На главую страницу

Физика → Методика → Материалы уроков → Интегрированный урок «Движение»


ДВИЖЕНИЕ
(интегрированный урок
физика — биология — география,
9 класс, естественнонаучный профиль)

Жить — значит непрерывно двигаться вперед.
С. Джонсон — английский поэт XVIII века

Если можешь, иди впереди века; если не можешь идти с веком, но никогда не будь позади века.
В. Я. Брюсов

О том поразмысли, что ждёт впереди;
Цель выбрав благую, к ней прямо иди.
Фирдоуси — персидский и таджикский поэт около X века

… Тот, кто идёт спокойно и тихо, упорно продвигается вперед по правильно намеченному пути, скорее достигнет цели своего путешествия, чем тот, кто гоняется за всем встречным, хотя бы он мчался весь день во весь опор.
Д. Локк — английский философ и педагог XVIII века

Чтобы идти вперед, чаще оглядывайся назад, ибо иначе вы забудете, откуда вы вышли и куда нужно вам идти.
Л. Н. Андреев

По В. Далю: движение (состояние движимого и движущегося чего-либо), а также двигать, двигнуть, двинуть, двигивать, движити, пихать, переть, толкать, совать, таскать, волочить, перемещать вещь — приводить в движение, шевелить, колебать, возмущать.

Вопрос. Правильно ли толкование В. Даля? Что мы понимаем под движением?

Ответ. Прав. Движение — перемещение тела в пространстве с течением времени.


Цель урока:

1. Образовательная:

    А) знакомство с новым материалом;
    Б) продолжение работы по формированию навыков учащихся:
      – анализ источников информации;
      – навыков экспериментальной работы;
      – навыков работы в группе;
    В) закрепление знаний и умений:
      – ранее изученного материала;
      – умение составлять задачи и решать их.
2. Воспитательная:
    А) воспитание мировоззренческих понятий:
      – причинноследственные связи в окружающем мире;
      – о познаваемости окружающего мира и человечества.
    Б) нравственное воспитание:
      – воспитание любви к природе;
      – воспитание чувства товарищеской взаимовыручки
      – воспитание этики групповой работы
3. Развивающая:
    А) развитие навыков и умений:
      – умение классифицировать и обобщать;
      – составление схем;
      – умение формулировать выводы по изученному материалу.
    Б) развитие самостоятельности мышления и интеллекта
    В) развитие грамотной устной речи
    Г) развитие навыков практической работы.


Движение в живой природе

Мир живой природы наполнен движением. Даже в организмах внешне неподвижных живых существ происходит постоянное движение. Движутся соки в растениях, перетекает протоплазма в растительных и животных клетках, циркулирует межклеточная жидкость… Что же говорить о свободно движущихся организмах! С помощью жгутиков и ресничек движутся одноклеточные и простейшие организмы. Медленно поворачиваются к солнцу листья растений. Идут стада животных, летят стаи птиц. Сокращаются сердца, гоня кровь по сосудам, машут крыльями, бегут лапы и ноги, энергично работают хвосты. Движутся отдельные организмы, их части и органы… Не будет преувеличением сказать, что одно из важнейших свойств живого — движение — возникло одновременно с самой жизнью.

По мере эволюционного «взросления» видов живых организмов изменялись и совершенствовались способы и формы их движения, а также обеспечивающие его органы и системы.

Движение простейших.
Самый, пожалуй, простой и древний способ перемещения организмов в пространстве был «изобретен» амебой. Она перетекает с места на место, выпячивая временные выступы на своем одноклеточном теле. Пригодилась эта форма движения и высшим организмам: подобно амебам, движутся по кровеносной системе лейкоциты (белые кровяные клетки) позвоночных.

Следующим по сложности, но тоже имеющим почтенный возраст, является движение с помощью ресничек и жгутиков. Обладают этими приспособлениями многие бактерии и ядерные (эукариотические) одноклеточные организмы. Благодаря биению ресничек и волнообразной работе жгутиков снабженные ими клетки перемещаются достаточно быстро.

Движение у многоклеточных.
Пригодились реснички и возникшим позже многоклеточным организмам. Кольчатым червям они помогают выводить продукты обмена из организма. У млекопитающих с их помощью передвигаются яйцеклетки в яйцеводах, удаляется вместе со слизью пыль из дыхательных путей и т. д. Не забыты оказались и жгутики. Именно они помогают передвигаться мужским половым клеткам — сперматозоидам. Реснички и жгутики имеют довольно сложное строение (причем у бактерий и эукариотических клеток оно разное), но все они включают длинные, способные сокращаться молекулы белков.

