ЛЯХ В.П., Ростовская область

ИЗ ОПЫТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СВЯЗИ ПРЕПОДАВАНИЯ  ФИЗИКИ И БИОЛОГИИ

Этот материал впервые был представлен нами в журнале «Физика в школе», №3 за 1980 год, страницы 43 и 44.

        Многообразие проявлений физических явлений в живой природе открывает неограниченные возможности применения на уроках физики биологического материала. Формы использования последнего могут быть различными: показ опытов, слайдов, видеороликов,  приведение примеров из биологии в процессе объяснения или закрепления материала, подготовка учащимися и чтение на уроке или  во время внеурочной работы небольших рефератов. Возможность для этого есть при рассмотрении любой темы  курса.
         При изучении основ механики сообщаем или получаем в процессе решения задач значения скорости роста некоторых  растений, передвижения животных и т.д.Значения эти подчас очень интересны: например скорость меч-рыбы достигает 130 км\час (это в несколько раз больше скорости подводной лодки), сокол может развить скорость 360 км\час, гепард – 110 км\час, а  черепаха  передвигается со скоростью около 0,7 км\час, улитка и того меньше: 0,005км\час.  Интересны также механические  свойства тканей живых организмов: так, благодаря рациональному трубчатому  строению большеберцовой кости человека её  прочность на растяжение почти равна прочности чугуна. Отличными упругими качествами обладает мышечная ткань – эластичность мышц лучше, чем у некоторых видов резины. Энергетические возможности человеческого организма тоже способны удивить: мощность, скажем, развиваемая лучшими штангистами, сравнима с мощностью легкового автомобиля, а сердце человека, как подсчитано, в течение жизни совершает работу, достаточную, чтобы поднять на Монблан (высочайшая вершина Европы, высота 4810м) полный железнодорожный состав.
         Многими живыми организмами используются принципы гидродинамики. Например, совершенные гидродинамические устройства, приспособленные для передвижения, есть у морских звезд и ежей, офиур и других иглокожих. За счет повышения  давления жидкости происходит разгибание конечностей у пауков. Для некоторых существ особо важную роль играет явление  несмачивания, яркий пример тому – водомерка. На концах её ножек расположены не смачиваемые водой волоски, поэтому она не  проваливается под воду. Но если бы на её пути встретилась жидкость с меньшим, чем у воды поверхностным натяжением, то водомерка провалилась бы (это, к примеру, наблюдается, если на ее пути оказывается капля керосина или масла).
         Существуют животные, обладающие незаурядными аэродинамическими качествами, как пример можно назвать белку-летягу. Благодаря растяжимой складке между конечностями это животное может увеличивать площадь своего тела до 200 кв.см. Самки белки, увешанные детенышами, пролетают в воздухе до 15м. При этом они могут произвольно менять направление полета, поворачивать под прямым углом, делать петли и другие фигуры «высшего пилотажа».
          Не менее широко, чем механика «представлены» в живой природе и другие разделы физики. Например, многие животные используют свойство звука отражаться от препятствий. Собака, потерявшая зрение, уже через несколько дней приучается ориентироваться на слух и не натыкается встречные предметы.  Волнообразные движения рыбы в воде создают вокруг неё  уплотнения, являющиеся источником акустических волн. Отраженные от окружающих предметов, эти волны воспринимаются особым  органом чувств рыбы – боковой линией на ее теле. Это позволяет ей избегать препятствий.  С помощью звуковых волн  ориентируются птицы гуахаро, живущие на островах Карибского моря: они издают звуки с частотой 7000Гц. А летучие мыши  используют принцип эхолокации еще и для поисков пищи. Они способны не только засечь добычу, но и определить направление и скорость ее движения. Примерно такими же способностями обладают и дельфины. И мыши, и дельфины используют ультразвуки ( длина волны 8,25 – 1,65 мм, частота 40-200кГц). В зависимости от условий «локатор» животных работает в оптимальном  режиме: частота, длительность и частота следования его импульсов меняются. В процессе эволюции некоторые существа, например моль, служащая объектом промысла для летучих мышей, приобрели способность воспринимать эти  колебания с помощью  специального органа слуха.
