11 класс (медицинский)
Тип урока: комбинированный.
Целb урока:
- закрепить и обобщить знания и умения, полученные учащимися;
- показать роль газовых законов в жизни человека;
- научить выдвигать гипотезу, проверять ее опытным путем, делать выводы;
- продолжать формирование интеллектуального потенциала;
- развивать коммуникативные способности;
- расширить кругозор учащихся;
- создать условия для самореализации личности;
- привить бережное отношение к своему здоровью.
Оборудование: манометр Бурдона, тонометры, насос, шприц, таблицы, игрушка “Тёщин язык”.
Ход урока
I. Объявляется тема и цель урока.
П. Организуется занятость учащихся.
а) три человека выполняют опорный конспект на доске по материалу об изопроцессах;
б) остальные учащиеся получают карточки с графическими задачами и выполняют их решения на листочках (см. приложение 1).
III. Обсуждение теоретической части.
Учащиеся отвечают у доски, остальные внимательно слушают, исправляют и дополняют.
IV. Изучение нового материала.
Учитель: одно из своеобразных проявлений закона Бойля-Мариотта — наше дыхание. Поэтому большое значение имеет терморегуляция организма.
Ученик: Терморегуляция, т. е. поддержание постоянной температуры ядра тела, определяется двумя основными процессами: продукцией тепла и теплоотдачей. Продукция тепла (термогенез) зависит, в первую очередь, от интенсивности обменных процессов, тогда как теплоотдача определяется теплоизоляцией и целым комплексом довольно сложно организованных физиологических механизмов, включающих сосудодвигательные реакции, активность внешнего дыхания и потоотделения. В связи с этим термогенез относят к механизмам химической терморегуляции, а способы изменения теплоотдачи — к механизмам физической терморегуляции. С возрастом меняются как те, так и другие механизмы, а также их значимость в поддержании стабильной температуры тела.
Учитель: Благодаря терморегуляции осуществляется обмен газов в легких.
Ученик: Легкие представляют собой герметичные мешки, соединенные с трахеей с помощью крупных воздухоносных путей — бронхов. Атмосферный воздух через носовую и ротовую полость проникает в гортань и далее в трахею, после чего разделяется на два потока, один из которых идет к правому легкому, другой к левому. Трахея и бронхи состоят из соединительной ткани и каркаса из хрящевых колец, которые не позволяют этим трубкам перегибаться и перекрывать воздухоносные пути при различных изменениях положения тела. Войдя в легкие, бронхи разделяются на множество ответвлений, каждое из которых вновь делится, образуя так называемое “бронхиальное дерево”. Самые тонкие веточки этого “дерева” называются бронхиолами, и на их концах располагаются легочные пузырьки, или альвеолы Количество альвеол достигает 350 млн, а их общая площадь — 150 м2. Именно эта поверхность и представляет собой площадь для обмена газами между кровью и воздухом. Стенки альвеолы состоят из одного слоя эпителиальных клеток, к которому вплотную подходят тончайшие кровеносные капилляры, также состоящие из однослойного эпителия. Такая конструкция благодаря диффузии обеспечивает сравнительно легкое проникновение газов из альвеолярного воздуха в капиллярную кровь (кислород) и в обратном направлении (углекислый газ). Этот газообмен происходит в результате того, что создается градиент концентрации газов. Находящийся в альвеолах воздух содержит относительно большое количество кислорода (103 мм рт. ст.) и малое количество углекислого газа (40 мм рт. ст.). В капиллярах, наоборот, концентрация углекислого газа повышена (46 мм рт. ст.), Кислорода понижена (40 мм рт. ст.), поскольку в этих капиллярах находится венозная кровь, собранная уже после того, как она побывала в тканях и отдала им кислород, получив взамен углекислый газ. Кровь по капиллярам протекает непрерывно, а воздух в альвеолах обновляется при каждом вдохе. Оттекающая от альвеол обогащенная кислородом (до 100 мм рт. ст.) кровь содержит сравнительно мало углекислого газа (40 мм рт. ст.) и вновь готова к осуществлению тканевого газообмена.
Учитель: Почему остановка дыхания или кровообращения влекут за собой смерть?
Ученик: Газообмен в легких происходит только в тех случаях, если воздух в альвеолах периодически в каждом дыхательном цикле обновляется, а через легочные капилляры непрерывно течет кровь. Именно по этой причине остановка дыхания как и остановка кровообращения в равной мере означают смерть.
Учитель: Как осуществляется дыхание человека?
