фестивль. для фестиваля(2). Определение общих энергетических затрат подростка
 Скачать 110.5 Kb.
|
|
Министерство общего и профессионального образования Свердловской области ГБ О У С О « Карпинская С (К) Ш И №1» проект по теме: «Определение общих энергетических затрат подростка» Авторы: Стольников Алексей, ученик 9 класса Болдырева Катя, ученица 9 класса Руководители: Болдырева Е.А. учитель химии и биологии Денисова И.А. учитель информатики Веретенникова И.В. учитель физики ГО Карпинск 2010 г. Содержание: Введение. Основная часть. Теоретическая часть. Значение пищи для человека. Возможные патологические состояния, связанные с изменением массы тела: анорексия и булимия. Способы определения общих энергозатрат и суммарного поступления энергии с пищей. . Практическая часть. Определение нормальной массы тела, соответствующей росту и возрасту; Определение количества истраченных килокалорий по пульсу человека; Расчет нормы продукта для восполнения потраченной энергии организма; Определение факта расхода энергии организмом при выполнении работы Определение и обоснование правил здорового питания. III. Заключение. Введение. Тема проекта: Определение общих энергетических затрат подростка. Цель: Научиться рассчитывать энергию, за счет которой поддерживаются обменные функции организма подростка, и определять энергозатраты. Задачи: Изучить теорию по данной тематике на материалах физики и биологии. Научиться проводить простейшую самодиагностику состояния здоровья, рассчитывать возможные энергозатраты при физических нагрузках, грамотно составлять суточный пищевой рацион человека. Познакомиться с видами обмена веществ. Овладеть умениями и навыками проведения эксперимента. Определить и обосновать правила здорового питания. Узнать о возможных патологических состояниях вызывающих уменьшение или увеличение массы тела. Основополагающий вопрос: Зачем человек ест? Проблемные вопросы: Как правильно питаться? Как калории влияют на наш вес? Какой вес является нормальным? Способы определения энергозатрат. План работы: Обосновать с точки зрения физики и биологии значение пищи для человека. Опытным путем определить общие энергозатраты и суммарное поступление энергии с пищей. Выявить возможные патологические состояния, связанные с изменением массы тела. Провести эксперимент по определению: нормальной массы тела, соответствующей росту и возрасту; наиболее оптимального рациона питания, исходя из собственной потребности в килокалориях; количества истраченных килокалорий по пульсу человека; факта расхода энергии организмом при выполнении работы. Сделать выводы. Определить и обосновать правила здорового питания. Проектным продуктом являются: Создание электронного тренажера Презентация и объяснение полученных практических результатов для учащихся школы. Выступление на НПК. Основная часть Определение общих энергозатрат подростка Ежедневно человек принимает пищу. Отсутствие ее в течение нескольких недель приводит к смерти. В чем же заключается значение пищи? Почему человек не может без нее существовать? Жизнедеятельность человека связана с непрерывными затратами энергии на совершение различных видов биологической работы - дыхания, пищеварения, процессов роста и развития и т.д. Большое количество энергии расходуется при физической нагрузке. Единственным источником для восполнения энергии при работе мышц являются органические вещества (белки, жиры и углеводы), подвергающиеся в клетках распаду и окислению, в результате чего освобождается скрытая в них внутренняя энергия. Она высвобождается в организме, а затем расходуется на удовлетворение его нужд. В этом состоит энергетическая функция пищи. Рассматривая процессы обмена энергии в организме за определенный промежуток времени, например за сутки, можно определить общие энергозатраты организма и количество энергии, поступившее с пищей. При равенстве этих величин обеспечивается полное удовлетворение энергетических нужд организма. Отсюда вытекает важнейший принцип рационального питания: общее энергосодержание пищи, потребляемой за определенный период, должно строго соответствовать суммарным энергозатратам организма за это же время. При неправильном питании у многих людей, в том числе и у подростков, возникают нарушения обмена веществ. При этом происходит изменение веса тела человека как в одну, так и в другую сторону в зависимости от того, какие обменные процессы – синтеза (ассимиляции) или распада (диссимиляции), - становятся преобладающими. У маленьких детей и подростков в связи с ростом и развитием организма преобладает ассимиляция – образуются новые клетки, ткани и органы активно развиваются. Но при некоторых патологических состояниях или при голодании диссимиляция начинает преобладать над ассимиляцией, что ведёт к уменьшению массы тела. Одним из таких состояний является анорексия. Анорексия – болезнь людей, желающих похудеть, во что бы то ни стало. Причем чаще всего эти люди не являются