          Много интересного таит в себе и «живое электричество». Известно давно, что раздражения, передающиеся по нервам, представляют собой импульсы электрического тока. Биотоки  существуют и в растениях. В природе встречаются целые подводные  «электростанции»:  африканский сом, американский угорь, морской скат. Напряжение электрического тока, вырабатываемого  сомами, достигает 400В, а угрями – 600В. Есть рыбы (их около 300 видов), способные вызывать слабые разряды (0,2 – 2В),  которые используются ими для ориентации. У нильского длиннорыла, например, есть специальный орган, чувствительный к  электричеству.  Вызывая до 300 разрядов в секунду, он создаёт поле, однородность которого нарушается при приближении  каких-либо предметов. Подобные органы позволяют многим находить добычу.
          Глаза многих живых организмов служат отличными оптическими приборами. Глаз баклана, например, обладает большой преломляющей способностью, позволяющей ему одинаково хорошо  видеть и рыбешку в воде, и орла в небе. Хорошо видят и в воде, и на суше тюлени и морские змеи. Глаза некоторых насекомых способны воспринимать даже ультрафиолетовые лучи. Некоторые  организмы обладают замечательной способностью светиться: цвет свечения бывает самым различным, а некоторые животные  испускают свет сразу 3-4 цветов. (Интересно,  что вся энергия при биолюминесценции переходит в свет). Приведенные примеры, понятно, только небольшая часть материала, который мы используем на уроках физики.
          Некоторые свойства живой природы можно продемонстрировать с помощью демонстрационного эксперимента. Так, известно, что сок растений представляет собой слабый электролит. Рассказывая об устройстве гальванического элемента, показываем опыт: в корнеплод редиса или редьки (еще лучше в плод лимона) втыкаем железный (лучше полоску цинка от  батарейки) и медный прутики и соединяем их с гальванометром, при этом прибор показывает наличие тока в цепи. Говоря о  капиллярности, демонстрируем срез ветки, заранее поставленной в подкрашенную воду. Иногда используем видеофрагменты по биологии.
          Мы рассказываем учащимся и о физико-технических воздействиях на живые организмы. Это не только способ  осуществления межпредметной связи, но и один из путей пропаганды техники безопасности и правил гигиены. Материал, который можно применить для этой цели, весьма обширен. Во-первых это сведения о вредных воздействиях на организм и способах  защиты от них. Сообщаем, например, о влиянии на человеческий организм вибрации, шумов, ультра- и инфразвуков, электрического поля  тока, электромагнитных излучений (в частности речь идет о мобильных телефонах, компьютерах), радиации, о том, какие  принимаются меры  для ослабления нежелательных последствий такого влияния. Во-вторых, это материалы о целенаправленном  воздействии на живые организмы и растения с научными, селекционными и  другими целями. Ультразвук, скажем, используют в медицине для разрыхления уплотненных тканей, рассасывания рубцов и солевых отложений в суставах, в то же время его   применяют для соединения сломанных или рассеченных костей, для диагностики. Ультразвуковая пила – один из современных  хирургических инструментов. При обработке ультразвуком семян картофеля, гороха и некоторых других растений увеличиваются их всхожесть, урожайность. Ультразвуком стерилизуют продукты. Велико биологическое воздействие и электричества. Наличие в воздухе отрицательных ионов улучшает состояние больных, снижает кровяное давление. Обнаружено, что бактерии погибают в электрическом поле напряжением 2000В, поэтому, помещая в такое поле легкопортящиеся пищевые продукты (мясо, масло), дольше сохраняют их свежесть.
          Действующий стандарт содержания учебных программ по физике предусматривает ознакомление учащихся с проблемами  охраны природы. Поэтому мы придаём особое значение сообщению школьникам экологических знаний. Рассказывая ученикам о важных направлениях, осуществляемых в нашей стране мероприятий по охране природы, создании электромобилей, развитии  гиротранспорта, проектировании новых топливных элементов и солнечных батарей, работах в области снижения токсичности имеющихся машин, проектировании двигателей, работающих на спирте, жидком газе, продуктах переработки растений. Эти и многие другие материалы мы используем на уроках физики и внеклассных занятиях.

Некоторые способы повышения плодородия почв (ролик)

Главная      Публикации      Карта сайта       Список статей          Материалы для урока