ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ С ВАЛЕОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ (7-11 класс)

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №5 имени Ю.А.Гагарина

г.Тамбова

ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ С ВАЛЕОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ.

для 7-11классов

подготовил

учитель физики

Шубин Александр Николаевич

г.Тамбов

2013

Методические рекомендации по физике на тему:

«Физика и валеология»

Предисловие

Здоровье человека — тема для разговора достаточно актуальная для всех времен и народов, а в XXI веке она становится первостепенной. Состояние здоровья российских школьников вызывает серьезную тревогу специалистов.

Среди причин, которые привели здоровье детей к плачевному состоянию, названы плохая наследственность, вредное влияние окружающей среды и условий жизни, как в семье, так и в образовательных учреждениях: недостаточное освещение рабочих мест, перегруженность основными и дополнительными занятиями, неблагополучие психологического климата школьных коллективов.

Все выше перечисленные факторы и многие другие приводят к тому, что на сегодняшний день только одного из десяти школьника можно признать здоровым. Следовательно, нам педагогам, необходимо применение здоровьесберегающих технологий и методик на своих уроках, направленных на воспитание элементарной культуры отношения к своему здоровью, формированию потребности умения и решимости творить свое здоровье.

Цель здоровьесберегающих образовательных технологий обучения

— обеспечить школьнику возможность сохранения здоровья за время обучения, сформировать у него знания, умения, навыки по здоровому образу жизни, научить использовать полученные знания в повседневной жизни.

На уроках физики необходимо поддерживать у школьников интерес к изучаемому материалу, их активность на протяжении всего урока, в то же время надо учитывать уровень усталости детей, стараться не причинить вред здоровью. Включение в уроки элементов здоровьесберегающих технологий делает процесс обучения интересным и занимательным, создаёт у детей бодрое, рабочее настроение, облегчает преодоление трудностей в усвоении учебного материала, усиливает интерес к предмету. Задачи так же повышают мотивацию ученика. Так подобрал по разным разделам физики задачи и задания здоровьесберегающего характера. Задачи, по здоровьесберегающей тематике составлены с учетом каждого раздела физики и должны органически встраиваться в содержание урока, не противоречить его целям. Вносимые содержательные элементы, дополнительная информация должна быть компактной по объему и подчиняться в смысловом отношении основному содержанию урока, темы, раздела, предмета в целом. Сумму знаний о здоровье, позволяющих освоить навыки здорового образа жизни, которые получает студент. В этом и заключается творческая задача педагога.

Цели методических рекомендаций: Создание условий, обеспечивающих здоровье сберегающий и развивающий личностно-ориентированный учебный процесс. Помочь ученику сохранить свое здоровье и обучить его здоровому образу жизни. Вызвать интерес к самопознанию и самосовершенствованию.

Физика – это наука, которая имеет большие возможности в обучении учащихся здоровому образу жизни.

В соответствии с целями были поставлены следующие задачи:

-выявить сущностные характеристики ценностного отношения к здоровому образу жизни, определить критерии и уровни сформированности у ученика данного личностного образования;

-обосновать модель процесса формирования у ученика отношения к здоровому образу жизни как профессиональной ценности;

-разработать задачи по всем разделам физики;

-пропаганда преимуществ здорового образа жизни;

-создание условий для формирования основных мыслительных операций учащихся, развитие продуктивного творческого мышления;

-формирование общих приемов и способов интеллектуальной и практической деятельности при решении задач;

-создание условий для развития самостоятельности мышления, способности к самореализации;

-развитие физического мышления, научного мировоззрения ;

-формирование познавательного интереса к предмету;

-формирование умений и навыков, необходимых для сохранения и укрепления здоровья;

Ученики должны знать.

Понятия: внутренняя энергия, количество теплоты, диффузия, влажность воздуха, насыщенный пар, давление жидкостей и газов, электрическое поле, импульс тела, радиоактивность, глаз и зрение, линзы, ускорение, тепловое движение частиц, электрический ток, атом, ядерные реакции, электромагнитная индукция, работа и мощность, КПД механизма, закон Гука.

Ученики должны уметь.

