ПРОЕКТ«Познай самого себя»

Законы физики, химии и организм человека.

Питание.

Физика +Химия + БиологияИнтегрированное занятие.

ГОУ гимназия 622.г. Санкт - Петербург.

2010г.СОСТАВИЛИ:1. Степкина Л.И., учитель физики;2. Рокка Л.К., учитель химии и биологии.Методист: Сидоркина Л.В., учитель

биологии.

Литература.1. Енохович А.С. Справочник по физике.Москва «Просвещение»,1990г.2. Чандаева С.А. Физика и человек. Пособие для

учителей физики общеобразовательных учреждений. Москва. АО АСПЕКТ ПРЕСС.

3. Цузмер А.М, Петришина О.Л. Биология-9 класс.Человек и его здоровье.4.Перышкин А.В. Физика 8 класс. Москва.

Просвещение.5.Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман. Химия 8,9 класс.

Москва. Просвещение. 2009г.

6. Информационно просветительский журнал «Я выбираю жизнь» № 12,2005.

Санкт - Петербург.7. Колесов Д.В., Маш Р.Д. Основы

гигиены и санитарии. Москва.Просвещение,1989.

8.Анастасова Л.П. и др. Человек и окружающая среда. Учебник для 9 класса. Москва.Просвещение.1997.

Цели занятия:1.Обучающие:Повторить темы:Физика – 8: - «Энергия топлива»; - «Закон сохранения и превращения энергии в

механических и тепловых процессах»; - «КПД теплового двигателя» ;Химия-8,9: - « Окислительно-восстановительные реакции»; - «Реакции обмена»; - «Гидролиз, ферменты»; - «Тепловой эффект химических реакций».Биология-9: - «Энергетический обмен. Гигиена питания».

С помощью решения задач и постановки химических опытов закрепить знания, умения, навыки,

полученныепри изучении этих тем.

Показать связь изучаемого материала с жизнью.

2.Развивающие: - формировать умение применять законы

физики и химии для объяснения процессов, протекающих в организме человека;

- развивать познавательную активность учащихся;

- формировать умение мобилизовать и применять все имеющиеся знания, умения и навыки при самостоятельном решении задач;

- развить логическое мышление, речь, волю, эмоции.

3.Воспитательные: - формирование убеждения учащихся вединстве законов живой и неживой природы;- формирование уважения к научному

знанию и убеждения в ценности научных знаний для разных областей человеческой деятельности, для повседневной жизни людей;

- формирование интереса к познанию законов природы и их применению; создание позитивного отношения учащихся к изучаемым школьным предметам.

Мыслящий ум не чувствует себясчастливым, пока ему не удаетсясвязать воедино разрозненныефакты, им наблюдаемые. Д. Хевеши.

Для различных процессов жизнедеятельности организма (образования веществ, мышечной работы, поддержания температуры тела) необходима энергия – около 10 500 кДж (2500 ккал) в сутки.

Проводя аналогию между двигателем, способным совершать работу, и человеческим организмом, следует отметить, что роль горючего, содержащего энергию в аккумулированной и готовой к употреблению форме, играет пища.

Человек как тепловой двигатель.

Каждый двигатель характеризуется коэффициентомполезного действия:Q =q mУсловия сгорания углеводородного топлива вклетках мышц человека таковы, что только 25%выделяемой при этом энергии переходит вмеханическую работу, а остальные 75% превращаются вбесполезную работу. Таким образом, КПД человеческого организма

сравнительно мал и составляет 10 -25% в зависимости от видов деятельности.

η =A

Q

Разные виды пищи, как и разные виды топлива, содержат различные количества энергии.

Удельная теплота сгорания некоторых продуктов (q)

Хлеб (ржаной, пшеничный): 8 848 – 9 261 кДж/кгГовядина: 7 524 кДж/кгМясо курицы: 5 380 кДж/кгМасло сливочное: 32 690 кДж/кгСметана: 14 790 кДж/кгТворог жирный: 9 755 кДж/кгКартофель: 3 776 кДж/кгМасло подсолнечное: 38 900 кДж/кгМороженое сливочное: 7 498 кДж/кгСмородина черная: 2 470 кДж/кг

1г углеводов при окислении дают 17,17 кДж энергии,

а 1г жира- 38,97 кДж.

Белки, углеводы, жиры- взаимозаменяемы

Пища должна восполнять затраты энергии.

