Специализированная общеобразовательная школа I-III

ступеней №6

Кировоградского городского совета Кировоградской области

Бинарный урок биологии и физики

Тема: Строение и работа сердца.

9 класс

Усачева А. А., учитель биологии

Бузько В. Л., учитель физики

Кировоград, 2012

Строение и работа сердца, 9 класс Урок по теме «Строение и работа сердца», 9-й класс

Задачи:

Цель урока:

Оборудование:

Тип урока:

Ход урока

Решение физических задач

Проверка усвоенных знаний

Домашнее задание

Усачева А. А., Бузько В. Л. Строение и работа сердца, 9 класс Урок по теме «Строение и работа сердца», 9-й класс Усачева Анжелика Алексеевна, учитель биологии Бузько Виктория Леонидовна, учитель физики Бинарный урок биология+физика, урок ИКТ-сопровождение.

Задачи:

– Познакомить учащихся со строением сердца, работой сердечных клапанов, сердечных камер, особенностями сердечной мышцы, способами регуляции работы сердца.

– Дать понятия сердечного цикла, автоматизма сердца.

– Развитие у учащихся логического мышления, умения сопоставлять, выделять главное, обобщать, делать выводы.

– Продолжать обучение умению выделять существенное в изученном материале, путем физических и биологических явлений.

– Воспитание у учащихся культуры речи, развитие навыка работы с таблицами, тестами.

Цель урока:

Выявить причины высокой работоспособности сердца на основе связи строения сердца с его функциями.

Оборудование:

– Таблицы: «Кровеносная система», «Строение сердца», «Сердечный цикл», «Сердечные клапаны».

– Разборная модель сердца.

– Тесты для проверки качества усвоения материала.

– Презентация Microsoft Power Point «Сердце, работа сердца», мультимедийная доска, проектор, компьютер.

– Программа My TestX для компьютерного тестирования знаний учащихся.

– Сантиметровая лента, брусок, динамометр.

Тип урока:

комбинированный.

Ход урока I. Организация учащихся.

– Итог: подготовка учащихся к работе.

Учитель биологии:

Сегодня на уроке мы попытаемся связать воедино некоторые факты и явления, связанные с физикой и биологией. Так случилось, что биология и медицина не попали в разряд точных наук. Предмет, который они изучают, — живой организм сложен и многообразен. Точно описать все его характеристики и закономерности до сих пор не представляется возможным.

В настоящее время ученые проводят исследования основ жизни на молекулярном уровне.

Так родилась наука биохимия и биофизика. Сегодня мы изчим строение и работу сердца, а также научимся применять знания полученные на уроках физики для объяснения биологических процессов и закономерностей.

О сердце.

1. Центральный орган кровеносной системы в виде мышечного мешка.

2. (перен.) Этот орган как символ души, переживаний, чувств, настроений.

3. (перен.) Важнейшее место чего-нибудь, средоточие.

4. Символическое изображение средоточия чувств, в виде вытянутого по бокам овала, мягко разведенного сверху, книзу сужающегося и заострённого. (Сергей Иванович Ожегов) Усачева А. А., Бузько В. Л. Строение и работа сердца, 9 класс Ученики назвают прилагательные, характеризующие сердце: доброе, каменное, храброе, любящее, черствое, великодушное, отважное, чуткое благородное, отзывчевое, золотое, смелое. (Слайды 1-7.) II. Проверка знаний учащихся и подготовка к восприятию нового материала.

1. Беседа по вопросам:

– Назовите органы системы кровообращения.

– Какие сосуды называются венами?

– Какие сосуды называются артериями?

– В чём заключается взаимосвязь строения и функций капилляров?

– Чем различается строение стенок вен и артерий?

– Почему утверждение, что по венам течёт венозная кровь, а по артериям – артериальная, неверно?

2. Как движется кровь в организме человека и как меняется её состав в большом и малом кругах кровообращения?

(Рассказ учащегося у доски с использованием схемы «Кровообращение».) Итог: активизация опорных знаний для восприятия нового материала.

III. Изучение нового материала.

(Cообщение учащимся темы урока и цели урока.) 1. Местоположение и строение сердца человека.

(Рассказ учителя с использованием таблицы «Строение сердца» и модели сердца с опорой на знания учащихся о строении сердца млекопитающих из курса зоологии.) Эволюция сердца: червяк ланцетник рыбы земноводные птицы млекопитающие. (Слайды 8-10.) Учащиеся записывают в тетрадь :перикард — околосердечная сумка эпикард --миокард --стенка сердца эндокард --Сердечные клапаны (строение, местоположение, значение).