Решать задачи с применением формул по разным разделам, а также качественные задачи, иллюстрирующие основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества; на закон Паскаля; на зависимость архимедовой силы от плотности жидкости; на уравнение Менделеева-Клапейрона. Уметь применять связь скорости движения молекул и температуры тела для объяснения таких физических явлений как диффузия. Измерять и вычислять физические величины: время, путь, скорость, ускорение. Определять практически и рассчитывать амплитуду, период, частоту колебательного движения; рассчитывать скорость распространения и длину волны.

Включаю также в программу вопросы, связанные с физикой человека, что позволяет продвинуться по пути познания самих себя, лучше понять природу человека и его возможностей.

Так при изучении диффузии важно объяснить , что на пашне и вблизи от нее нельзя сжигать мусор, поскольку в золе и дыму содержится диоксины (они настолько ядовиты, что рассматриваются как эквивалент боевых отравляющих веществ), которые затем благодаря различным процессам, в том числе и диффузии, распространяются в земле и в воздухе. Материал о диэлектриках можно дополнить сообщение о том, что огромная потенциальная и иногда реализующаяся опасность содержится в обыкновенных транспортных маслах: они и сами по себе несут угрозу здоровью человека, а при определенных условиях превращаются в диоксины. Последние разносторонне поражают организм.

«Мой дом - моя крепость»,- гласит популярная английская пословица. В своем доме каждый человек должен быть уверенным в том, что ничто не угрожает его здоровью. Однако для этого надо знать, какие именно могут возникнуть опасности и как их избежать. Например:

1.Акустический фон – ухудшение здоровья в случае превышения шумовым фоном 20-30 дБ и наличия в нем инфра- и ультразвуков. Шум вызывает у человека раздражение, бессонницу, ослабляет слух. Возникает вследствие работы транспортных магистралей, промышленных предприятий, громко звучания музыки.

2.Электромагнитные волны-ухудшения здоровья человека их излучают линии электропередач, электропроводка, радио-и телеаппаратура.

Так же содержание урока имеет отношение к здоровью. Например, для тем, входящих в программу физики:

Смачиваемость

ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ С ВАЛЕОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ.

Механика.

Основы кинематики и динамики.

1. В спорте используют тренировочные дорожки, движущиеся относительно Земли. С какой скоростью спортсмен должен бежать по такой дорожке, чтобы относительно врача, стоящего рядом, он был в покое?

Ответ. С такой же скоростью, но в обратном направлении.

2. Сердце качает кровь с такой силой, что каждой клетке крови нужна всего одна минута, чтобы пробежать путь по телу. Какое расстояние пробегает за сутки кровяная клетка, если рост школьника 145 см?

Ответ. 345,6 м

3. С какой наибольшей скоростью должен идти под дождем человек, чтобы дождь не попадал на ноги, которые могут промокнуть, если он держит зонт на высоте 2 м так, что край его выступает вперед на 0,3 м? Капли дождя падают вертикально со скоростью 8 м/с.
   Ответ. 1,2 м/с.

Законы сохранения в механике.

Механическая работа и мощность.

4. Пуская кровь заболевшему матросу, корабельный врач Р.Майер обратил внимание на необычайно алый цвет венозной крови. Его наблюдения показали, что в жарких странах венозная кровь гораздо светлее, чем в северных. Как этот факт помог Майеру в открытии закона сохранения и превращения энергии?
   Ответ. Алый цвет венозной крови обусловлен тем, что в тропиках человек потребляет меньше кислорода – для поддержания процессов жизнедеятельности, нормальной температуры там нужно меньше энергии.

5. Нагруженный рюкзаком альпинист поднимается за день на высоту 2000 м. Масса альпиниста (вместе с рюкзаком и одеждой) 100 кг. Человеческий организм, получая энергию при питании, способен превратить в механическую работу не более 25% полученной энергии. Пищевой рацион за дни, проведенные в лагере, составляет 8×10⁶ Дж/день. Во сколько раз следует увеличить дневной пищевой рацион в день восхождения? Можно ли соответственно снизить пищевой рацион при спуске, когда альпинист быстро теряет потенциальную энергию?
   Ответ. 8×10⁶ Дж.

6. Во время тяжелой физической работы сердце человека сокращается до 150 раз в минуту. При каждом своем сокращении оно совершает работу, равную поднятию груза массой 0,5 кг на высоту 0,4 м. Определите мощность, развиваемую сердцем в этом случае.
   Ответ. 4,9 Вт.

Механические колебания и волны.

7. Длина слухового прохода уха человека (следовательно, и длина резонирующего в нем воздуха) составляет 2,7 см. Определите частоту звука, при которой слышимость будет наилучшей.
   Ответ. 244 Гц.

8. Для борьбы с уличным шумом (уличный шум составляет 70 дБ) в стенах высотных зданий в Москве вмонтирован асбестоцементно-пористый материал. Почему это препятствует проникновению звука в здание? (громкость 130 дБ ощущается кожей и вызывает ощущение боли).
   Ответ. Асбестоцементно-пористый материал – неоднородное тело и сильно рассеивает звуковые волны.

Молекулярная физика.

Диффузия.

9. На каком явлении основан процесс проникновения молекул кислорода из органов дыхания в кровеносные сосуды?

Ответ. На явлении диффузии.

10. Как мамы обычно догадываются, что их ребенок курил, даже если он пожевал жевательную резинку?
    Ответ. Табачный дым благодаря диффузии, хорошо смешивается с воздухом и проникает в волосы, одежду. А самое страшное – в легкие, затем в кровь, мозг, лимфу.

11. Почему угарный газ быстрее проникает в организм, чем кислород?

Ответ. Диффузия в газах происходить быстрее.

Уравнение состояния идеального газа.

Изопроцессы в газах.

12. В батискафе содержится 4,2 кг воздуха при давлении 10⁵ Па и температуре 17⁰ С. На сколько времени хватит этого воздуха человеку, если в минуту он потребляет 750 см³? Молекулярная масса воздуха считайте равной 29×10^-3 кг/моль.
    Ответ.t=77 ч.

13. Радоновые ванны, применяемые для лечения, содержат 1,8×10⁶ атомов радона в 1 дм³ воды. На сколько молекул воды приходится один атом радона в лечебной ванне?
    Ответ: На 1,85×10¹⁹ молекул.

14. Сколько молекул ртути содержится в 1 м³ воздуха в помещении, зараженном ртутью, при температуре 20⁰С, если давление насыщенного пара ртути при этой температуре 133 мПа?
    Ответ. 3,29×10¹⁹ молекул.

15. Почему нагретая медицинская банка «присасывается» к телу человека?

Ответ. Это связано с атмосферном давлением.

Свойства жидкостей.

(Поверхностное натяжение. Смачивание и капиллярность. Тепловое расширение твердых тел)

16. В теле взрослого человека имеется до 160 млрд. капилляров. Благодаря этому каждая клетка через тканевую жидкость снабжается необходимыми питательными веществами и кислородом. Смачивает ли кровь стенки капилляров?
    Ответ. Не смачивает.

17. Почему шелковый платок не так хорошо вытирает пот, как полотняный?

Ответ. Шелковый платок не смачивает пот.

18. Зубные врачи не рекомендуют есть очень горячую пищу. Почему?
    Ответ. Различные части зуба имеют разные коэффициенты расширения. При резком нагревании зуба в нем возникают напряжения, которые могут вызвать трещины в эмали.
    
    

Насыщенный пар. Влажность воздуха.

19. Врачи для исследования горла или зубов иногда вводят в рот пациента зеркальце. При этом зеркальце предварительно нагревают несколько выше 37⁰С. Зачем?
    Ответ. Чтобы выдыхаемый человеком насыщенный пар не конденсировался на зеркальце.

20. Почему сильная жара труднее переносится в болотистых местах, чем в сухих?
    Ответ. В болотистой местности относительная важность велика, испарение пота происходит медленно и организм человека перегревается.

21. Нормальным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40% до 60%. Что происходит, когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем тело человека?

Ответ. Малое испарение и организм может перегреться.

22. Какое значение имеет для организма выделение пота?
    Ответ. Выделение пота и испарение его предохраняет организм от перегрева.