Это непременное условие сохранения здоровья и

работоспособности человека.

Специальные таблицы для расчета калорийности пищевых продуктов позволяют определять их «энергоемкость» и составлять разнообразные диеты (способы питания) для компенсации энергозатрат организма.

В организме постоянно идут сложные процессы превращения энергии. В результате одних превращений организм пополняется энергией, в результате других – теряет ее.

Организм человека подчиняется закону сохранения энергии: энергия не возникает и не исчезает, она только видоизменяется.

Затраченная организмом энергия восполняется питанием.

Задание 1.

В человеческом организме 25% энергии, получаемой при сгорании пищи, может превратиться в мышечную (механическую) энергию. Пища, потребляемая за сутки детьми и подростками в возрасте 12—15 лет, должна содержать энергию 12 300 кДж. Вычислите, какую энергию могут расходовать дети и подростки на движение при нормальном питании.

Q=12 300 к Дж ·0,25 =3 075 кДж

Задание 2.На какую высоту мог бы подняться подросток массой 50 кг, израсходовав 3 075 кДж энергии? (Принять g=10 Н/кг).

Решение: используйте закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах: Е = QЕ= gmh; h=3 075 000 Н·м/(10 Н/кг·50 кг) ≈ 6150 м

Задание 3.

Удельная теплота сгорания пшеничного хлеба q1 = 9 260 кДж/кг,

а сливочного масла q2 = 32 690 кДж/кг. Какую энергию получит человек, съев

бутерброд из 100 г хлеба и 20 г масла?

Решение:Q=9260 кДж/кг ·0,1 кг + 32 690 кДж·0,02 кг ≈1580 кДж

На какую высоту мог бы подняться в гору школьник массой 50 кг за счет энергии бутерброда, если бы всю энергию, заключающуюся в бутерброде, организм мог превратить в мышечную? Принять g = 10 Н/кг.

Задание 4

3160 м.

Энергетические затраты при различных видах деятельности человека (1час)

1.Подготовка к урокам: 380 – 460 Дж.2.Чтение про себя: 380 Дж.3.Мытье посуды: 590 Дж.4.Практические (лабораторные)

работы : 420 - 460 Дж

Энергетические затраты при различных видах деятельности человека (1 час)

5. Езда на велосипеде(со скоростью 13 -21 км/ч): 2250 Дж.

6.Ходьба по ровной местности ( со скоростью 5 км/ч): 960 -1130 Дж.

7. Сидение (в покое): 420 Дж.

Энергетические затраты при различных видах деятельности человека (1час)

8.Спокойное лежание: 320 Дж;9.Физическая зарядка: 1000 – 1420 Дж.10.Стойка «вольно»: 440 Дж

Энергетические затраты при различных видах деятельности человека

• Лыжные гонки, 10 км: 3 800 кДж• Бег, 100м: 150 кДж• Плавание,100 м: 420 кДж

Энергия, за счет которой поддерживаются обменные функции организма

человека, выделяется в виде химической реакции окисления содержащихся в пище

углеводов, жиров и белков.

Углеводы, например, соединяясь с кислородом, образуют воду и углекислый газ с высвобождением энергии. Вот как идет реакция

окисления глюкозы (C6H12O6) C6H12O6 + 6O2→ 6CО2+6H2О+Q

• В среднем на каждый литр потребляемого организмом кислорода, необходимого для окисления любых видов пищи, выделяется 20,2 МДж энергии.

Нормы питания:

3. Удовлетворяют энергетические нужды организма.

4. Способствуют образованию новых клеток взамен погибших.

5. Обусловливают высокую работоспособность человека.

6. Обеспечивают его сопротивляемость инфекционным заболеваниям.

Неправильное питание - причина многих болезней!

Завтрак

Обед

Полдник

Ужин

Разные пищевые продукты

содержат различноеколичество витаминов,

неорганических ибалластных веществ.

Так, яблоки, мясо, печень, гранаты содержат много солей железа,

творог- кальция, картофель богат солями калия.

Пища должна быть питательной и разнообразной!

Необходимо соблюдать режим питания!

Во время еды:

Не читать;Не разговаривать;Не смотреть телевизор;Не пить воду;Тщательно пережевывать пищу.