Ученик: Дыхание у человека и высших животных осуществляется практически полностью через легкие. Через кожу и пищеварительный тракт поглощается не более 1—1,5% получаемого организмом кислорода. Обновление воздуха в органах дыхания происходит в результате ритмической смены вдоха и выдоха. Часть поступающего в дыхательные пути воздуха не участвует в обмене. Это воздух “вредного пространства”— носоглотки, трахеи, бронхов и бронхиол. Объем его составляет 140—150 см3. Поступление воздуха в легкие (вдох) является результатом сокращения дыхательных мышц и увеличения объема легких. Выдох происходит вследствие расслабления дыхательных мышц. При этом ребра и грудина опускаются книзу, а более высокое, чем в грудной полости, внутрибрюшное давление смещает купол диафрагмы в сторону легких. При форсированном вдохе в работу вовлекаются мышцы верхней части туловища. Форсированному выдоху способствует сокращение мышц живота.
Как при вдохе, так и при выдохе сохраняется отрицательное давление в межплевральной полости, находящейся между париетальным (пристеночным) и висцеральным (легочным) листками плевры. Это обусловлено эластическим сопротивлением легочной ткани, препятствующей передаче атмосферного давления на пристеночный листок плевры. Величина отрицательного давления на вдохе составляет около 0,9 кПа, на выдохе — около 0,3 кПа.
Это можно продемонстрировать с помощью самодельного прибора, изображенного на рис. 1.
Учитель: Что можно сказать об изменении давления и объема газа, когда диафрагма оттягивается вниз и когда возвращается в прежнее положение?
Ученик: Когда мускулы, сокращаясь, тянут диафрагму вниз, объем пространства, где помещаются легкие, увеличивается, отчего давление внутри становится меньше наружного. В результате воздух из пространства с большим давлением поступает в легкие, где давление меньше. Обратное движение диафрагмы уменьшает объем легочного пространства и делает давление внутри легких большим наружного. Поэтому воздух и ненужные газы выходят из легких. Таким образом “срабатывает” изотермический процесс (р1V1 = р2V2, T=const).
Учитель: Рассмотрим другие применения свойств газов.
Ученик: Респиратор снабжен диафрагмой, приводимой в движение мотором. В результате давление воздуха в цилиндре респиратора поочередно то увеличивается, то уменьшается и гонит воздух в легкие пациента и обратно.
Учитель: Что такое “кессонная болезнь”?
Ученик: Это декомпрессионное заболевание, возникающее большей частью после кессонных и водолазных работ при нарушении правил декомпрессии (постепенного перехода от высокого или низкого к нормальному атмосферному давлению). Признаки: зуд, боли в суставах и мышцах, головокружение, расстройства речи, помрачение сознания, параличи. Это происходит в следствии действия на человеческий организм воздуха, находящегося в различных полостях и пустотах тела. Особенно заметно оно, когда человек поднимается на самолете или быстро взбирается на высокую гору. Поскольку при этом внешнее давление уменьшается, воздух, заключенный внутри полостей, стремится расшириться. Это иногда может привести к серьезным последствиям; но опасность можно уменьшить, набирая высоту постепенно. При быстром уменьшении высоты быстро изменяется давление.
Учитель: Как измеряют давление жидкости и газа?
Ученик: Одним из простых приборов для измерения давления является манометр Бурдона. Главная составная часть его — изогнутая металлическая трубка. Жидкость или газ, производя давление изнутри трубки, выпрямляет ее, по аналогии со знакомой каждому детской игрушкой “тещин язык”.
Ученик демонстрирует игрушку “тещин язык”.
Трубка , распрямляясь, приводит в движение систему зубчатых колес и рычагов, которые поворачивают стрелку ; чем больше давление, тем на больший угол повернется стрелка. Обычно манометр калибруется в кГ/см2.
Учитель: Где применяются такие манометры?
Ученик: Такие манометры применяются при измерении давления воздуха, пара, газов и жидкостей. Например, для измерения давления в шинах автомобиля манометры часто бывают типа манометра Бурдона.
Учитель: Что представляет собой насос?
Ученик: Насос, устройство для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) главным образом жидкости в результате сообщения ей энергии (кинетической или потенциальной). Различают динамические и объемные насосы. иногда насосами называют также устройства для сжатия и разряжения газов (например, вакуумные насосы и для перемещения различных материалов) потоком газа.
Ученик демонстрирует принцип действия манометра, насоса, шприца.
Учитель: Задумывались ли вы над тем, что циркуляционная система в вашем теле является, в сущности, гидравлической машиной? Вы знаете, что сердце работает подобно насосу, который гонит кровь через кровеносные сосуды человеческого тела. Во время сжатия, или так называемой систолы, кровь выжимается из сердца в артерии, проходя через клапаны, которые не пускают ее обратно в сердце. Затем сердце расслабляется, и в продолжение этого времени оно наполняется кровью из вен. Этот период наполнения называется диастолой.
Как измеряется кровяное давление?
Ученик: Одним из величайших достижений современной медицины было открытие методов измерения кровяного давления, что облегчило диагноз болезней, для которых ненормальное давление крови является симптомом. Кровяное давление у человека измеряют обычно на уровне сердца.
Учитель: Почему?
Ученик: Давление зависит от высоты, а на уровне сердца самое точное.
Учитель: Употребляемый для измерения давления инструмент состоит из плоской, тонкостенной, воздухонепроницаемой резиновой трубки, к которой присоединяется U-образный ртутный манометр. Трубка обертывается вокруг руки, затем в трубку накачивается воздух, который, расширяя трубку, сдавливает руку до тех пор, пока ток крови в главной артерии не прекращается. Потом врач при помощи стетоскопа выслушивает эту артерию, в то же время постепенно выпуская воздух из трубки. Когда давление в трубке станет меньше, чем давление крови в артерии, врач услышит снова пульсацию крови в артерии. Течение крови отмечается также пульсирующим изменением высоты ртутного столба. Давление во время систолы — максимальное давление в артерии — определяется по высоте ртутного столба, уравновешивающего давление воздуха, накачанного в трубку.
Далее врач выпускает еще больше воздуха из трубки. Изменение звука показывает, что трубка перестала препятствовать течению крови, и врач снова делает отсчет давления по манометру. Это давление во время диастолы, которое поддерживает течение крови между биениями сердца, когда сердце расслабляется и снова наполняется кровью.
Для здоровых молодых людей, школьников старших классов, систолическое давление должно быть около 120 мм рт. ст., диастолическое около 75 мм рт. ст.*).
V. Закрепление изученного материала.
1. 3 ученика измеряют артериальное давление у своих одноклассников.
а) сидя на уровне сердца;
б) сидя на уровне сердца после 20 приседаний.
в) рука выше головы
г) рука внизу
д) стоя
е) сидя на корточках
2. Остальные учащиеся отвечают на вопросы.
- Что является главной причиной гибели людей на пожарах?
- Сколько вдыханий должен сделать летчик на высоте 5500 метров, чтобы принять в легкие такое же количество воздуха, как за один вдох на уровне моря? (Температуру в процессе дыхания считать постоянной)
- Почему при надувании щек увеличивается давление и объем, ведь это противоречит закону Бойля-Мариотта?
- Какая польза в зевании?
- Объясните для чего, перед использованием медицинской банки внутрь ее вносят горящий, смоченный спиртом, ватный тампон?
3. Ученики объявляют о своих измерениях и делают выводы:
а) кровяное давление имеет разную величину в различных частях тела и зависит еще от того, стоит, сидит или лежит человек. Изменение давления в венах с положением руки может наблюдаться на венах тыльной стороны кисти руки, если ее держать подняв выше головы, на уровне сердца или опустить вниз.
б) кровяное давление у человека измеряют обычно на уровне сердца.
Кровяное давление возрастает во время физических упражнений, а также с возрастом или во время болезни и приема лекарств. Низкое кровяное давление встречается и у здоровых людей, но оно может быть также вызвано болезнями и лекарствами.
VI.. Подведение итогов.
Сначала предлагается это сделать учащимся, а затем слово берёт учитель.
Учитель: Любые состояния газа можно описать уравнением состояния: либо Клапейрона, либо Менделеева-Клапейрона. Эти уравнения содержат в себе как частные случаи газовые законы. Газ, обладая свойствами сжатия и расширения, имеет сотни применений.
Я приведу ещё два:
1. Пятницкий предложил домашние “туфли пылесос”. Каждая туфля имеет между стелькой и подошвой меховую прокладку и пружину. Когда нога с туфлей не опирается на пол, между подошвой и стелькой образуется разрежение, и через отверстия подошвы в пространство устремляется воздух с пылью. В момент опоры на туфли пружины сжимаются, а набранный воздух и пыль перемещаются к каблуку-фильтру.
2. Изучение способности бобров плавать под водой помогает хирургам совершенствовать приёмы проведения операций на открытом сердце. Как только ноздри бобра оказываются в воде, усиливается приток крови к жизненно важным органам, которые наиболее страдают от кислородного истощения. Одновременно уменьшается частота биений сердца, чтобы сократить потребность в кислороде. Этот механизм выполняют нервные окончания в носу бобра. Подобными нервами располагает и нос человека. Некоторые хирурги - в случае учащения сердечного ритма во время операции на открытом сердце - погружают лицо больного в холодную воду на время, достаточное для нормализации ритма.
Далее зачитываются оценки, поставленные за урок.
VII. Задание на дом:
- § 32-35, повторить;
- подготовиться к контрольной работе.