23. Почему кожаная, резиновая, клеенчатая и синтетическая одежда затрудняет регулировку температуры тела?

Ответ. Не происходит испарение и организм перегревается.

Внутренняя энергия. Количество теплоты. Способы передачи теплоты.

24. В медицинской практике часто используются согревающие компрессы, грелки, кварцевые лампы, а также массаж. Какие способы изменения внутренней энергии при этом используются?

Ответ. Теплопроводность, излучение, механическая работа.

25. Нормальная температура тела человека около 37⁰С. Почему же человеку не холодно при 25⁰С и очень жарко при 37⁰С?
    Ответ. Тело человека непрерывно выделяет некоторое количество теплоты, которое отдается окружающему воздуху. При температуре воздуха, близкой к 37⁰С, процесс теплопередачи замедляется, и в теле человека образуется избыточная теплота.

26. Известно, что при тяжелой физической работе человек выделяет пот объемом около 10 л. Какая масса воды может быть нагрета от 40⁰С до 100⁰С за счет той тепловой энергии, которая затратилась на испарение пота объемом 10 л? (L_пота=24,36×10⁶ Дж/кг; L_воды=22,6×10⁶ Дж/кг; для приблизительных расчетов можно L_пота и L_воды считать одинаковыми)
    Ответ. m_воды =90 кг приблизительно.

27. После взрыва атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки было замечено, что люди, одетые в белую (и других светлых тонов) одежду, получили менее сильные ожоги, чем одетые в темное. Чем это объясняется?

Ответ. Светлая одежда отражает излучение.

Давление жидкостей и газов. Атмосферное давление.

28. На тело человека, площадь поверхности которого при массе 60 кг и росте 160 см примерно равна 1,6 м², действует сила 160 000 Н, обусловленная атмосферным давлением. Каким же образом выдерживает организм такие огромные нагрузки?
    Ответ. Это достигается за счет того, что давление жидкостей, заполняющих сосуды тела, уравновешивает внешнее давление.

29. Почему для водолаза быстрый подъем очень опасен?
    Ответ. На глубине при большом давлении в крови человека растворяется много воздуха. При подъеме водолаза давление подает, и воздух начинает бурно выделяться из крови; его пузырьки могут закупорить сосуды, что приводит иногда к серьезным заболеваниям.

30. Ученик подсчитал, что за истекшие сутки масса воздуха, прошедшего через его легкие, составляет 15 кг. Какой объем при нормальном давлении и температуре занимает воздух, прошедший через легкие ученика? Сравните этот объем с объемом воздуха, заполняющего вашу комнату.
    Ответ. 11,6 м³

31. Почему на высоких горах действие суставов человека нарушаются: конечности плохо «слушаются», легко подвергаются вывихам?
    Ответ. Атмосферное давление способствует более плотному прилеганию суставов друг к другу. С уменьшением атмосферного давления связь между костями в суставах уменьшается, в результате чего конечности плохо «слушаются» и легко подвергаются вывихам.
    
    

Электродинамика

Электрическое поле. Постоянный ток.

32. Потенциал конвейерной ленты при клейке галош достигает 8000 В. Работницы, сидящие на деревянных скамейках во время работы, касаются ленты руками и получают заряд. Считая емкость тела работницы равной 25 пФ, определите заряд, сообщаемый ее телу.
    Ответ. ≈ 2×10^-7 Кл.

33. Рассматривая жировую оболочку нерва в качестве плоского конденсатора с площадью обкладки 1 см², толщиной 2 мкм и ε=49, рассчитайте его емкость.
    Ответ. 25 пФ.

34. При франклинизации больного между электродами за время одной процедуры лечения (10 мин) проходит заряд 1,6∙10^-2 Кл. Определите среднюю силу тока.

Ответ.9,6А.

35. Почему при электромонтажных работах, производимых под напряжением необходимо иметь обувь на резиновой подошве и резиновые перчатки?

Ответ. Так как резина является непроводниками электричества.