Створчатые клапаны пропускают кровь из предсердий в желудочки. В левой части — двухстворчатый клапан, в правой — трёхстворчатый клапан. Полулунные клапаны направляют кровь из желудочков в артерии.

Итог: учащиеся делают вывод о связи строения стенки сердца с функциями: стенки желудочков толще стенок предсердий, так как выполняют большую работу. Неплотное смыкание клапанов приводит к тому, что кровь частично течёт в обратном направлении, и увеличивается нагрузка на желудочки.

3. Сердечный цикл.

(Рассказ учителя с элементами беседы и рассуждения.) Известно, что сердце человека за сутки перекачивает около 10000 литров крови. Работа, которую выполняют желудочки равна 180000 кдж. Такую работу выполняет подъёмный кран, поднимая груз в 1 тонну на высоту пятиэтажного здания.

Постановка проблемного вопроса: почему сердце работает без видимой усталости? Чем обеспечивается высокая работоспособность сердца в течение всей жизни?

(Рассказ учителя о работе сердца на примере одного сердечного цикла с использованием таблицы «Сердечный цикл» и схемы «Сердечный цикл».) Учитель чертит на доске или вывешивает заготовленную заранее таблицу. Учащиеся

НАПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ КРОВИ

СОСТОЯНИЕ СТВОРЧАТЫХ КЛАПАНОВ

СОСТОЯНИЕ ПОЛУЛУННЫХ КЛАПАНОВ

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ

Систола предсердий Из предсердий – в желудочки Открыты Закрыты 0,1 с Систола желудочков Из левого желудочка — в аорту.

Из правого желудочка — в лёгочную артерию.

Закрыты Открыты 0,3 с Диастола сердца Стекает из вен в предсердия, из предсердий — в желудочки.

Открыты Закрыты 0,4 с Итог: учащиеся делают вывод о том, что ритмичность работы сердца позволяет сердцу сохранять рабочую активность в течение всей жизни. Интервала между сокращениями достаточно для восстановления работоспособности сердечной мышцы. (Слайды 11-26) Просмотр отрывка видеофрагмента: «Работа сердца» (слайд 22).

Учитель физики: сердце — насос, кровяное давление и аневризма, физические явления:

диффузия, давление в сосудах (слайды 27-29).

Попробуем ответить на этот вопрос. Оказывается, сердце способно самопроизвольно сокращаться под воздействием импульсов, возникающих в самой сердечной мышце, независимо от внешних воздействий. Эта способность сердца называется автоматизмом сердца.

(Учащиеся записывают определение в тетрадь).

Слабые биоэлектрические сигналы распространяются по всему телу. Их запись называется электрокардиограммой.

Учитель физики: (Слайды 30-45.) Среди методов лечения человека значительное место занимают специальные процедуры с использованием электромагнитных приборов.

– В 20-х г. XXст. началось применение электрокардиографии — диагностического метода оценки состояния сердца и сердечно-сосудистой системы. Это связано с именем английского физиолога Адриана, который предложил для регистрации электрической активности разных систем организма человека применять осциллограф. Хотя и до сих пор полной картины, которая объясняет в полном объеме биоактивность человеческого организма, еще нет, практическая электрография с успехом помогает врачам, базируясь на многочисленных наблюдениях и опыте.

– Электрокардиограф — это прибор, который позволяет измерять напряжение, которое характеризует работу сердечной мышцы, в пределах от 0,01мВ до 0,5мВ. Регистрация результатов измерения фиксируется на бумажной ленте, на фотоленте или на экране электронного прибора.

– Электрокардиограф состоит из усилителя, эталонного источника напряжения, электродов, которые налагаются на тело пациента, лентопротяжного механизма.

– Во время съема электрокардиограммы (ЭКГ) на тело человека закрепляют электроды, которые с помощью гибких проводов соединены с усилителем. Практика свидетельствует, что в зависимости от типа наложения электродов на ленте получают кривые разных форм. Они дают врачу информацию, которая позволяет ему диагностировать заболевание сердца.

Работа сердца похожа на механические (всасывание и выталкивание) явления. Сердце работает ритмично; сокращения отделов сердца чередуются с их расслаблениемПриложив фонендоскоп к области левого пятого межреберного промежутка, доктор различает два звука. Эти звуки называют тонами сердца. Первый тон протяжный, низкий и глухой, слышится во время систолы желудочков. Он вызывается сокращением мускулатуры желудочков и дрожанием захлопнувшихся створчатых клапанов. Второй тон, короткий и высокий, возникает при захлопывании полулунных клапанов в фазу диастолы желудочков.

Прослушивание тонов сердца у людей имеет диагностическое значение. Так, при пороках сердца, когда клапаны его деформируются и потому плотно не смыкаются, тоны сердца утрачивают чистоту звучания. К ним примешиваются шумы, вызванные обратным движением крови через неплотно сомкнувшиеся клапаны. Исследование работы сердца по его звуковым проявлениям составляет суть метода фонокардиографии.

Деятельность сердца, как и деятельность любой возбудимой ткани, сопровождается электрическими явлениями. Все возбудимые ткани в покое имеют положительный электрический заряд: когда возникает возбуждение, электрический заряд возбужденного участка меняется на отрицательный. Теперь между возбужденным, заряженным отрицательно участком, и невозбужденным, электроположительным участком возникает разность потенциалов. По мере распространения возбуждения меняется расположение электроотрицательных и электроположительных участков; в связи с этим в новых участках возникает разность потенциалов. Эти электрические явления в возбужденном органе можно зарегистрировать, если соединить чувствительные приборы с работающим органом. В сердце возбуждение возникает вначале в синусном узле и отсюда постепенно распространяется на мускулатуру предсердий и желудочков.

В результате постепенного распространения волны возбуждения из синусного узла на соседние участки сердца создаются условия для возникновения разности потенциалов в работающем сердце: участок сердца, куда приходит волна возбуждения, на время становится электроотрицательным, а соседние участки остаются заряженными положительно.

Суммарный электрический потенциал всех клеток миокарда оказывается столь велик, что его можно регистрировать даже за пределами сердца.

Кривую изменения электрического поля сердца в течение сердечного цикла называют электрокардиограммой (ЭКГ), а метод исследования — электрокардиографией.

Фрагмент ЭКГ здорового сердца, соответствующий ранних сроков миокарда.

одному сердечному циклу, длящемуся 0,8с. Хорошо видны участки, соответствующие сокращению предсердий — 0,1с, сокращению желудочков — 0,3с, сердечная пауза, длящаяся 0,4с.

Учитель биологии: На работоспособность сердца влияет и особенность строения сердечной мышцы.

(Волокна поперечно-полосатой сердечной мускулатуры способны быстро сокращаться, имеют много митохондрий). Кроме этого, венечные (коронарные) сосуды сердца обеспечивают снабжение сердца кислородом и питательными веществами.

Итог: учащиеся делают вывод, что высокая работоспособность сердца обеспечивается особенностями строения сердечной мышцы, автоматизмом сердца, ритмичностью работы, дополнительным кровоснабжением сердца.

Учитель физики:

– В сутки сердце делает 100 тысяч ударов, за год — почти 40 миллионов.

– В течение жизни сердце выбрасывает в аорту столько крови, что ею можно было бы заполнить канал длиной в 5 км, по которому прошел бы большой волжский теплоход.

– В среднем за удар сердце выталкивает 60 см3 крови, при физической работе — 200 см3. Сердце может работать в 6-8 раз сильнее, чем в покое, и за 1 час перегонять до 35 л крови. За 8,5 часов лыжного пробега на 100 км сердце спортсмена перекачивает 35 тонн крови — целую железнодорожную цистерну.

– Общая работа желудочков за одну минуту составляет 133,5 Дж, а за сутки 192240 Дж. По этим данным составить задачу.

Решение физических задач Задача№1. Определите, на какую висоту мог бы поднять свое тело человек при помощи сердца, если работа желудочков сердца за сутки 192240 Дж, масса человека 47 кг.

A=192240Дж h-?

Задача №2. Рассмотрим экспериментальную задачу, которая была решена гением эпохи Возрождения Леонардом да Винчи. Сейчас эта задача под силу любому и ее решение получается из равенства моментов силы мышцы (М) и груза (Р) относительно точки опоры М·а = Р·b, где а – длина локтевого сустава от плеча, Р – вес тела, в – локтевая кость.

М= Р·b / a.

А=М·s, работу совершают бицепсы.

Два человека решают задачу у доски, исподьзуя сантиметр, брусок, динамометр.

Задача №3. В отношении техники безопасности к переменному и постоянному току предъявляют одинаковые требования. Так, при силе переменного тока 20-25мА, частотой 50Гц затрудняется дыхание, возникает мгновенная судорога мышц («не отпускающий ток»).

