архитектура, живопись, поэзия пронизаны ритмом. Действуя в определенном ритме, человек в любой работе достигает наибольших успехов, т.к. расходует силы наиболее экономно. Периодичность ритмов, в которых существует весь мир, колеблется от сотых долей секунды до сотен миллионов лет. Функции нервной системы млекопитающих, как, например, возбуждение или расслабление, имеют коротковолновые ритмы. Некоторые из них длятся всего 1мс. А самое продолжительное из известных ритмических колебаний, занимающее около 285 млн лет, относится к движению Солнечной системы. За это время, составляющее галактический год, наша система успевает совершить один оборот вокруг центра Галактики. Вся природа пронизана ритмическими колебаниями: чередование времен года, смена дня и ночи, океанские приливы и отливы, солнечная активность, геологические процессы, землетрясения и т.д. 2 группа. Биоритмы человека. В организме человека тоже происходят колебательные процессы, это так называемые биологические ритмы, или биоритмы. Они-то и представляют собой часы, которые невозможно ни увидеть, ни услышать. Что же делают эти биологические часы, которые невозможно ни увидеть, ни услышать. Что же делают эти биологические часы внутри нас? Хронобиологи обнаружили в человеческом организме более 500ритмически меняющихся реакций. Одни совершают свой цикл за доли секунды или минуты (колебания биотоков мозга, сокращения сердечной мышцы), другие растягиваются на несколько часов, месяцев лет. Например, на органы нервной системы человека влияют периоды солнечной активности, пик которых приходится на 11-й год цикла. Самым наглядным является суточный цикл. Считается, что сутки – как бы маленькая модель года. То есть за 24 часа человек проживает зиму, весну, лето, осень. Зимой резко замедляются биологические процессы в природе, многие животные впадают в спячку. Этому холодному времени года соответствует ночь, ночью организм отдыхает, снижается частота пульса, дыхание становится реже, понижается кровяное давление. Весна – утро жизни. Человек пробуждается, открывает веки, на сетчатку его глаза попадает свет. И тут же активизируется головной мозг, учащается дыхание, из легких в кровь поступает больше кислорода, ткани организма освобождаются от накопившихся за ночь шлаков. Постепенно в течение суток то усиливается, то снижается обмен веществ, что отражается на состоянии, настроении, работоспособности. Ученые доказали существование единого графика для всех людей. 10.00-15.00 время активной деятельности человека, мозг в это время работает наиболее эффективно. С 13.00 до 14.00 более всего выделяется поджелудочного сока – это время обеда. С 16.00 до 17.00 часов время более быстрого роста волос и ногтей. Время чувств, когда обостряется слух, вкус, обоняние с 17.00 до 18.00. С 20.00 часов многие начинают вспоминать о своих неосуществленных планах, печалиться о неосуществленных планах, острее чем в другое время, переживают одиночество. Это час тоски. После 21.00 настроение выравнивается и это благоприятное время длится до 23.00 часов. Однако после 23.00 в организме активизируется работа печени и желчного пузыря, человек может стать раздражительным, агрессивным. К тому же время после полуночи – это время «слепоты», когда работа глаз требует дополнительного напряжения, а зрение перенапрягать нельзя. 3 группа. Дыхание. Каждый из на ежеминутно производит 16-18 дыхательных движений. Смысл их в том, чтобы обеспечивать внешнее дыхание – первый этап доставки кислорода и последний этап удаления из организма углекислого газа. Но ведь кислород нужен не только клеткам легких, и не только эти клетки нуждаются в удалении углекислого газа. То же требуется всему организму, всем остальным клеткам. Последним в обмене газами между воздухом легких и всеми «страждущими» служит кровь. В клетках идет заключительный этап внутреннего, или тканевого, дыхания: организм отдает образующийся в процессе жизнедеятельности углекислый газ и получает кислород. Вдох и выдох регулируются особым отделом продолговатого мозга человека – дыхательным центром. В каждом полушарии дыхательный центр свой – это дополнительная страховка природы на случай повреждения мозга при травме или кровоизлиянии. 