36. При лечении электростатическим душем к электродам электрической машины приложена разность потенциалов 10⁵ В. Определите заряд, который проходит между электродами за время одной процедуры, если известно, что электрическое поле совершает при этом работу, равную 1800 Дж.
    Ответ. 0,018 Кл.

Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.

37. При общей гальванизации больного (лечении постоянным током) в течение 20 мин поддерживалась сила тока 0,5 мА. Какое количество положительных ионов образовалось в электролите, если все ионы одновалентны?
    Ответ. N=375.

38. При ионогальванизации больного в течении 15 мин поддерживался ток 16 мА. Прокладка под положительным электродом была смочена раствором хлористого кальция, а под отрицательным – раствором йодистого калия. Какое количество калия и йода было введено в организм больного в процессе ионогальванизации, не учитывая, что некоторая доля тока переносится другими ионами?
    Ответ. m_k≈6,2×10^-6кг; m_i≈2×10^-5кг.
    
    

Геометрическая оптика.

39. Пациент при проверке зрения четко видит буквы на расстоянии 0,16 м от глаза. Определите недостаток его зрения. Какой оптической силы очки ему требуются?
    Ответ. Близорукость; D =2,25 дптр.

40. Близорукий человек лучше всего различает мелкий шрифт, расположенный на расстоянии d=15 см от глаза. Какие очки для чтения нужны этому человеку?
    Ответ. D =-2, 7 дптр.

41. На сколько изменяется оптическая сила нормального глаза человека, если он переводит глаза от книги, которую читал, на рисунок, висящий на стене на расстоянии 2 м от глаза?
    Ответ. На 3,5 дптр

42. При работах под водой строители должны надевать двояковыпуклые очки. А при работе в герметической маске с плоским стеклом такие очки не нужны. Почему?
    Ответ. При работе под водой из-за ее большого давления деформируются глаза, и изображение предмета оказывается за сетчаткой (как у дальнозоркого человека). При работе в маске давление на глаза изменяется незначительно.

43. Если человек видит радужные кольца в чистом воздухе вокруг источника света, то доктора считают это признаком помутнения прозрачных сред глаза (началом возникновения катаракты). Почему?
    Ответ. Свет, проходя мутную среду, дает дифракционную картину.

44. Во время хирургических операций тень от руки хирурга закрывает операционное поле. Как устранить такое неудобство?
    Ответ. Надо установить несколько ламп.

45. Почему нелегко вдеть нитку в иголку, если смотреть одним глазом?
    Ответ. Зрение одним глазом не обеспечивает правильной оценки расстояний.
    
    

Излучение и спектры.

46. Почему при рентгенодиагностике желудка больному дают «бариевую кашу»?
    Ответ. Соли бария, хорошо поглощая рентгеновские лучи, делают видимыми мягкие ткани человека (желудка) на экране, чувствительном к рентгеновским лучам.

47. Для чего врачи-рентгенологи пользуются при работе перчатками, фартуками и очками, в которые введены соли свинца?
    Ответ. Свинец и соли свинца поглощают рентгеновские лучи.

48. При каком свете (дневном, электрическом или свете керосиновой лампы) быстрее утомляются глаза при работе? (При прочих равных условиях)
    Ответ. При свете керосиновой лампы, так как спектр ее света отличается от солнечного.

49. Пожарники носят на голове металлические блестящие каски. Чем это вызвано?
    Ответ. Каски служат для защиты от механических воздействий во время пожара, а также для защиты от интенсивного инфракрасного излучения.

50. Для чего спецодежду сталеваров и мартенщиков покрывают специальным металлическим слоем?
    Ответ. Для отражения излучения, особенно инфракрасного.

51. Какие ультрафиолетовые лучи – длинно-, средне- или коротковолновые – оказывают вредное биологическое действие на живой организм?
    Ответ. Коротко- и средневолновые. При длине волны менее 265 нм гибнут некоторые микроорганизмы.
    
    

Световые кванты. Действие света.

52. Для уничтожения микробов в операционных используют бактерицидные лампы. Подсчитайте энергию кванта света такой лампы, если длина волны ее излучения λ=0,25×10^-6 м. Какое действие света проявляется в этом случае? Почему видимый свет не оказывает бактерицидного действия?