толстыми. Сейчас стало ясно, что анорексия – серьезное психическое расстройство. Обычно эта болезнь наблюдается у молодых людей в возрасте от 12 до 30 лет. Причем чаще болезнь поражает девушек, чем юношей. Больные анорексией худеют настолько, что нарушаются пищеварение, кровообращение, умственная деятельность. Противоположная картина наблюдается при булимии: для нее характерны приступы обжорства, во время которых человек съедает во много раз больше еды, чем обычно. Оба этих состояния могут нанести серьезный ущерб здоровью, а в некоторых случаях, даже к смерти. Но и анорексия, и булимия – это крайние случаи патологических состояний, в большинстве случаев, и подростки не исключение, современные люди страдают избыточным весом. Основными причинами этого являются малоподвижный образ жизни и неправильное питание. Организм – открытая система. С пищей в него поступают вещества, которые несут запасы химической энергии. Организм человека работает много лет без остановки. Такая работа требует немалых энергетических затрат. В каждом продукте питания содержится определенное количество питательных веществ с разной энергетической ценностью. Поэтому очень важно знать состав продуктов нашего ежедневного рациона. Эту информацию можно найти на упаковке товара. Мы взяли упаковки от нескольких продуктов ежедневного спроса и познакомились с составом и количеством килокалорий, содержащихся в них. Для измерения энергии, которую наш организм получает от пищи, мы пользуемся единицей измерения – калория или килокалория (1ккал=1000кал). Мы не толстеем от избытка калорий по одной простой причине: калории никоим образом не связаны с пищей. Калория - это мера измерения: в них измеряют энергию или тепло. Одной калории равняется тепло, необходимое для того, чтобы нагреть один грамм воды на один градус Цельсия. Но почему же говорят, что мы поправляемся от калорий? Роль топлива в человеческом организме играет пища. Пища, поступая в организм, соединяется с кислородом. Можно сказать, что она «сгорает» как топливо. Разные виды пищи, как и разные виды топлива, содержат различный запас энергии. Например, один грамм белка дает четыре калории, один грамм жира – девять. Организму все равно, какое топливо используется для получения энергии, до тех пор, пока этой энергии достаточно для поддержания жизни. Жиры – самый эффективный источник энергии. При «сгорании» в организме 1 г жиров выделяется примерно столько же энергии, как и при сгорании 1 г бензина. Количество калорий, необходимое человеку, зависит от работы, которую он выполняет. Например, человеку с весом примерно 68 кг нужно всего 1680 калорий в день, если он находится в состоянии абсолютного покоя. Если он выполняет умеренную работу, такую как офисная, эта цифра подскакивает до 3360 кал в день. А если человек занимается тяжелым трудом, ему понадобится 6720 кал в день, чтобы организм функционировал нормально. Расход калорий зависит и от времени года, поэтому зимой, мы расходуем их больше, чем летом. Детям необходимо больше калорий, чем взрослым. Так, если в день взрослый человек расходует 100,56 кДж (1ккал = 4,2 кДж) на 1 кг массы тела, то подросток – 142,6 кДж. В среднем общий обмен подростка составляет 209,5 (девушки) – 272,35 (юноши) кДж на 1 кг массы тела в сутки. Практическая задача: «Расчет суточной нормы калорий» Масса тела Нины Н. равна 63 кг, значит для нормального протекания обмена в-в необходимо 13198,5 кДж. Масса тела Кати Б. равна 55 кг, значит для нормального протекания обмена в-в необходимо 11522,5 кДж. Если получать энергии больше, чем нужно, то есть больше, чем используется в течение дня, то не использованное организмом «горючее», превращается в жир и запасается впрок для будущего использования. Для расчета количества теплоты, выделяющегося при сгорании топлива можно воспользоваться специальной формулой: Q =qm (формула №1) Зная удельную теплоту сгорания пищевых продуктов можно рассчитать нужное количество определенного продукта, необходимого для того чтобы компенсировать энергозатраты организма, или, наоборот, сколько нужно потратить энергии после вкусной и плотной трапезы, чтобы не "потолстеть". Удельная теплота сгорания некоторых пищевых продуктов Таблица №1
Таблица №2 Энергозатраты подростка массой 55 кг за 1 час при различных видах деятельности
