Урок в 8-м классе по теме Коэффициент полезного действия человеческого организма


Данный урок проводится в 8-ом классе в конце изучения темы «Тепловые
явления». Тип урока – повторительно-обобщающий. Для проведения урока желательно
подготовить мультимедийный проектор, подключенный к компьютеру, для
демонстрации на большом экране таблиц (см. Пиложение1, Приложение 2). При отсутствии
возможности показа таблиц на большом экране возможна подготовка этих таблиц в
виде раздаточного материала на бумаге.

Цели:

  • обучающая
    – закрепить знания обучаемых по теме «Тепловые явления в живой природе»,
    объяснить их с точки зрения физической теории;
  • развивающая
    – развивать умение анализировать и обобщать результаты;
  • воспитательная
    – воспитывать у обучаемых учение работать самостоятельно, умение видеть
    взаимосвязь физических и биологических явлений, воспитывать бережное отношение
    к своему здоровью.

Ход урока

1. Организационный момент

  • приветствие
    учащихся,
  • отметить
    отсутствующих,
  • постановка
    целей и задач урока.

2. Повторение раннее изученного материала



Повторение понятий «удельная теплота сгорания топлива», «тепловая
машина», «полезная работа», «коэффициент полезного действия»; единиц измерения
количества теплоты.

3. Актуализация темы

Человек представляет из себя сложную биологическую машину, которая
работает, как и все во Вселенной, согласно законам физики. Процессы,
происходящие в живой природе, намного сложнее процессов в неживой природе,
поэтому когда мы будем рассматривать человека как биологическую машину, модели
будут крайне упрощенны. Сегодня мы с вами попробуем оценить коэффициент
полезного действия своего организма, рассматривая человека как тепловую машину;
сравним сколько энергии нам необходимо для того, чтобы жить и столько энергии
мы получаем  извне; поймем, живем ли мы для того, чтобы есть, или едим, для
того чтобы жить.

4. Основной материал урока

Все процессы, протекающие в человеческом организме, в конечном счете
сводятся к обмену веществ и неразрывно связанной с ним энергии. Все
механические движения, совершаемые человеком при ходьбе или выполнении физических
упражнений, вся его трудовая деятельность сопровождаются затратами энергии.
Источником энергии, используемой организмом, является пища.

Потребляемые нами пищевые продукты растительного и животного происхождения
в результате сложных биохимических реакций, протекающих в организме, окисляются.
При их окислении разрушаются связи, существующие между отдельными молекулами
пищевых веществ, и освобождается значительное количество энергии. Количество
энергии, освобождающейся при полном окислении единицы массы пищевых веществ в
организме человека, называется калорийностью пищи.

Внутренняя энергия, освобождающаяся при окислении пищевых продуктов в
организме, частично превращается в кинетическую энергию сокращения мышц,
частично в  энергию электрического тока  при работе центральной нервной системы
и затрачивается на выполнение механической и умственной работы, а частично
превращается в тепловую энергию и  теряется бесполезно. Отношение энергии,
затрачиваемой организмом на совершение физической и умственной работы, ко всей
энергии, освобождающейся при полном окислении пищевых продуктов, называется
коэффициентом полезного действия организма.

Ваше домашнее задание состояло в том, чтобы проанализировать один свой
день, записывая, что вы кушали и что вы делали в этот день. Сейчас вы,
используя свои записи и таблицы, изображенные на экране, сделаете расчет
энергии, полученной за счет пищи, и энергии, затраченной на вашу
жизнедеятельность. После этих расчетов попробуйте оценить каков  коэффициент
полезного действия вашего организма, используя формулу расчета КПД тепловой
машины. Дополнительным заданием будет расчет средней мощности за день, но при
этом вам придется воспользоваться переводом килокалорий в Джоули: 1 ккал = 4190
Дж.

5. Подведение итогов урока

Мы должны заботиться о своем организме как о механизме, требующем
внимания и ухода. Если мы будем заставлять его постоянно работать с повышенной
нагрузкой, то он быстро сломается и мы лишимся здоровья, которое нельзя купить ни
за какие деньги. Современные теории питания говорят, что человеку, живущему в
техногенном обществе, нужно гораздо меньше энергии чем человеку, занятому
тяжелым физическим трудом. Мы сегодня говорили о человеке, используя упрощенную
модель биологической машины, но любые модели позволяют делать правильные
выводы, хотя и с разной степенью точности. Получив результаты своих вычислений
попробуйте оценить правильно ли вы питаетесь, как нужно изменить ваш рацион,
чтобы энергия не тратилась бесполезно. Кому-то, наоборот, нужно увеличить калорийность
питания, чтобы не чувствовать постоянного недомогания.

В среднем человек расходует свою энергию довольно экономно; даже при
тяжелой мышечной работе его средняя мощность не превышает 200 Вт. Сравните ваши
рассчитанные значения с этой цифрой и сделайте выводы, достаточно ли разумно вы
обращаетесь со своим организмом.



Использованная литература



Е.А.Безденежных, А.Ф.Шевченко. Физика. М., «Медицина», 1978 г.




Следующий: