Урок "Газовые законы" 10 класс

Открытый урок «Газовые законы»

Ход урока. Этапы занятия.

№ п/п	Вид деятельности	Участники процесса	Время
1. Организационный момент
1.1.	Проверка присутствующих, заполнение журнала	Преподаватель, обучающиеся	1 мин
1.2.	Актуализация темы, цели и задач занятия	Преподаватель, обучающиеся	3 мин
2. Актуализация опорных знаний
2.1.	Жизнь на Земле возникла благодаря су­ществованию гидросферы и атмосфе­ры, человек может прожить без пищи до 90 суток, без воды — 4 — 5 су­ток, а без воздуха — всего до 5 минут. Воздух необходим человеку для дыха­ния. Из курса биологии студенты уже знают, что дыхание — это перенос кис­лорода из окружающей среды внутрь организма. У человека в дыхании при­нимает участие вся поверхность тела, особенно интенсивно дышит кожа на спине, груди, животе. Однако интенсив­нее всего происходит дыхательный про­цесс в легких. Общая площадь поверх­ности легких, если развернуть все 700 млн альвеол — микроскопических пузырьков, через стенки которых про­исходит газообмен между воздухом и кровью, — составит 90—100 м2, а об­щая площадь поверхности кожи чело­века — около 2 м2, т. е. в 45 — 50 раз меньше. Повторяем закон Бойля — Мариотта. Закон Бойля—Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млеко­питающее) с момента его рождения, с первого самостоя­тельного вздоха. При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в лег­ких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотер­мический закон (р„У„= Р\ У,), и вследствие образовавшего­ся перепада давлений происходит вдох. Другими словами, воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружаю­щей среде не выровняются.	Преподаватель, обучающиеся	13 мин
	Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепаде давлений он выходит наружу. Важную роль в этом процессе играет плевральная по­лость, в которой при дыхании возникают разрежения. Если хирургическим путем открыть наружному воздуху (под нормальным атмосферным давлением) доступ в плевраль­ное пространство, то атмосферное давление сожмет лег­кое, выключив его из процесса дыхания. Именно так дела­ют при лечении легочного туберкулеза (метод пневмото­ракса). Теперь рассмотрим процесс «переработки» воздуха, по­ступившего в легкие. Давление воздуха складывается из парциальных давлений входящих в него газов (по закону Дальтона: рсиеси= Р,+ Р2+ +---+ Pj.  Как известно, свежий воздух состоит из кислорода (20,94%), углекислого газа (0,03%), азота и инертных газов (79,03%). Состав же вы­дыхаемого воздуха иной: кислорода — 16,3%, углекислого газа — 4%, азота и инертных газов — 79,7%. Видно, что кислорода становится меньше, а углекислого газа — боль­ше (количество остальных газов почти не меняется). Это означает, что и парциальное давление кислорода умень­шается, а углекислого газа — растет. Стенки легочных пузырьков (альвеол) способны пропускать сквозь себя в кровь и обратно молекулы газов при наличии разности давлений газов в альвеолах и в крови. В результате после вдоха кислород из области с большим парциальным давле­нием движется в область с меньшим парциальным давле­нием, т.е. из альвеол в кровь. Углекислый же газ выводит­ся из крови в альвеолы, после чего «переработанный» воз­дух выдыхается. Так работают «обычные» или, как их еще называют, биологические легкие. Перейдем к проблеме измерения рабочего объема лег­ких, т.е. объема воздуха, вдыхаемого (или выдыхаемого при глубоком вдохе (выдохе). Известно, что он меньше полного объема легких. Следовательно, при каждом вдо­хе-выдохе в легких обновляется не весь воздух. По рабоче­му объему легких (вернее, по отношению рабочего объем; к полному) можно сделать вывод о состоянии дыхатель­ной системы человека. Различные заболевания (например астма), курение, а также малоподвижный образ жизни при­водят к уменьшению рабочего объема.
	Для начала необходимо знать полный объем легких Это задача не из простых, т.к. экспериментальным путем на живом человеке этого делать не стоит. Да и как? Реально просматривается только один способ: произвести вскры­тие, извлечь легкие, наполнить водой «под завязку», после чего эту воду вылить в мензурку (или большую мерную кружку). Да и то нет гарантии, что к моменту наполнена водой легкие будут расправленными и смогут вместить воду «по максимуму». В настоящее время полный объем легких обычно оп­ределяют расчетным путем, по формуле Дюбуа, которая устанавливает роста: где m — масса тела в [кг], L — длина тела, рост в [м]. (Разумеется, для получения в свое зависимость площади поверхности тела чело­века от его массы и время этой эмпириче­ской формулы потребовались и вскрытия.) Следует сразу обратить внимание учащихся, что эта формула — только для чисел, т.е. единицы физических величин в ней не схо­дятся. Далее пользуются известной зависимостью, согласно которой на 1 м2 поверхности приходится у мужчин — 2,5 л, у женщин — 2 л полного объема легких.
	3. Практическая работа
	Необходимо рассчитать полный объем лег­ких, зная свой рост и массу. Для примера, при массе 75 кг и росте 176 см площадь поверхности тела юноши со­ставляет 1,92 м2. Следовательно, полный объем легких 4,8 л.	Обучающиеся	5 мин