При силе тока 90-100мА возникает паралич дыхания, при длительном действии (3с и более) — паралич сердца.

Принимая при расчетах электрическое сопротивление тела человека равным 3кОм, определите, при каком напряжении возникает паралич дыхания, мгновенная судорога мышц.

Ответ: Паралич сердца при вышеуказанных значениях наступает при U-?

Учитель биологии:

5. Регуляция работы сердца.

(Беседа с опорой на знания учащихся о нервной и гуморальной регуляции функций в организме.) На доске – схема. Учащиеся делают схему в тетрадях.

Кроме того, на работу сердца оказывает влияние температура, эмоции, боль.

Итог: учащиеся делают вывод о том, что работа сердца зависит от внешней среды и от состояния самого организма.

IV. Закрепление изученного материала.

1. Беседа по вопросам:

– Как изменяется сила и частота сердечных сокращений при изменении физической нагрузки?

– Почему стенка левого желудочка толще стенки правого желудочка?

– Как боль может повлиять на частоту сердечных сокращений?

Итог: закрепление изученного материала.

V. Выводы по уроку.

Все этапы урока подводят учащихся к ответу на вопрос, поставленный в начале урока.

Высокая работоспособность сердца обеспечивается особенностями строения сердечной мышцы, автоматизмом сердца, ритмичностью работы, дополнительным кровоснабжением сердца, согласованностью нервной и гуморальной регуляции.

VI. Проверка прочности усвоения нового материала.

(Учащиеся отвечают на вопросы теста..) Проверка усвоенных знаний Вариант 1.

Выберите один правильный ответ.

1. Сердце человека имеет камерное строение. Количество камер:

2. Околосердечная сумка называется:

3. Клапан сердца, препятствующий движению крови из правого желудочка в правое предсердие, называется:

4. При спокойном состоянии человека продолжительность диастолы сердца составляет:

5. Вещество, усиливающее работу сердца:

а) адреналин б) ацетилхолин в) соли калия Вариант 2.

Выберите один правильный ответ.

1. Сердце человека состоит из:

а) одного предсердия и двух желудочков в) двух предсердий и двух желудочков б) двух предсердий и одного желудочка г) одного предсердия и одного желудочка 2. Средний слой стенки сердца, образованный поперечно-полосатой сердечной мышцей, называется:

3. Клапан сердца, обеспечивающий движение крови из правого желудочка:

4. При спокойном состоянии человека продолжительность первой фазы сердечного цикла составляет:

5. Вещество, оказывающее тормозящее действие на работу сердца:

Компьютерное тестирование:

Автор: Бузько Виктория Леонидовна - учитель физики, Усачева Анжелика Алексеевна - учитель биологии Описание:

Работа сердца. 9 класс, 2012 год Задпние № Вопрос:

Назовите массу сердца у взрослого человека.

Виберите одну из 4 вариантов ответов:

Заданин № Вопрос:

Какова продолжительность расслабления предсердий при обычной частоте сокращений сердца (60- в минуту), когда человек находится в состоянии покоя?

Виберите одну из 4 вариантов ответов:

Задание № Вопрос:

Расслабление сердца длится:

Виберите одну из 4 вариантов ответов:

1) половину времени от всего цикла; 3) меньше половины этого времени;

3) увеличивает.

Задание № Вопрос:

Установите соответствие между физической величиной и ее единицей:

Виберите одну из 4 вариантов ответов:

5) Дж.

Задание № Вопрос:

Во время тяжёлой физической работы сердце человека сокращается до 150 раз в минуту. При каждом своём сокращении оно совершает работу, равную поднятию груза массой 500 г на высоту 40 см.

Определите мощность, развиваемую сердцем в этом случае. Ответ дайте с точностью до 0,1 Вт Запишите число:

1) (1 б.) Правильные ответы: 1;

2) (1 б.) Правильные ответы: 4;

3) (1 б.) Правильные ответы: 1;

4) (1 б.) Правильные ответы: 3;

5) (2 б.) Правильные ответы:

6) (3 б.): Правильный ответ: 4,9. Кінець Домашнее задание VII. Задание на дом.

1. Выучить материал учебника.

2. Решить задачу:

В среднем частота биения сердца – 70 ударов в минуту. Подсчитайте, сколько лет отдыхали желудочки вашего сердца за 14-15 лет вашей жизни.