1-3 группа. Практическая работа. Цель работы: определить период и частоту дыхания без физических нагрузок и с ними. Приборы: секундомер. Задание: используя секундомер, посчитайте количество вдохов за 1 мин, затем сделайте 10-20 приседаний и снова посчитайте количество вдохов за 1 мин. Содержание и метод выполнения работы: Дыхательный центр способен менять частоту и силу своих импульсов в зависимости от воздействия на него. Отчасти он подчиняется воле человека. Каждый может задержать или ускорить дыхание при разговоре, пении или просто по желанию. Но более охотно дыхательный центр прислушивается к требованиям организма. Без нагрузок каждый из нас ежеминутно производит 10-20 дыхательных движений. При физической нагрузке, боли, некоторых расстройствах в процесс дыхания включается дополнительная мышца, и количество вдохов увеличивается. Для определения периода и частоты дыхания необходимо посчитать 3-4 раза количество вдохов N за 1 мин и найти среднее значение N ср. По этим данным вычислить частоту и период дыхания. Затем, выполнив 10-20 приседаний в быстром темпе, повторить расчет. Результаты занести в таблицу. Без нагрузки
С нагрузкой
4 группа. Сердце. Сердце – главный орган системы кровообращения. Ныне это столь очевидно, что споры прежних веков о его предназначении кажутся нелепыми; в Древнем Китае верили, что сердце участвует в пищеварении, в Египте были убеждены, что оно причастно к образованию мочи, а также грудного молока, слез. Древние египтяне, индийцы, греки и арабы полагали, что сердце – вместилище души. Сердце располагается в грудной полости сразу позади грудины. Частота сердечных сокращений в покое у взрослого человека – 70 ударов в минуту, у новорожденного 120-140. За всю жизнь сердце взрослого человека перекачивает 4,2 л крови. Но это в состоянии полного отдыха. А при больших физических нагрузках наш «вечный двигатель» может за то же время перегнать и 25-30 л. По артериям кровь течет от сердца, а по венам – к сердцу. Стенки артерий эластичны, поэтому они хорошо растягиваются и сокращаются в ответ на колебания артериального давления, возникающие при сокращении сердца. Эти колебания, или пульс, мы можем прощупать у себя на запястье, положив палец на левую артерию. 5 группа. Географические циклы. В конце ХIХ в. Американский ученый Уильман Дэвис предположил, что рельеф как бы проживает целую жизнь – от юности до старости, - при этом проходит целый «цикл эрозии». «Юная», поднятая тектоническими движениями территория начинает разрушаться при внешних воздействиях, главным образом текучей водой (водная эрозия). Так образуется «зрелый» рельеф, для которого характерно сочетание гор с крутыми склонами и глубоких долин. В конце цикла эрозии образуется «старый» рельеф, т.е. равнины с пологими склонами, низкими водоразделами, широкими долинами и медленно текущими реками – пенеплен (равнина). Периоды, когда на месте гор появились равнины, неоднократно повторялись в истории Земли. И каждый раз они сменялись эпохами роста континентов, вздыманиями гор, отступаниями морей. Вершины растущих гор достигали холодных слоев атмосферы, где выпадавшие на них осадки замерзали: начиналось оледенение, распространявшееся затем на равнины. Эпохи горообразования и последующего выравнивания составляют глобальный цикл, т.е. цикл, характерный для всей планеты. Считается, что Земля пережила несколько таких циклов, средней продолжительностью около 200 млн. лет каждый. О том, почему повторяются эпохи горообразования, единого мнения нет. 4-5 группа. Практическая работа. Цель: определите период и частоту колебаний сердца без физических нагрузок и с ними. Приборы: секундомер. Задание: используя секундомер, посчитайте пульс за 1 мин, затем сделайте 10-20 приседаний и снова посчитайте пульс за 1 мин. Частота сердечных сокращений зависит от состояния человеческого организма, физических нагрузок, болевых синдромов и других факторов. Отчасти пульс подчиняется воде человека. Без нагрузок сердце каждого из нас ежеминутно производит от 60 до 100 колебательных движений. При физической нагрузке, боли, некоторых растройствах импульс учащается. Для определения периода и частоты сокращения сердечной мышцы необходимо посчитать 3-4 раза количество сокращений сердца N за 1 минуту и рассчитать среднее значение