Пищеварительная система человека

Ротовая полость

• Крахмал Ферменты слюны Простые сахара

О вреде Е-добавок

• Консерванты. В среде, в которой присутствует такой препарат жизнь становиться невозможна и бактерии погибают, что дольше сохраняет продукт от порчи.

• Человек, состоит из огромного числа самых различных клеток и обладает большой массой (по сравнению с одноклеточным организмом), поэтому в отличие от одноклеточных организмов не погибает от употребления консерванта (в некоторых случаях, ещё и потому, что соляная кислота, содержащаяся в желудке, частично разрушает консервант).

• Так, консервант Е240 (формальдегид) может присутствовать в консервах (грибы, компоты, варенья, соки и т.д.)

• Консерванты и стабилизаторы действуют сродни антибиотикам.

• Много вредных добавок среди красителей. В частности, запрещены: Е121 (цитрусовый красный краситель) и Е123 (краситель амарант). Они обычно содержатся в сладкой газированной воде, сладостях, цветном мороженом.

• Уже научно доказано, что все три добавки могут способствовать образованию злокачественных опухолей.

• Эмульгаторы чаще представлены минеральными веществами, например: Е500 - сода (гидрокарбонат натрия); Е507 - соляная кислота; Е513 - серная кислота.

• Кроме названных выше, есть химические соединения, которые считаются не опасными и разрешены к применению во всем мире. Одни из самых распространенных:

• * Е250 - нитрит натрия * Е251 - нитрат натрия * Е252 - нитрат калия

• Без этих добавок невозможно представить себе колбасные изделия. В процессе обработки колбасный фарш теряет свой нежно-розовый цвет, превращаясь в серо-бурую массу. Тогда в ход идут нитраты и нитриты, и вот с витрины на нас "глядит" уже вареная колбаса цвета парной телятины.

• Нитродобавки содержатся не только в колбасных изделиях, но и в копченной рыбе, шпротах, консервированной сельди. Добавляют их и в твердые сыры, для предупреждения вспучивания.

Бензоат натрия (Е 211)• Натриевая соль бензойной кислоты

выполняет довольно важную функцию консерванта - препятствует брожению соков, не даёт размножаться бактериям. Её добавляют в газировку и чипсы, в мясо и кетчуп. Длительное употребление Е 211 в пищу может привести к нарушениям в обмене веществ и вызвать рак.

Аспартам (Е 951)• Этот подсластитель и усилитель вкуса

заменяет сахар в продуктах для диабетиков. Аспартам добавляется в жвачки, напитки, консервы, приправы и т.д. Но уже несколько лет в Америке, где он применяется очень широко, идёт кампания по запрещению Е 951. Продукты с добавлением аспартама могут вызвать мигрень, сыпь на коже и ухудшение мозговой деятельности.

Глютамат натрия (Е 621)Глютамат натрия (Е 621)

Химикат под названием глютамат натрия Химикат под названием глютамат натрия придаёт блюду вкус и запах мяса (его придаёт блюду вкус и запах мяса (его добавляют в бульонные кубики для добавляют в бульонные кубики для усиления вкуса). Если превысить норму усиления вкуса). Если превысить норму (высыпать в чашку с лапшой несколько (высыпать в чашку с лапшой несколько пакетиков) - можно отравиться. В пакетиков) - можно отравиться. В Америке, в год случаются сотни тысяч Америке, в год случаются сотни тысяч подобных отравлений.подобных отравлений.

Список FAOСписок FAO Классификация пищевых добавок в системе Codex Классификация пищевых добавок в системе Codex

Alimentarius, разработанная Международной организацией Alimentarius, разработанная Международной организацией по пищевым продуктам и сельскому хозяйству (FAO) при по пищевым продуктам и сельскому хозяйству (FAO) при ООН. Все эти данные доведены до сведения ООН. Все эти данные доведены до сведения производителей продуктов, но поскольку FAO - организация производителей продуктов, но поскольку FAO - организация общественная, её информация носит только общественная, её информация носит только рекомендательный характер.рекомендательный характер.

* Е103, Е105, Е121, Е123, Е125, Е126, Е130, Е131, Е142, * Е103, Е105, Е121, Е123, Е125, Е126, Е130, Е131, Е142, Е153 - красители. Содержатся в сладкой газированной Е153 - красители. Содержатся в сладкой газированной воде, леденцах, цветном мороженом. Могут привести к воде, леденцах, цветном мороженом. Могут привести к образованию злокачественных опухолей.образованию злокачественных опухолей.