Именно сократительная способность белков и легла в основу дальнейшей эволюции способов движения. Важным этапом на этом пути стало появление мышечной ткани, из которой сформировалась мышечная система. Все мышцы состоят из множества удлиненных клеток — мышечных волокон, способных сокращаться и расслабляться. Первой возникла гладкая мышечная ткань. У большинства беспозвоночных животных и некоторых моллюсков она образует всю мускулатуру тела. У позвоночных организмов гладкая мускулатура входит в состав оболочек внутренних органов и многих желез. Ее сокращения регулируют величину просвета кровеносных сосудов, активность сокращений кишечни5ка, диаметр зрачка и т. д. Гладкие мышцы способны довольно медленно сокращаться, не уставая, долго находиться в сокращенном состоянии затрачивать относительно мало энергии, чтобы его поддерживать. Управляет движениями гладкой мускулатуры вегетативная нервная система. Сознательно регулировать ее работу позвоночные животные (в том числе и человек) не могут.

Более «молодой» по сравнению с гладкой мускулатурой является поперечно-полосатая. Ее обладатели — насекомые, некоторые моллюски и все позвоночные животные. Если сравнить стремительный маневренный полет стрекозы с медлительным движением улитки, можно заключить, что поперечно-полосатые мышцы сокращаются намного быстрее гладких и управляет их работой опять же в отличие от гладких мышц непосредственно мозг.

Правда, деятельность поперечно-полосатой мускулатуры и энергии требует больше. Однако совершенная мышечная система дает своим обладателям такие преимущества в поиске пищи и спасении от опасностей, в скорости и силе, что эти дополнительные травы, безусловно, оправдываются.


Движение и скелет

Когда древнегреческий ученый Архимед воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир!», он вряд ли думал о том, как двигаются животные. Но в существовании опоры нуждается любое движение; нашлась опора и в мире живого. Ею стал скелет. Какие же функции выполняет скелет в организме? Прежде всего действительно опорные. Он играет роль жесткого и одновременно упругого каркаса, который помогает телу сохранять форму, например защищая его от сжатия.

Ученые различают три основных типа скелетов: гидростатический, экзоскелет и эндоскелет.

Обладателями гидростатического скелета являются животные с мягкими телами. В мышечных стенках их тел находится жидкость, оказывающая давление на мышцы. Она помогает животному сохранять размеры и форму тела. В свою очередь мышцы, сокращаясь, преодолевают давление жидкости и перераспределяют ее внутри всего тела или в отдельных его сегментах. Возникающие при этом волнообразные движения помогают организму перемещаться. Именно такой скелет поддерживает тело хорошо всем известного дождевого червя.

В соответствии со своим названием экзоскелет (от греч. «Экзо» — снаружи) действительно покрывает тела животных снаружи. Он характерен для беспозвоночных, а его форма и состав бывают самыми различными. У крохотных фораминифер это одиночные известковые раковинки или многокамерные «домики»; массивный скелет рифообразующих кораллов также сложен из карбоната кальция. А красочное разнообразие моллюсков просто не поддается описанию. Но самыми легкими, сложными и совершенными экзоскелетами обладают членистоногие – ракообразные, паукообразные и насекомые. Твердые щитки экзоскелета членистоногих крепятся друг у другу подвижно, с помощью мягких хитиновых пленок. Поэтому такая конструкция помимо защиты обеспечивает членистоногим хорошую подвижность. Недостатки такого скелета: вес и громоздкость, по мере роста резко увеличиваются, жесткий скелет ограничивает рост тела хозяина, во время линьки старый скелет сбрасывается, а новый некоторое время мягкий и раздражимый.

Всех этих недостатков лишен скелет третьего типа — внутренний, или эндосеклет (от греч. «эндон» — внутри) У простейших животных радиолярий это ажурная конструкция из кремневых иголочек — спикул. У некоторых головоногих моллюсков он представлен внутренней раковиной, но наиболее совершенным эндоскелетом обладают позвоночные животные. Образованный живой костной и хрящевой тканью, он растет вместе с телом животного, что исключает потребность в линьке. Его жесткие элементы подвижно связаны друг с другом с помощью особого рода шарниров — суставов, обеспечивающих телу гибкость, высокую подвижность и маневренность.