Ответ.79,2×10²⁰

53. Вызовет ли световое ощущение у человека электромагнитное излучение, частота колебаний которого 10¹⁴ Гц? 10¹⁵ Гц?
    Ответ. Электромагнитные излучения с частотами 10¹⁴ Гц и 10¹⁵ Гц не вызовут у человека световых ощущений, потому что человек воспринимает частоты в диапазоне 3,8×10¹⁴ -7,8 ×10¹⁴ Гц.

54. Тренированный глаз, длительно находящийся в темноте, воспринимает свет с длиной волны 500нм при мощности не менее 2,1× 10^-17 Вт. Сколько фотонов в секунду попадает в этом случае на сетчатку?
    Ответ. 53 фотона.
    
    

Радиоактивность.

55. При облучении в реакторе стабильный кобальт превращается в радиоизотоп : . испытывает β-распад, превращаясь в никель . Найти энергию γ-излучения образовавшегося ядра , используемого для лечения раковых опухолей.
    Ответ: 1,25 МэВ.

56. Предельно допустимая доза общего облучения для человека равна 0,05 Гр в год. При одном флюорографическом обследовании доза облучения составляет 0,0076 Гр. Выкуривающий 20 сигарет в день получает облучение 1,52 Гр. Какому количеству рентгеновских снимков это соответствует?
    Ответ. 200 снимков (1 сигарета – 10 снимков).

57. Больному ввели внутривенно 1 см³ раствора, содержащий искусственный радиоизотоп натрия активностью 2000 Бк. Активность 1 см³ крови, взятой через 5 часов оказалась 0,27 Бк. Найти объем крови человека.
    Ответ. V≈6000 см³.

58. В состав табачного дыма входят радиоизотопы свинца, висмута, полония (). Известно, что ядро образовалось после двух последовательных β-распадов. Из какого ядра получился радиоизотоп полония?
    Ответ. Радон .

59. Почему стронций – 90 считается наиболее опасным радиоактивным элементом для живого организма?
    Ответ. Период полураспада стронция – 90 равен 28 лет. Откладываясь в костях животных и человека, он вызывает тяжелые недуги.
    
    

Токи высокой частоты.

60. Какая сила тока низкой частоты опасна для жизни человека? Почему?
    Ответ. Сила тока низкой частоты более 50 мА опасна для жизни человека, т.к. при прохождении тока через ткани, амплитуда ионов тканей может превысить пределы прочности тканей, поэтому возникает болевое ощущение, которое может привести к микроразрывам тканей.

Список использованной литературы

1. Алимов Т.М. Сборник заданий по математике на тему здоровья 5-9 классы, 2001г.

2. Балашов М.М. О природе. М.: Просвещение, 1991г.

3. Глухов Н.Д.Задачи, упражнения и лабораторные работы по физике. М.: Высшая школа, 1989г.

4. Городецкий Д.Н., И.А. Пеньков. Проверочные работы по физике. Минск. Высшая школа, 1987г.

5. Дик Ю.И., Турышев И.К. Межпредметные связи курса физики в средней школе. М.: Просвещение, 1987г.

6. Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии и биологии. М. Просвещение, 1986г.

7. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. М.: Просвещение, 1988г.

8. Лукашик В.И. Сборник вопросов и задач. М.: Просвещение, 1988г.

9. Малов Н.Н. Задачи по физике. М.: Просвещение, 1968г.

10. Низамов И.М. Задачи по физике с техническим содержанием: Под ред. А.В. Перышкина.-2-е изд., перераб.-М.: Просвещение, 1980г

11. Рябоволов Т.И. Сборник дидактических заданий по физике. Под ред. П.И. Самойленко-М.: Высшая школа, 1990г.

12. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. М.: Просвещение, 1972г

13. Фадеев А.В., П.И. Самойленко. Дидактические материалы по физике. М.: Высшая школа, 1988г.

14. Цедрик М.С. Сборник задач по физике. Минск.: Высшая школа, 1976г.

15. Шаскольская М.П., Эльцин И.А. Сборник избранных задач по физике. Под рад. С.Э. Хайкина. М.: Наука, 1969г.