Анализаторы. Аналитические цепи

Тема: Анализаторы. Аналитические цепи.

На данном занятии мною рассматривается система деятельности анализаторов на примере зрительного анализатора.

Цель занятия: изучить и комплексно оценить функционирующие аналитические цепи и их роль в восприятии человека на примере зрительного анализатора

Задачи:

раскрыть значение и особенности строения зрительного анализатора человека, зрительных ощущений и восприятия;

углубить знания о строении и функции глаза как оптической системе;

продолжить формирование навыков работы учащихся с различными источниками информации, навыков экспериментальной работы, работы в группе.

Тип занятия: ознакомительный.

Вид занятия: практикум на основе интерактивно - деятельностной технологии.

Оборудование: таблица «Зрительный анализатор», влажный препарат «Глаз крупного млекопитающего», разборная модель глаза.

Ход занятия.

1. Вступительное слово учителя.

Способность ощущать и двигаться – это два основных свойства всех живых организмов от простых до самых сложных. Человек воспринимает окружающий мир при помощи сенсорных систем – специализированных частей нервной системы, которые включают органы чувств, отходящие от них нервные волокна и клетки центральной нервной системы.

Каждая сенсорная система получила название по тому виду сенсорной информации, для восприятия которого она специально приспособлена. Мы воспринимаем зрительные, слуховые, осязательные, вкусовые и обонятельные стимулы, а также силу тяготения, информация о которой обеспечивает нам чувство равновесия. Другие, менее ясные ощущения позволяют нам контролировать положение конечностей и их отдельных частей, что даёт возможность точно управлять движениями.

Каждая сенсорная система различает одно или несколько качеств воспринимаемого сигнала: мы видим цвета и их яркость, мы слышим тембр и высоту звука, чувствуем кислый, сладкий или солёный вкус.

Таблица 1

Основные категории в области сенсорных процессов – функция и качество стимула.

Мозг каждый миг получает разнообразную информацию: о взаимоположении костей в суставах, о напряжении мышц и натяжении сухожилий, о химическом составе крови, о степени наполнения желудка, кишечника, мочевого пузыря и т.д. Античный философ Гераклит Эфесский заметил, что «глаза – более точные свидетели, чем уши». Более 80% всей информации люди получают посредством зрения.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАШЕГО ВОСПРИЯТИЯ:

МЫ ЗАПОМИНАЕМ:

10% того, что читаем,

20% того, что слышим,

30% того, что видим,

50% того, что видим и слышим

70% того, что говорим,

90% того, что говорим и делаем

Долгое время считали, что глаза испускают особые лучи, и таким образом человек видит. Развеял этот миф знаменитый Абу Али ибн Сина. Великий врач первым пришёл к выводу, что человеческий глаз всего лишь улавливат отражённые предметами лучи солнца или осветительных приборов. А немецкий учёный Герман Гельмгольц установил, что глаз подобен фотоаппарату: изображение на сетчатке получается перевёрнутым и уменьшенным.

Глаз – это только часть сложной системы, которая захватывает многие структуры головного мозга, вплоть до затылочных зон коры больших полушарий, куда стекает вся зрительная информация и где происходит синтез образа.

2. Фронтальное обсуждение.

Вопросы к учащимся:

1. Какую форму имеет глазное яблоко?

2. Где располагается глазное яблоко?

3. Какую функцию выполняют брови, ресницы, веки?

4. Каково назначение слёзного аппарата?

5. Какое значение имеет двигательный аппарат глаза?

6. Назовите элементы глаза, составляющие его оптическую систему?

7. Какую функцию выполняет хрусталик в оптической системе глаза?

8. Какое изображение получается на сетчатке?

Таблица 2

Строение анализатора. .

 

Данный рисунок и далее все рисунки взяты с диска: Биология «Человек и здоровье» 8 класс

3. Практическая работа «Определение горизонтального и вертикального полей зрения глаз» (выполняется в группах).

Оборудование: миллиметровая бумага, линейка, рейка, таблица Брадиса или калькулятор.

Задание.

Определите вертикальное и горизонтальное поля зрения глаза.

Пояснение к работе.

Поле зрения глаза – это угол максимального видения глаза (). Поле зрения у человека по вертикале и горизонтали отличается. Каждый глаз человека видит по горизонтальному направлению примерно в пределах 120-130˚, и оба угла почти покрывают друг друга. Поле зрения неподвижного глаза около 160˚ по горизонтали и около 130 по вертикали. Рассчитать угол можно по формуле: tg α = a/2b, γ=2a.