Движение животных в пространстве

А) Обитатели водной среды.
Обитатели водной среды двигаются по-разному. Например, водоплавающие птицы, водные черепахи и ластоногие перемещаются в воде с помощью видоизменненых гребных конечностей. Изгибая все тело, плавают многие рыбы, а также хвостатые земноводные и змеи. Реактивным способом, выталкивая воду из полости тела, пользуются осьминоги, каракатицы и медузы. А многие мелкие животные, в частности клопы-водомерки, не плавают, а ходят или бегают по поверхности воды.

Б) Движение в воздушном пространстве.
Покорить воздух можно только с помощью полета. Именно так поступают летающие насекомые, птицы и летучие мыши. А летучие рыбы используют возможности двух стихий: стремительно разогнавшись в воде, они продолжают движение в воздухе. Освоили воздушное пространство и некоторые другие бескрылые животные: отдельные виды лягушек и ящериц, белки-летяги, шерстокрылы и др. Они научились совершать удлиненные планирующие прыжки, иногда на довольно значительные расстояния, правда обзаведясь для этого соответствующими, поддерживающими их в воздухе приспособлениями: перепонками между удлиненными пальцами, особыми складками кожи и т. п.

В) Движение по земле.
По твердой поверхности можно ходить, бегать, прыгать, ползать, лазать и скользить. Перечислить тех, кто умеет ходить и бегать, просто невозможно из-за обширности списка. Замечательные прыгуны — это, бесспорно, кенгуру, лягушки, тушканчики, кузнечики, блохи и многие, многие другие. Безусловными чемпионами по ползанию являются змеи и безногие ящерицы. Но кроме чемпионов существуют и рядовые «ползуны» — гусеницы, морские звезды. Среди лазающих животных выделяются прежде всего обезьяны. Однако заслуживает упоминания и австралийский сумчатый медведь коала, который всю жизнь проводит на эвкалиптовых деревьях. Прекрасно лазают по деревьям многочисленные белки, соболи и другие куньи, некоторые медведи, а также многие кошачьи.

Скользить умеют очень разные животные. Неторопливо несет свой домик по ею же созданной слизистой дорожке улитка. Стремительно скользит на животе по плотному снегу житель Антарктиды пингвин. Прекрасные пловцы, эти нелетающие птицы ходят довольно медленно. Если по дороге на рыбную ловлю им встречается подходящий пологий склон, то с помощью скольжения они оказываются на берегу гораздо быстрее, чем пешком.

И, наконец, о тех, кому выпала нелегкая доля передвигаться в толще земли. Самые, пожалуй, известные среди них — кроты. Многим знакомо и сильное роющее насекомое из семейства сверчковых — медведка. Живущие по всему миру многочисленные дождевые и земляные черви не только прокладывают в почве протяженные ходы, но и значительно повышают ее плодородие за счет активного перекапывания и аэрации.


Двигательная система человека

«Движение — это жизнь», — заметил Вольтер. Действительно, человек приспособлен, а может быть, и приговорен природой к движению. Люди не могут не двигаться и начинают делать это осознанно уже на четвертом месяце после рождения — тянуться, хватать различные предметы.

Благодаря чему же мы перемещаемся в пространстве, бегаем, шагаем, прыгаем, ползаем, плаваем, совершаем каждый день многие тысячи разнообразных выпрямлений, сгибаний, поворотов? Обеспечивает все это костно-мышечная система, или опорно-двигательный аппарат. Он включает кости, связывающие их соединительные ткани и мышцы. Кости черепа, конечностей и туловища образуют твердый остов тела, или скелет (от греч. «скелетос» — буквально высохший). Мышцы и соединительно-тканные образования- хрящи, фасции, связки, сухожилия — мягкий остов, или гибкий скелет, человеческого тела. Твердый остов выполняет разные функции, главная из которых опорная: он удерживает в определенном положении все органы, принимает на себя всю тяжесть тела. И вместе с гибким остовом дарит нам способность двигаться. Кроме того, кости, мышцы, связки служат надежным панцирем для скрывающихся в теле внутренних органов и тканей.


Практическая работа. Работа в группах

Цель работы: определить среднюю скорость движения человека.
Приборы и материалы: секундомер, измерительный метр.
Задание: используя секундомер, и измерительный метр измерьте время, за которое исследуемый человек пройдет, пробежит определенное расстояние и по этим данным рассчитайте скорость движения человека.

