Молекулярно-кинетическая теория и живая природа

Основная задача:

Применение знаний, полученных на уроках физики для объяснения явлений, изучаемых на уроках биологии.

План урока:

1. Вступление учителя

2.Сообщения учащихся:

-Как растения пьют воду?

- Капиллярные явления в питании растений.

- О роли диффузии в процессах дыхания.

3. Обсуждение и решение качественных задач.

4. Подведение итогов урока.

Вступление учителя

Известный американский физик Р.Фейнман задал вопрос

«Какое утверждение ,составленное из наименьшего количества слов, содержало бы наибольшую информацию для передачи грядущим поколениям, если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались уничтоженными?... »

И сам ответил:

«Это атомная гипотеза: все тела состоят из атомов-частиц, которые находятся в непрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии , но отталкиваются , если одно из тел плотнее прижать к другому. В этой фразе содержится огромная информация о мире»

Молекулярно-кинетическая теория – одна из фундаментальных научных теорий, утверждающая древнюю научную идею- идею о дискретности вещества. Она является основой для объяснения многих физических, химических, биологических явлений, без нее не может обойтись ни одна из естественных наук.

А КАКУЮ РОЛЬ ИГРАЕТ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПРИ ОБЪЯСНЕНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ?

2. Выступление по теме «Диффузия в живой природе»

К.А.Тимирязев: «Будем ли мы говорить о питании корня за счет веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы или питания одного за счет другого, соседнего,- везде для объяснения мы будем при бегать к тем же причинам: диффузии».

Движение веществ из области с более высокой концентрацией в область с более низкой называют движением по градиенту.

Диффузия всегда происходит по градиенту.

Основную роль для диффузионных процессов в живых организмах играют мембраны, находящиеся на поверхности клеток, клеточных ядер и вакуолей и обладающие избирательной проницаемостью. Диффузия воды через эти мембраны называют осмосом. Осмос вызывает передвижение воды из раствора, имеющего высокий водный потенциал, в раствор с низким водным потенциалом.

Более концентрированный раствор имеет более высокое осмотическое давление. Осмотическое давление в клетках растений достигает примерно

500000-1000000 Па.

Демонстрация опыта по осмотическому давлению

Выступление по теме «Капиллярные явления»

Демонстрация опыта с сообщающимися сосудами и сравнение с капиллярными трубками.

В соответствии с терминологией Реннера (1915) существуют два механизма поглощения воды: активное поглощение и пассивное, которое обеспечивает бóльшую часть поглощения воды древесными растениями. Необходимо подчеркнуть, что всякое поглощение воды происходит по градиентам водного потенциала. Различие между активным и пассивным поглощением заключается в способе создания этих градиентов.

При рассмотрении капиллярных явлений следует подчеркнуть роль в биологии, так как большинство растительных и животных тканей пронизано громадным числом капиллярных сосудов. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с дыханием и питанием организма, вся сложнейшая химия жизни, тесно связанная с диффузионными явлениями

Выступление по теме «Роль диффузии в процессах дыхания».

Дыхание – перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь его покровы – происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности соприкосновения тела и окружающей среды, и тем толще и плотнее покровы тела.

Основные физические требования к этим органам – максимум поверхности и минимум толщины и увлажненность покровов. Первое достигается многочисленными разветвлениями или складками (легочные альвеолы, бахромчатая форма жабр).

У человека в дыхании принимает участие вся поверхность тела. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе. На этих участках кожи может поглощаться кислорода на 28%, а выделяться углекислого газа на 54% больше, чем в легких. Во всем дыхательном процессе участие кожи ничтожно по сравнению с легкими, т.к общая поверхность легких 700 млн., альвеол, микроскопических пузырьков составляет около 90-100 м кв., а площадь поверхности кожи человека около 2 м кв., т.е в 45-50 раз меньше.

Грудная клетка расширяется, легкие растягиваются и газы, находящиеся в легких, изотермически расширяются.

Поскольку объем газов увеличивается, их давление уменьшилось и стало меньше атмосферного в соответствии с законом Бойля- Мариотта. Поэтому наружный воздух во время вдоха поступает в легкие.

Затем межреберное мышцы расслабляются, грудная клетка под воздействием силы тяжести возвращается в начальное состояние, а объем грудной клетки и легких уменьшается. Давление воздуха , вошедшего в легкие при вдохе, увеличивается и становится больше атмосферного , а воздух , обогащенный углекислым газом, выводится наружу, т.е. происходит выдох

По ходу выступлений докладчиков учащиеся класса выполняют задания .

1. ……-- перемешивание газов, жидкостей и твердых тел при непосредственном контакте.

2. Направленное движение низкомолекулярных соединений через

неполунепроницаемую мембрану называется-……………………..

3. Чем …………концентрация раствора, отделенного мембраной, тем………..возникает в

нем давление, называемое ………………

4. Давление содержимого клетки на клеточную оболочку называют ……….

5. При испарении…………………….тургорное давление.

6. Высота подъема жидкости в капиллярах тем……….., чем ………их диаметр.

7. Объясните механизм легочного дыхания ( используя закон Бойля- Мариотта)

- Грудная клетка расширяется , газ в легких изотермически…………………

Поскольку объем газов …………………….их давление………………………

и станет меньше атмосферного.

Поэтому наружный воздух во время вдоха …………………………в легкие.

- Грудная клетка под воздействием силы тяжести возвращается в первоначальное состояние, а объем грудной клетки и легких………………….

Давление воздуха, вошедшего в легкие при вдохе………………………………

И становится …………………………..атмосферного, а воздух, обогащенный углекислым газом, выводится наружу, т.е. происходит выдох.

3. Обсуждение и решение качественных задач.

1. Как вы понимаете этот текст с точки зрения знаний о составе живого вещества и о роли воды в живой природе?

Говорят , что на восемьдесят процентов

Из воды состоит человек.

Из воды- добавлю- родных его рек,

Из воды – добавлю- дождей, что его напоили.

Из воды – добавлю- из древней воды родников,

Из которых его и деды и прадеды пили…

2. Почему альпийские растения низкорослы? Почему во всех частях этих растений сахара накапливается больше, чем у таких же растений, находящихся не в альпийской зоне?

3.В низовьях Днестра и Дуная живет умбра, или рыба – евдокша. Дышит она не так, как другие рыбы. Плавательный пузырь у нее связан с глоткой. Высунувшись из воды, рыба набирает воздух в пузырь, который густо оплетен кровеносными сосудами. Из пузыря кислород проникает в кровь. Воздух, насыщенный углекислым газом, рыба выталкивает через рот. Чем объяснить такие изменения в органах этой рыбы?

4.Какие физические процессы играют роль при проживании привоя к дикому дереву?

5.Почему перед заморозком рассаду помидоров , огурцов следует обильно полить? Температура над влажной почвой меняется медленнее.

6.Почему в резиновой одежде трудно переносить жару? Резиновая одежда препятствует испарению.

4. Подведение итогов урока.

Законы физики действуют и в живой природе. Однако нужно помнить , что биологический объект- не только физическое тело, но и часть живой природы; он находится на более высоком уровне организации материи .

Поэтому мы изучаем физику, биологию, химию, экологию, географию, хотя они все изучают Природу.