ХОД РАБОТЫ

1. На линейке длиной а=50 см нанесите метки: одну в центре и две в крайних точках. Установите перед правым глазом линейку в горизонтальном положении и приближая её, наблюдайте центральную и крайние метки. Определите минимальное расстояние (b), на котором две метки ещё видны. Повторите опыт 2-3 раза и рассчитайте среднее значение.

2. Повторяйте опыт для левого глаза.

3. Рассчитайте поле зрения левого и правого глаза.

4. Результаты занесите в таблицу №3. Сделайте вывод о горизонтальном поле зрения.

Таблица 3.

Горизонтальное поле зрения.

 

5. Установите перед правым глазом линейку в вертикальном положении и приближая её, наблюдайте центральную и крайние метки. Определите минимальное расстояние «b», на котором две метки ещё видны. Повторите опыт 2-3 раза и рассчитайте среднее значение.

6. Повторите опыт для левого глаза.

Рассчитайте поле зрения левого и правого глаза.

Результаты занесите в таблицу №4.

Сделайте вывод о вертикальном поле зрения.

Таблица 4.

Вертикальное поле зрения

 

4. Практическая работа в парах.

Определение разрешающей способности глаза. (практическая работа в парах).

ОБОРУДОВАНИЕ: игла, миллиметровая бумага, белая бумага, рулетка, штангенциркуль.

ЗАДАНИЕ.

Наблюдая две близко расположенные точки на белом листе с разных расстояний, определите разрешающую способность своего глаза.

ПОЯСНЕНИЕ К РАБОТЕ.

Разрешающая способность глаза как оптической системы зависит от диаметра зрачка. Если перед глазом расположен непрозрачный экран с отверстием, диаметр которого меньше диаметра зрачка, то разрешающая способность глаза уменьшается вследствие дифракции света на отверстии.

Для проведения исследования необходимо подготовить объект наблюдения и ряд отверстий различного диаметра на непрозрачном экране. Для этого можно использовать лист бумаги с двумя чёрными точками на расстоянии 1 мм одна от другой. В качестве экрана можно взять полосу миллиметровой бумаги, в которой иглой прокалываются отверстия диаметром 0,3, 0,5, 1, 1,5, 2мм. Выполнять работу удобнее вдвоём. Один экспериментатор наблюдает через отверстие в экране чёрные точки, а второй измеряет максимальное расстояние от глаза наблюдателя до этого листа, при котором через данное отверстие две точки ещё видны раздельно.

ХОД РАБОТЫ.

1. Установите перед правым глазом экран из миллиметровой бумаги и наблюдайте через отверстие диаметром 0,3 мм в экране две точки на листе бумаги, находящиеся на расстоянии 1 мм. Определите максимальное расстояние К, на котором две точки ещё не сливаются в одну, а видны раздельно.

2. Повторите свои действия, наблюдая эти же точки через отверстия диаметром 0,5, 1, 1,5, 2 мм.

3. Вычислите минимальное угловое расстояние между точками (разрешающую способность) при наблюдении через отверстия диаметром 0,3,0,5, 1, 1,5, 2мм по формуле: φ= 1· 360°/ 2 πR = 1 360 60´/ 2πR= 3438´1/R

4. Сделайте вывод о разрешающей способности глаза. Результаты занесите в таблицу 5. Таблица 5.

Разрешающая способность глаза

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА В ГРУППАХ.

Определение спектральных границ чувствительности человеческого глаза.

ОБОРУДОВАНИЕ: дифракционная решётка, источник света, линейка.

ЗАДАНИЕ.

С помощью дифракционной решётки измерьте длину волны света красной и фиолетовой границ спектра.

ПОЯСНЕНИЕ К РАБОТЕ.

Если источник света поставить за непрозрачным экраном таким образом, чтобы нить накаливания была расположена против узкой щели в экране прибора для определения световой волны, то при рассмотрении щели через дифракционную решётку мы увидим симметрично расположенные по обе стороны от щели две сплошные разноцветные полосы – дифракционные спектры. Возникновение этих спектров объясняется явлением дифракции света на системе прозрачных полос – щелей дифракционной решётки.

Для определения границ спектральной чувствительности глаза необходимо определить длину волны красного света на одном краю наблюдаемого спектра и длину волны фиолетового света на другом краю спектра.

Положение дифракционного максимума первого порядка для дифракционной решётки с периодом определяется условием: λ= d sinφ

Где λ - длина световой волны, φ - угол, под которым наблюдается положение максимума.