Порядок выполнения работы:
1. Составить график перевода шагов в метры. С помощью измерительной ленты намечают дистанцию 20—50 м. При прохождении этой дистанции обычным шагом, считают количество шагов и строят график. На оси ординат отмечают в масштабе 2 см — 10 м — расстояние в метрах, на оси абсцисс в масштабе 2 см — 10 шагов — количество шагов. Проводят прямую через 0 и имеющуюся точку. Пример:

2. Измерить дистанцию в 20 м, 30 м, 40 м, 50 м.

3. Измерить время прохождение дистанции исследуемым человеком с начало пешком, затем медленным бегом, затем с максимальной скоростью.

4. По этим данным рассчитать среднюю скорость движения человека.

5. Результаты занесите в таблицу.

№ контрольной дистанция t, с S, м v, м/с v_{ср}, м/с
Пешком  20  
 30  
 40  
 50  
Медленный бег  20  
 30  
 40  
 50  
Быстрый бег  20  
 30  
 40  
 50  

Практическая работа. Работа в группах

Цель работы: определить скорость течения реки или ручья.
Приборы и материалы: секундомер, компас, измерительный метр, лодка или байдарка, спасательный жилет, страховка.
Задание: используя секундомер, и измерительный метр измерьте время, за которое исследуемый предмет проплывет по течению реки фиксированное расстояние и по этим данным рассчитайте скорость течения реки.

Содержание и метод выполнения работы.
Кровь Земли — это вода, а кровеносные сосуды — реки, ручьи и озера. Вода на Земле играет ту же роль, что кровь в человеческом организме, и, как недавно заметили ученые, структура речной сети очень похожа на структуру кровеносной системы человека. Именно вода, переходя из почвы в растения, из растений в атмосферу, стекая по рекам с материков в океаны и возвращаясь обратно с воздушными потоками, соединяя друг с другом различные компоненты природы, превращая их в единую систему. «Возница природы» — так назвал воду Леонарда да Винчи.

Реки несут свои воды в моря Мирового океана или замкнутые водоемы типа Каспийского или Аральского моря, восполняя потери воды океанов и морей на испарение. Процесс речного стока идет весьма неравномерно во времени и по территории.

История большинства государств, городов, деревень так или иначе связана с реками: по рекам передвигались путешественники, переселенцы и завоеватели, по ним проходили торговые пути; о них слагали песни и легенды. И сегодня реки играют огромную роль в жизни человечества несмотря на то, что многие из них оказались на грани экологической катастрофы.

Скорость реки. Реку можно условно разделить на три части — верхнее, среднее и нижнее течение. У всех рек они отличаются одинаковыми характерными особенностями. На верхнем участке, где река стекает с наиболее круглых в ее бассейне склонов, скорость течения велика, и река энергично размывает, углубляет русло, по которому она несет свои воды. Ниже уклон русла, и скорость течения реки уменьшается; в среднем течении река производит уже не такую сильную разрушительную работу. Здесь она несет те частицы, которые поступают из верховьев. В нижнем течении, где скорость реки еще меньше, переносимые ею песок и ил откладываются в русле.

Порядок выполнения работы:
1. Определите ширину реки. Для этого выберите на противоположном берегу ориентир (точка А) и две точки базиса, одна из которых находится напротив ориентира (см. рисунок). Далее, используя компас, определите азимуты на ориентир из двух точек базиса и измерьте базисное расстояние. По этим данным рассчитайте ширину реки.

2. Используя базис и установленные вешки, можно измерить скорость реки. Для этого по течению реки запускается легкий, не имеющий парусности предмет, например, наполовину заполненная водой пластиковая бутылка. Засекается время прохождения этого тела от одной вешки до другой. Такие измерения проводятся 3—4 раза. По этим данным рассчитывается скорость реки (скорость течения равна отношению базиса ко времени прохождения тела). Бутылку после исследования необходимо из воды вынуть.

3. Данные занесите в таблицу:

№ контрольной точки t, с S, м v, м/с v_{ср}, м/с
1    
2    
3    
4    

4. По данным измерения скорости течения реки сделайте вывод о характерной скорости течения.


Практическая работа. Работа в группах.

Цель работы: определить скорость ветра.
Приборы и материалы: секундомер, компас, измерительный метр.
Задание: используя секундомер, компас и измерительный метр рассчитать скорость ветра и его направление.

Содержание и метод выполнения работы.
Скорость и направление ветра могут быть самыми различными. Легкое дуновение означает, что скорость перемещения воздуха 1—3 м/с, свежий ветерок — от 5 до 10 м/с…

Шкала Бофорта для визуальной оценки скорости ветра:


Оставить комментарий
Сообщить об ошибке