4.Обобщение изученного материала
	Решение задач:		4 мин.
	Задача. Объем воздуха, поступающе­го в легкие при вдохе, около 2 литров, плотность воздуха 1,3 г/л. Сколько мо­лекул участвуют в нашем вдохе, если молярная масса воздуха равна 0,029 кг/моль?	Обучающиеся
	5. Актуализация опорных знаний
	Вспоминаем, что дыхательная систе­ма прямо связана с кровеносной. Вды­хаемый кислород связывается гемог­лобином, образуя оксигемоглобин, кото­рый разносит кислород через кровенос­ные сосуды по всем клеткам организма. Для объяснения процессов, происходящих в кровеносной системе воспользуемся схемами.	Преподаватель, обучающиеся	10 мин
	6. Обобщение изученного материала
	Задача. В теле человека содержится 5 л крови. Масса молекулы гемоглоби­на 1,9 х 10~21 г, плотность гемоглобина 1 г/см3. Сколько молекул гемоглобина содержится в крови человека?	Обучающиеся	4 мин
	7. Актуализация опорных знаний
	Функции всех сис­тем организма человека находятся под контролем нервной системы. Нервная ткань состоит из 14 млрд нервных кле­ток. Если разрушить нервную клетку, то она не восстанавливается (в отличие, например, от мышечной ткани). К раз­рушению нервных клеток приводят стрессы, инфекционные болезни, нерв­ные потрясения. Люди должны отно­ситься друг к другу сочувственно, бе­режно, с уважением и любовью и по­мнить, что разрушение нервных кле­ток — процесс необратимый.	Преподаватель, обучающиеся	8 мин
	8. Обобщение изученного материала
	Задача. Нервная клетка может вытянуться до 1 м. Ее диаметр в среднем равен 10-4 см. Каждый из атомов, которые входят в состав клетки, занимают объем 3 • 10-23 см3. Сколько атомов содержится в такой клетке?	Обучающиеся	4 мин
	9. Актуализация опорных знаний
	Повторяем первый закон тер­модинамики. Предлагаю учащимся по­думать, может ли живой организм работать как тепловая машина?	Преподаватель, обучающиеся	7 мин
	10. Обобщение изученного материала		10 мин
	Задача. Определите температуру мышцы Т, предполагая, что она рабо­тает как тепловая машина с кпд, рав­ным 30%, при температуре 25 °С. Анализируем ответ. Если бы мышца работала как идеальная тепловая маши­на, то она нагревалась бы в этих условиях до 150 °С. Это нереально, так как белки разрушаются при температуре около 50 °С (из вареного яйца сырое не получишь). Следовательно, в живом орга­низме работа совершается за счет изме­нения внутренней энергии системы. Обсуждаем вопросы: 1. За счет каких процессов проис­ходит изменение внутренней энергии в организме человека? (Окисление глюкозы и белков, расщепление и окисле­ние жиров.) 2. На что расходуется энергия, ко­торая образуется в клетках тела чело­века в процессе окисления глюкозы и других органических веществ? (Основ­ная часть энергии используется для син­теза новых органических веществ, необходимых для жизнедеятельности организма, другая часть выделяется в виде тепла и согревает тело.) 3. Процесс окисления глюкозы и дру­гих органических веществ происходит непрерывно, следовательно, температу­ра тела человека должна повышаться, но она остается постоянной. Почему? Задача. Известно, что при тяжелой физической работе человек выделяет пот объемом до 10 л. Какая масса воды может быть нагрета от 40 до 100 °С за счет той тепловой энергии, которая зат­ратилась на испарение пота объемом 10 л? (Удельная теплота парообразова­ния пота равна 24,36* 10б Дж/кг.)
	11.Актуализация опорных знаний
	Повторяем тему «Влажность возду­ха». Вспоминаем основные формулы по данной теме. Приборы, необходимые для измерения влажности воздуха.	Преподаватель, обучающиеся	5 мин
	12. Обобщение изученного материала
	Предлагаются вопросы: 1.  Исследования показали, что чело­век начинает ощущать перегрев своего тела во влажном воздухе при темпера­туре 30 °С, а в сухом воздухе при 40 °С. Почему в сухом воздухе легче перено­сится жара? 2.  Замечено, что случаи заболеваний органов дыхания чаще бывают зимой при относительной влажности 30 — 32%. А при той же самой температуре, но более высокой относительной влажно­сти — реже. Чем это объяснить?	Преподаватель, обучающиеся	5 мин.
	13. Проведение практической работы.
	Имея соответствующие приборы найти чему равна влажность воздуха в кабинете. Сравнить данной ответ с теоретически полученными данными.	Обучающиеся	5 мин
	14. Актуализация опорных знаний
	По­вторяем со студентами, что называют де­формацией, какие виды деформаций су­ществуют, а затем на примере тела че­ловека прослеживаем виды деформа­ций. Нижние конечности, покровы ступни испытывают деформацию сжа­тия, верхние конечности — деформа­цию растяжения, шея при повороте го­ловы, кисти рук при вращении, туло­вище в пояснице при повороте — де­формацию кручения, позвоночник при наклоне — деформацию изгиба. Акцентирую внимание на том, что при формировании скелета необходи­мо следить за осанкой. Неправильная осанка приводит к искривлению позво­ночника.		6 мин
15. Проектируемый результат и его оценка
Оценка  результата проводится на всех этапах занятия и интегрируется при оценке выполнения заданий обучающимися на закрепление изученного материала