ХОД РАБОТЫ.

1. Установите экран на расстоянии R =50 см от дифракционной решётки. Добейтесь наилучших условий видимости спектра.

2. Произведите отсчёт расстояния 1 красного и фиолетового краёв спектра от центра щели в экране. Эти расстояния измерьте справа и слева от щели и найдите их среднее значение.

3. По измеренному расстоянию 1 от центра до щели в экране до положения красного края и фиолетового спектра и расстоянию от дифракционной решётки до экрана вычислите, под которым наблюдается соответствующая полоса спектра. По известному значению постоянной решётки и найденному значению вычислите длину волны, соответствующую красной и фиолетовой границам воспринимаемого глазом спектра. Данные внесите в таблицу №3.

Таблица 5.

Спектральные границы глаза

 

4. Сделайте вывод о спектральных границах глаза.

Проблемные задачи к теме.

Работа проводится в группах по заданиям с обсуждением результатов.

ЗАДАЧА 1.

Зрение – самое важное для человека чувство, так как большую часть информации об окружающем мире мы получаем от фоторецепторов, находящихся в сетчатке глаза. Первым, кто понял, что изображения внешнего мира формируются на сетчатке, был выдающийся немецкий астроном Иоган Кеплер.

Задание: сделайте чертёж и покажите, как формируются изображения на сетчатке.

ЗАДАЧА 2.

Цветное зрение у быков, как и у большинства млекопитающих, развито слабо. Бык практически не различает цветов, и ему всё равно красная, зелёная или синяя тряпка будет в руках у тореадора. В возбуждение быка приводит не цвет, а вид полощущейся на ветру материи и движение самого тореадора.

Вопрос: почему же глаз быка практически не различает цвет, а человеческий глаз различает?

ЗАДАЧА 3.

Динарские горы, протянувшись вдоль восточного побережья Адриатического моря, - классический район карстовых пещер и связанных с ними природных явлений: удивительно круглых, словно нарисованных циркулем, озёр и провальных воронок, бездонных вертикальных шахт-колодцев и загадочных рек, которые внезапно исчезают на каком-то участке своей долины, чтобы вновь появиться двумя-тремя километрами ниже по течению. У одного из подземных озёр Пивка можно увидеть уникальных земноводных, живущих только в динарских пещерах, - протеев. Протей всю жизнь проводит под землёй в темноте и поэтому лишён зрения. Пауки, скорпионы и даже рыбы, живущие в пещерах и подземных озёрах, тоже слепые.

Вопрос: почему эти животные лишены зрения?

ЗАДАЧА 4.

Днём, когда светло, особенно при ярком солнечном свете, зрачки глаз у кошки сужаются до узкой щели. И наоборот, чем слабее освещение, тем больше становятся зрачки. В темноте они занимают почти весь глаз, отчего он кажется тёмным, цветная радужина почти не видна.

Задание, объясните данное явление.

ЗАДАЧА 5.

Наш глаз весит всего 7-8г, его диаметр – 2,5 см. Он чётко различает предметы на расстоянии 60 м. Кроме того, он может ночью разглядеть источник света, удалённый от него на 27 км. Чтобы видеть чёткие очертания предмета, молодой человек должен находиться на расстоянии 15 см от него. Ближе они расплываются. Это минимальное расстояние изменяется с возрастом: в 10 лет оно составляет 7 см, в 20 лет – 15 см и в 50 лет – 40 см. Такое увеличение связано со старческой дальнозоркостью. При хороших условиях видения и освещения глаза могут различать с точностью до 10 млн оттенков цвета.

Вопросы: как изменяется радиус кривизны хрусталика при наблюдении далёких и ближних предметов? Какие нервные окончания на сетчатке отвечают за цветное восприятие?

ЗАДАНИЕ 6. Как человек видит под водой?

Учащимся предлагается познакомиться с содержанием таблицы № 5. и попробовать ответить на вопрос: может ли человек нормально видеть под водой?

Таблица 6.

Параметры зрительного анализатора

 

Предполагаемый ответ.

По данным таблицы показатель преломления воды 1,34. Показатель преломления прозрачных сред человеческого глаза близок к этому значению. Только показатель преломления хрусталика всего на 0,1 выше, чем у воды. Поэтому под водой в глазу человека фокусируются лучи далеко позади сетчатки, следовательно, на самой сетчатке изображение должно вырисовываться смутно. Только очень близорукие люди под водой видят более или менее нормально.