Nср. По этим данным вычислить частоту и период колебаний сердца. Затем выполнив 10-20 приседаний в быстром темпе, повторить расчет. Солнечная активность. Количество активных областей и групп пятен на Солнце периодически меняется со временем. Повторяясь в среднем примерно через 11 лет. Это явление называется циклом солнечной активности. В начале цикла пятен почти нет, затем их количество увеличивается сначала вдали от экватора, а потом все ближе к нему. Через несколько лет количество пятен достигает максимума, это так называемый максимум солнечной активности, после чего происходит спад активности. Солнце не только согревает и освещает Землю. Проявлениям солнечной активности сопутствует возникновение целого ряда геофизических явлений. Потоки заряженных частиц, ускоренные во вспышках, влияют на магнитное поле Земли и вызывают магнитные бури, которые приводят к проникновению заряженных частиц в более низкие слои атмосферы, отчего и возникают полярные сияния. Оказалось, что активные процессына Солнце, влияя на атмосферу и магнитное поле Земли, косвенным образом воздействует и на сложнейшие процессы органического мира – как животного, так и растительного. 5.Практическая работа (1-5 группы) Цель: определить период, частоту и амплитуду солнечной активности. Приборы и материалы: миллиметровая бумага, таблицы среднегодовых чисел Вольфа. Задание: используя таблицы среднегодовых чисел, постройте их зависимость от года и рассчитайте амплитуду, частоту и период солнечной активности. Содержание и метод выполнения: Количество пятен и связанных с ними проявлений солнечной активности периодически меняются. Эпоха, когда число центров активности наибольшее, называется максимумом солнечной активности, а когда их совсем или почти совсем нет – минимум. В качестве меры степени солнечной активности пользуются так называемыми числами Вольфа W = 10g + f, g – суммарное число групп пятен и одиночных пятен, f – полное число пятен. Важнейшей особенностью цикла солнечной активности является закон изменения магнитной полярности пятен. В течении каждого цикла все ведущие пятна биполярных групп имеют неодинаковую полярность в северном полушарии и противоположную – в южном. Ход работы: На миллиметровой бумаге постройте зависимость чисел Вольфа от времени (1,2 группа – за период 1916-11926гг.; 3,4 группа – за период 1927-1937 гг.). 2.Определите по графику периоды солнечной активности и рассчитайте средний период солнечной активности. 3.Расчитайте частоту солнечной активности. 4.По графику определите среднюю амплитуду солнечной активности. 5. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод о частоте и периоде солнечной активности. Таблица среднегодовых чисел Вольфа.  3. Рефлексия. -Время круговорота крови у краба 37-65 с. у кролика – 7,5 с. у собаки – 16 с., у человека – 25 с. Вопрос: сравните частоты кругооборота крови у этих живых организмов. Ответ: 0,027-0,015 Гц; 0,13 Гц; 0,06 Гц; 0,05-0,04 Гц. -Сверчки воспринимают звуки частотой 300-8000 Гц, а кузнечики в диапазоне 800-45000 Гц, саранча –до 90 000 Гц. Вопрос: Определите период колебаний, воспринимаемых этими насекомыми. Ответ: 0,003-0,000125 с; 0,00125-0,00002 с; 0,00001 с. -Землетрясение – это мощные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре. Землетрясения возникают в местах соприкосновения платформ. При сильном давлении происходит тектонические движения и тектонические разрывы (трещины). При смещении и ломке структуры горных пород возникают сейсмические волны. Мощные толчки вызываются поперечными волнами, но наиболее разрушительны продольные волны, напоминающие морские. Вопрос: Можно ли землетрясение отнести к колебательному движению? Ответ: Да. 4.Анализ и содержание итогов работы, формирование выводов по изученному материалу. Оценивание учащихся, завершение работы. За 45 минут невозможно ознакомиться со всеми колебательными процессами, которые происходят в природе и технике, но можно попытаться объяснить некоторые их них. Литература 1.Енохович А.С. Справочник по физике. – М.; Просвещение,1990. 2.Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. – м.: 2001. 3.Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. – 2002. 4.Энциклопедия «Я познаю мир», - М., Астрель, 2003-2004. |