Интегрированный урок (биология + физика) по теме "Проявление закона Паскаля в живой и неживой природе"
Цели урока:
- Образовательные:
- обобщить и углубить знания учащихся по теме «Закон Паскаля»;
- продолжить формирование навыков моделирования процессов в живой Природе на примерах простых физических опытов.
- Развивающие:
- развивать интерес к естественным наукам;
- развивать монологическую и диалогическую речь;
- продолжить формирование умения обобщать;
- формировать убежденность учащихся в единстве живой и неживой Природы;
- формировать убежденность в возможности познания мира;
- формировать умение слушать и «слышать» друг друга.
- Воспитательные:
- формирование культуры общения;
- развитие самостоятельности.
Оборудование: таблица «Агрегатные состояния воды», диск с программой «Открытая физика», оборудование, необходимое для проведения опытов по гидростатике, «модель Дондерса».
Метод проведения урока: частично-поисковый (самостоятельное проведение физических опытов с их последующим объяснением, применение сделанных выводов для объяснения процессов в живой Природе)
Эпиграф урока: «Мир един, хотя и многообразен»
ХОД УРОКА
I. Организационный момент (1 мин.)
II. Актуализация знаний (3 мин.)
Учитель физики: Вас, ребята, просили повторить закон Паскаля, как вы думаете, чем мы займемся на сегодняшнем уроке, какова наша цель?
Ученики: Научиться применять закон Паскаля? Может быть, объяснять какие-то явления? Убедиться в его справедливости, в его значении для человека?
Ученики самостоятельно формулируют цели урока, пусть и своими словами.
Учитель физики: Кто может сформулировать закон Паскаля? Для каких сред он справедлив? Как создается давление в газе?
Ученики поднимают руки, желающие четко отвечают на поставленные вопросы.
Учитель физики: Хотите ли вы проверить
справедливость закона экспериментально?
Давайте разобьемся на группы и поработаем.
III. Основной этап урока (30 мин.)
Проведение и объяснение опытов, распространение выводов на процессы в живой природе, на процессы, происходящие в организме человека (30 мин.)
а) Работа в группах (7 мин.):
1-я группа: компьютерный эксперимент по исследованию зависимости давления газа от объема и температуры: программа «Открытая физика»,часть 1, «Изотермический процесс». (Приложение 1.1)
2-я группа: исследование способа передачи давления жидкостями и газами: опыты с выдуванием мыльных пузырей и опусканием пробирки с резиновым дном в большой сосуд с водой. (Приложение 1.2)
3-я группа: исследование поведения газированной жидкости в бутылке при резком открывании пробки. (Приложение 1.3)
4-я группа: исследование работы фонтана и роли атмосферного давления при переворачивании стакана, наполненного водой, прикрытого листом бумаги. (Приложение 1.4)
Экспериментальная работа длится 7 минут, затем 1 представитель каждой группы демонстрирует опыт и объясняет его всему классу.
Ученик группы 1: Проводя компьютерный эксперимент мы уменьшали объем газа в цилиндрическом сосуде и заметили, что при уменьшении объема давление газа увеличивается, это и понятно, ведь при уменьшении объема растет концентрация молекул, удары о стенки и дно сосуда становятся более частыми, отсюда и рост давления.
Ученик группы 2: При выдувании мыльного пузыря мы заметили, что, если он вначале и имел удлиненную форму в направлении действия нашей силы, то в результате всегда получался шарообразным, что доказывает справедливость закона Паскаля.
Ученик группы 2: Когда мы опускали пробирку, заполненную водой с резиновым выгнутым дном в большой сосуд с водой, то заметили, что по мере увеличения глубины степень «выгнутости» резиновой мембраны уменьшалась, и она даже начала прогибаться в другую сторону, значит, верхние слои воды оказывают давление во все стороны, в том числе и вверх.
Ученик группы 3: Мы принесли с собой пластиковую бутылочку с газированной водой, встряхнули ее, затем резко отвинтили крышку, заметили,как весь объем воды наполнился растущими пузырьками газа, эти пузырьки резко устремились вверх, т.е., жидкости и газы движутся из мест большего давления в места меньшего давления. В воде же, тем более газированной, всегда содержатся растворенные газы.
Ученик группы 4: Сейчас я
продемонстрирую вам работу фонтана, как видите,
струя движется вверх, если я создаю избыточное
давление в правом колене, странно, да? Давление
столба жидкости в правом колене заставляет
устремляться вверх воду в левом колене, но если
вспомнить закон Паскаля, то ничего странного,
в этом нет, ведь жидкости и газы передают
оказываемое на них давление во все стороны.
Так же и со стаканом (переворачивает стакан):
атмосферное давление, действуя и вверх,
удерживает листок бумаги, да и в стакане, как
видите, осталось немного воздуха, так что листок
не прогнулся вовнутрь стакана.
Учитель физики: Молодцы, ребята, не только провели опыты, но и сумели грамотно их объяснить, но вы же не сомневаетесь, что проявление закона не ограничивается этими опытами.
Ученики (почти хором): Конечно, а помните, как вы обрызгали нас водой из «шара Паскаля»? А если нажать на пластиковый пакет с водой пальцем, то вода фонтаном бьет из любой дырочки далеко от места приложения силы, верно? А когда надуваешь воздушный шар, он же увеличивается во все стороны, не только вперед, куда дуешь.
Учитель биологии: Мы с вами
рассмотрели действие закона Паскаля в неживой
природе.
Как вы думаете, действует ли этот закон в живых
организмах?
Давайте рассмотрим это на примере нашего
организма.