Или, таблица №3 РАСХОД КАЛОРИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ДЕЙСТВИЙ (в расчете на один килограмм веса)  Зная "энергоемкость" пищевых продуктов, можно рассчитать, какое количество этого продукта можно съесть для компенсации энергозатрат организма. Практическая задача: «Расчет нормы продукта для восполнения потраченной энергии организма» Оборудование: напольные весы. Если моя масса – 55 кг, то при чтении про себя (0,38 МДж) + сидение ( 0,42 МДж) = 0,8МДж в час (см. таблицу №2) За 1/3 часа – 0,26 МДж. Шоколад: 1 кг – 20 МДж X кг – 0, 26 МДж X = 0, 013 кг. = 13 г. Вывод: чтобы восполнить потраченную энергию, я могу съесть 13 г. шоколада. Чтобы вес оставался в норме необходимо знать, сколько ккал истрачено и сколько мы получаем вместе с пищей. Определить количество затраченных ккал можно измерив пульс (по частоте сердечных сокращений – чсс). Для этого мы воспользовались формулой приводимой Л.Я. Иващенко в статье «Физкультура для полных» (здоровье 1987г. № 10 стр. 27.) По пульсу рассчитываем, сколько килокалорий истрачено в минуту.  (формула №2)Где Q - количество энергии в ккал/мин, чсс - частота сердечных сокращений, а остальные величины, входящие в формулу константы, получены экспериментальным путем. Практический опыт: «Расчет килокалорий по частоте сердечных сокращений» Оборудование: секундомер. Если в состоянии покоя мой пульс равен 70 ударов в минуту, то количество затраченной энергии будет равно (0,2 * 70-11.3)/2 =1.35 ккал/мин, что составляет 81 ккал/час или 1944 ккал\сутки. После 20 приседаний пульс увеличился до 93 ударов в минуту, следовательно, количество затраченной энергии будет равно (0,2 * 93-11.3)/2 = 3.65 ккал/мин, что составляет 219 ккал/час. Для определения энергозатрат можно воспользоваться ещё одним опытом: «Функциональная проба с задержкой дыхания до и после нагрузки» Практическая работа: «Функциональная проба с задержкой дыхания до и после нагрузки» Оборудование: секундомер. При любой физической работе усиливается распад органических веществ. Даже без специальных приспособлений это можно обнаружить и доказать по увеличению концентрации углекислого газа в крови. От концентрации углекислого газа зависит усиление или ослабление дыхания. Если задержать дыхание на какой-то срок, то его непроизвольное восстановление начнется, как только концентрация углекислого газа достигнет критической величины. Количество энергии, израсходованное на выполнение работы, соответствует количеству распавшихся веществ. После работы дыхание восстановилось быстрее, чем до нее, т.к. во время работы процессы распада усилились, и к моменту ее окончания в крови уже был избыток СО2. поэтому для достижения его критической концентрации в крови потребовалось меньше времени. Описание опыта: Для проведения пробы: 1. Необходимо задержать дыхание, после чего отсчитывать секунды через каждые 5сек: 5, 10, 15, 20 и т.д. В графу А таблицы №4 записываем первое услышанное число после восстановления дыхания. 2. Таким же способом измеряем величину задержки дыхания после работы (20 приседаний). Результаты записываем в графу В. 3. Далее выполняем опыт по первой методике примерно через 5 мин после окончания работы. Этот результат записываем в третий столбик. Форма протокола пробы: Таблица №4
Вывод: уменьшение времени задержки дыхания после совершения работы (приседаний) говорит о том, что на выполнение работы действительно была израсходована энергия. Для расчетов нормальной массы тела, соответствующей росту и возрасту используем следующую формулу:  Масса тела (в кг)=50+0,75(Т-150)+(А-20)/4 (формула № 3) Т - рост в см, А – возраст в годах. Таким образом, определяем соответствие своего веса норме:
Вывод: учитывая рост и возраст, вес тела обеих испытуемых находится в пределах нормы. В тех случаях, когда масса тела школьника ниже нормы, питание должно быть более калорийным, чтобы организм мог покрыть не только все свои энергетические затраты, но и довести массу тела до нормы. Наоборот, в случаях чрезмерного питания и повышения массы тела по сравнению с нормой калорийность питания должна быть ограничена. Так, например, известно, что спокойно сидящий человек в среднем тратит 100 калорий в час, при легких физических упражнениях – 170 калорий, а при таких видах спорта, как езда на велосипеде, плавание, ходьба на лыжах, игра в волейбол, футбол, траты могут возрастать до 500 и даже до 700 калорий в час. Таким образом, для правильного составления суточного рациона питания необходимо учитывать все поведение человека не только в период работы, но и во время отдыха. На основе этого мы предлагаем правила соблюдения режима питания и их значение:
Заключение. Информацию о калорийности и составе продуктов питания всегда можно найти на упаковке. Энергозатраты организма можно рассчитать по известным формулам или табличным величинам. Зная свои энергозатраты и калорийность продуктов питания, можно поддерживать свой вес в норме. Очень важно помнить о том, что, теряя или прибавляя граммы веса, можно потерять «килограммы» здоровья! Литература: Кошель П. Энциклопедический словарь школьника. – М: ОЛМА-ПРЕСС, 2000 Реймерс Н.Ф. Основные биологические понятия и термины. – М: Просвещение, 1988 Колесов Д. В., Маш Р. Д. Основы гигиены и санитарии. – М: Просвещение, 1989 Тутельян В.А. Рацион для тех, кто хочет жить в XXI веке. [Электронный ресурс]. - режим доступа: www.breath.ru/v.asp?articleid=231 Обмен веществ и энергозатраты. [Электронный ресурс]. – режим доступа: med-tutorial.ru/.../1-obmen-veschestv-i-energozatrati
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||