Статья "Физика и биология". Статья расскажет о том, как разнообразить уроки биологии с применением метапредметных связей с физикой и наоборот.

Сведения из биологии оживляют занятия и способствуют установлению метапредметных связей, привитию интереса к предмету. Их систематическое использование прививает любовь к окружающей природе, развивает наблюдательность, способствует созданию целостного представления об окружающем мире. Материал и формы его подачи могут быть различными: показ презентаций, короткометражных фильмов, фотографий, опытов, подготовка учащимися небольших рефератов, приведение примеров в процессе объяснения, решение задач при закреплении материала и т. д.

При изучении раздела механики можно привести ряд занимательных фактов, значения скорости роста растений, передвижения животных. Например: скорость меч - рыбы достигает 130 км/ч - как скорость современного авто, перелетные гуси – до 80 км/ч, гепарда - 110 км/ч, а улитки всего 5 метров в час. Известен случай, когда гепард преодолел расстояние около 650 метров за 20 секунд, что соответствует скорости 120 км в час. Абсолютный рекорд скорости гепарда - 128 км в час. Второе место в скорости среди наземных животных принадлежит вилорогу (вилорогая антилопа), обитающему в Северной Америке. Рекорд скорости вилорога - 98 км/ч, при этом вилорог может бежать на высокой скорости значительно дольше гепарда. Из птиц самая быстрая птица - сапсан. В пикирующем полете сапсан развивает скорость до 440 км/ч. Самая быстрая рыба - парусник, который может развить скорость 109 км/ч. Самое быстрое морское млекопитающее - косатка. Она может плыть со скоростью 55, 5 км/ч. А из насекомых - самый быстрый американский таракан, который за одну секунду может пробежать расстояние, в 50 раз превышающее длину собственного тела. Для спринтера - человека это соответствовало бы скорости 330 км/ч. Для таракана это скорость 5, 4 км/ч. Изучая сопротивление движению тела в жидкости и газе, ставлю вопрос «Почему дельфины могут обгонять мощные современные корабли?» После обсуждения поясняю, что дельфин заставляет вибрировать свою кожу, а возникающие при этом колебания воды гасят образующиеся при движении завихрения, вследствие чего сопротивление движению значительно уменьшается. Хорошо использовать вышеприведенные факты при составлении задач на определение скорости движения.

Интересны также механические свойства тканей живых организмов: так, благодаря рациональному трубчатому строению большеберцовой кости человека прочность её на растяжение почти равна прочности чугуна. Отличными упругими свойствами обладает мышечная ткань - эластичность мышц лучше, чем у некоторых видов резины. Энергетические возможности человека тоже удивительны: мощность, развиваемая лучшими штангистами, сравнима с мощностью легковой автомашины, а сердце человека совершает в течении жизни работу, которой бы хватило, чтобы поднять на гору высотой почти 5000 м целый железнодорожный состав.

Многими живыми организмами используются принципы гидродинамики. Например, совершенные гидродинамические устройства, приспособленные для передвижения, есть у морских звезд и ежей, других иглокожих. За счет повышения давления жидкости происходит разгибание конечностей у пауков. Интересен ребятам и такой факт - внутреннее давление жидкости в листьях и стеблях растений сравнимо с давлением в паровых котлах теплоэлектростанции. Благодаря этому слабые, нежные ростки растений пробивают толстый слой грунта, асфальт.

При изучении явлений смачивания и несмачивания в 7 классе хороший пример - водомерка. На концах ее ножек расположены несмачиваемые волоски, поэтому она не проваливается под воду.

Существуют животные, обладающие незаурядными аэродинамическими свойствами. Белка - летяга благодаря растяжимой складке между конечностями может увеличивать площадь своего тела до 200 кв. см. Если летяга прыгает с высокого дерева, то она может пролететь до 60 м. Её пушистый хвост во время полёта выполняет функции руля, с помощью которого зверёк способен изменять направление полёта почти на 90°. При этом она может менять напрвление полета, делать петли и другие фигуры пилотажа. Такие факты привожу в 10 классе.

Многие животные используют свойство звука отражаться от препятствий. При изучении звуковых колебаний в 9 классе привожу примеры: собака, потерявшая зрение, через несколько дней уже ориентируется по слуху и не натыкается на встречные предметы, волнообразные движения рыбы в воде создают вокруг нее уплотнения, являющиеся источником звуковых волн, отраженные от окружающих предметов, эти волны воспринимаются особым органом чувств рыбы - боковой линией на ее теле. Летучие мыши используют принцип эхолокации еще и для поисков пищи. Они способны не только засечь добычу, но и определить направление и скорость ее движения. Такими же способностями обладают и дельфины. Не менее поразительна точность эхолокации дель­финов. Опытами установлено, что дельфины способны определять направление на цель при расстояниях в де­сятки метров с большой точностью. В эксперимен­тах, проводившихся советскими учеными на Черном море, афалины безошибочно подплывали, например, к дробинке диаметром 4 мм, брошенной в море на рас­стоянии 20 — 30 м от животного, предварительно про­щупав ее звуковым пучком. И мыши и дельфины используют ультразвуки.

Очень интересен раздел «Живое электричество», сведения из которого я использую при изучении электростатики в 8 классе. Живая клетка обладает разностью потенциалов. Мы знаем, что раздражения, передающиеся по нервам, это собой импульсы электрического тока. Многие рыбы вырабатывают электричество: скат, африканский сом, морской угорь. У морских угрей есть особые пластинки, идущие от хвоста до спинного плавника и перемежающиеся студенистым веществом. Они являются своеобразным гальваническим элементом. Эта « батарея» может дать сильный электроразряд с напряжением до 600 вольт. Есть рыбы( около 300 видов) способные вызвать слабые разряды в 0, 2 - 0, 3 В. Своеобразный локатор служит рыбам не только для того, чтобы спасаться от врагов. С его помощью они свободно обходят препятствия, так же как летучие мыши с помощью своего эхо локатора. Большинство предметов, с которыми рыбы могут столкнуться в воде, плохо проводят электричество. Силовые линии от таких предметов отталкиваются, что позволяет длиннорылам отличать одушевленные предметы от неодушевленных.

Своеобразными термолокаторами обладают и змеи. У некоторых ядовитых змей между глазом и ноздрей с каждой стороны находится по довольно большому углублению, и поэтому кажется, что у них четыре ноздри Такие змеи водятся в Америке (гремучие змеи) и в Азии (щитомордники). Термолокаторы змей приспособлены для ночной охоты. С их помощью змея обнаруживает мелких теплокровных зверьков и птиц. У змеи слабые зрение и обоняние и неважный слух. На помощь змеям пришел еще один орган - термолоцирующий. Не звуки и не запах, а тепло тела выдают змее ее жертву. Ученые установили, что термолокатор змей реагирует на разность температур в 0, 001° Ц. Такая чувствительность сделала бы честь любому прибору для наведения ракет на цель по испускаемому ею тепловому излучению.

Для использования таких фактов на уроках создайте картотеку «Живая природа и физика», где наборы карт с разными сведениями и занимательными задачами систематизируйте в соответствии с изучаемыми разделами физики. Огромный материал содержится в Интернете. Хочу отметить, что учащиеся с удовольствием готовят рефераты на следующие темы: «Живые подводные электростанции», «Наш конструктор - живая природа», « Обгоняя ветер» и т. д. , проводят конференции, внеклассные мероприятия по физике и биологии.