Ученики: (используют знания по темам «Кровообращение», «Газообмен в легких и тканях»)
Первый: Кровь в организме человека двигается по большому кругу кровообращения, благодаря сокращению сердца, но силы инерции недостаточно для того, чтобы венозная кровь, преодолев силу земного притяжения, от ног вернулась в сердце. В данном случае кровь движется из сосудов с большим давлением крови в сосуды с меньшем давлением, а именно из аорты в нижнюю полую вену.
Второй: При газообмене в легких кровь отдает углекислый газ и насыщается кислородом, превращаясь из венозной в артериальную, благодаря разности давления этих газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.
Третий: При газообмене в тканях кровь отдает тканям кислород и насыщается углекислым газом, превращаясь из артериальной в венозную из-за разности давления этих газов в крови и клетках.
Учитель: Правильно, молодцы! При изучении темы «Строение и функции дыхательной системы» мы говорили, что в органы дыхания, легкие, поступает воздух. При вдохе легкие увеличиваются в объеме, а при выдохе уменьшаются в объеме. Вспомните какой тканью образованы легкие?
Ученик: Легкие образованы эпителиальной тканью.
Учитель: Правильно. А способна ли эпителиальная ткань сокращаться и расслабляться?
Ученик: Эпителиальная ткань не способна сокращаться и расслабляться, этими свойствами обладает только мышечная ткань.
Учитель: Правильно, но возникает проблема. В чем причина того, что воздух из окружающей среды при вдохе поступает в легкие, а при выдохе выходит из легких?
Ученик: Наверное движение воздуха при вдохе и выдохе происходит в результате действия закона Паскаля.
Учитель: Верно, но чтобы разобраться в этом процессе, давайте рассмотрим модель Дондерса, которая имитирует процесс вдоха и выдоха.
Учитель демонстрирует модель и механизм ее действия. При движении резиновой перчатки, закрывающей стеклянную воронку, резиновый напалечник раздувается и сдувается. Учитель спрашивает у учащихся: «Почему воздух входит и выходит из напалечника, если мы его не касаемся?»
Ученики: При движении перчатки мы изменяем давление внутри воронки. Если при этом давление становится ниже атмосферного, то воздух засасывается в напалечник, в противном случае при повышении давления, воздух их напалечника выталкивается.
Учитель: Правильно. Аналогично этому процессу в нашем организме происходит вдох и выдох. Проведите аналогию в строении модели и дыхательной системы человека и объясните механизм вдоха и выдоха.
Ученик (использует модель Дондерса и таблицу «Дыхательная система»): Стеклянная воронка – это грудная клетка, резиновая перчатка, закрывающая широкую часть воронки – диафрагма, стеклянная трубка, вставленная в узкую часть воронки – трахея, напалечник. привязанный к концу стеклянной трубки – легкое. Таким образом, механизм вдоха таков:
1. Из дыхательного центра продолговатого мозга
к мышцам диафрагмы и межреберным мышцам приходит
нервный импульс.
2. Под действием нервного импульса дыхательные
мышцы сокращаются и грудная клетка
увеличивается в объеме. Легкие, следуя за грудной
клеткой, тоже увеличиваются в объеме.
3. В легких уменьшается давление по сравнению с
атмосферным и в них через трахею засасывается
воздух. Происходит вдох.
Учитель: Под действием какого закона воздух поступает в легкие при вдохе?
Ученик: При вдохе воздух поступает в легкие под действием закона Паскаля.
Учитель: Ссформулируйте этот закон.
Ученик: Все жидкости и газы движутся из мест с большим давлением в места с низким давлением.
Учитель: Каков механизм выдоха?
Ученик:
1. Из дыхательного центра продолговатого мозга к
мышцам диафрагмы и межреберным мышцам не
приходит нервный импульс.
2. Дыхательные мышцы расслабляются и грудная
клетка уменьшается в объеме. Легкие, следуя за
грудной клеткой, тоже уменьшаются в объеме.
3. В легких повышается давление по сравнению с
атмосферным и из них через трахею выталкивается
воздух. Происходит выдох.
Учитель: Верно. Сделайте вывод.
Ученик: Закон Паскаля действует в неживой и живой природе.
IV. Выводы (2 мин.)
Учитель: Какой общий вывод по уроку можно сделать? Прочитайте еще раз эпиграф нашего урока.
Ученик: Живая и неживая природа едины.
V. Выходной контроль (5 мин.)
Учитель биологии: Кажется, вы убедились в том, что умеете применять закон Паскаля для объяснения процессов как в неживой, так и в живой Природе, хотя у некоторых из вас, наверное, возникает вопрос: а стоит ли ее разделять на живую и неживую?
В этот момент явственно чувствуется, что большинство учеников склоняются к мысли, что природа едина, только многообразна. Этот вывод, вероятно, следует признать главным выводом урока.
Учитель биологии: Хочется дать вам возможность убедиться, что вы умеете применять знания, полученные в ходе урока, на практике. Ответьте, пожалуйста, на два вопроса, один правильный ответ – это достаточный уровень, оценка «4», оба ответа правильных – оценка «5», высокий уровень. Время работы 5 минут, успеха вам. (Приложение 2)
Через 5 минут работы сданы, один из учеников (по желанию) отвечает на поставленные вопросы у доски, возникают вопросы и некоторое несогласие у аудитории, отвечающий умело отстаивает свое мнение.
VI. Домашнее задание (2 мин.)
Учитель биологии: Откройте,
пожалуйста, дневники и запишите домашнее
задание. (Приложение 3)
– Спасибо за работу. До свидания.
11.10.2010