* Е171-173 - красители. Содержатся в сладкой * Е171-173 - красители. Содержатся в сладкой газированной воде, леденцах, цветном мороженом. Могут газированной воде, леденцах, цветном мороженом. Могут привести к заболеваниям печени и почек.привести к заболеваниям печени и почек.

* Е210, Е211, Е213-217, Е240 - консерванты. Есть в * Е210, Е211, Е213-217, Е240 - консерванты. Есть в консервах любого вида (грибы, компоты, соки, варенья). консервах любого вида (грибы, компоты, соки, варенья). Могут привести к образованию злокачественных опухолей.Могут привести к образованию злокачественных опухолей.

* Е221-226 - консерванты. Используются при любом * Е221-226 - консерванты. Используются при любом консервировании. Могут привести к заболеваниям консервировании. Могут привести к заболеваниям желудочно-кишечного тракта.желудочно-кишечного тракта.

* Е230-232, Е239 - консерванты. Содержатся в консервах * Е230-232, Е239 - консерванты. Содержатся в консервах любого вида. Могут вызвать аллергические реакции.любого вида. Могут вызвать аллергические реакции.

* Е311-313 - антиоксиданты (антиокислители) Есть в * Е311-313 - антиоксиданты (антиокислители) Есть в йогуртах, кисломолочных продуктах, колбасных изделиях, йогуртах, кисломолочных продуктах, колбасных изделиях, сливочном масле, шоколаде. Могут вызвать заболевания сливочном масле, шоколаде. Могут вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.желудочно-кишечного тракта.

* Е407, Е447, Е450 - стабилизаторы и загустители. * Е407, Е447, Е450 - стабилизаторы и загустители. Содержатся в вареньях, джемах, сгущённом молоке, Содержатся в вареньях, джемах, сгущённом молоке, шоколадном сыре. Могут вызвать заболевания печени и шоколадном сыре. Могут вызвать заболевания печени и почек.почек.

* Е461-466 - стабилизаторы и загустители. Есть в * Е461-466 - стабилизаторы и загустители. Есть в вареньях, джемах, сгущенном молоке, шоколадном сыре. вареньях, джемах, сгущенном молоке, шоколадном сыре. Могут вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.Могут вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

* Е924a, Е924b - пеногасители. Содержатся в * Е924a, Е924b - пеногасители. Содержатся в газированных напитках. Могут привести к образованию газированных напитках. Могут привести к образованию злокачественных опухолей.злокачественных опухолей.

Вывод:• Людям, страдающим заболеваниями печени,

кишечника, дисбактериозом, холециститом рекомендуется исключить из рациона продукты, содержащие эти добавки.

• У таких людей часть нитратов, попадая в желудочно-кишечный тракт, превращается в более токсичные нитриты, которые в свою очередь, образуют довольно сильные канцерогены - нитрозоамины.

?

• Алкоголизм вызывается злоупотреблением напитками, содержащими этиловый спирт.

• Токсичность алкоголя обусловлена продуктами окисления спирта:

• ацетальдегид, сивушные масла.• Алкоголизм – заболевание, от которого

избавиться и вылечиться очень трудно.• « Пьяные» клетки организма человека

не способны выполнять свои функции.

Влияние спирта на переваривание пищи

• Цель опыта: доказать, что алкоголь задерживает и нарушает

переваривание белка.

• Оборудование: штатив с пробирками, яичный белок, желудочный сок

(ацидин-пепсин в таблетках), спирт 80%, водяная баня, термометр, NaOH

10%, CuSO4 1%, пипетки.

• Ход опыта:

1. В две пробирки наливаем по 1 мл белка.

2. В одну добавляем 8 мл воды, а в другую – столько же спирта.

3. Взбалтываем содержимое. Свертывание белка в спирте и образование белого

плотного осадка (фото 1).

4. Добавляем в каждую пробирку по 5 мл желудочного сока (фото 2).

5. Взбалтываем их и помещаем в водяную баню, поддерживая температуру 36-37

градусов в течение 30-40 минут.

6. Достаем пробирки и проводим биуретовую реакцию (фото 3).

7. Биуретовая реакция с продуктами расщепления дает лиловое, а с

аминокислотами – розовое окрашивание (фото 4).

Свертывание белка в спирте.

Спирт + белок (белый осадок)

Н2О+белок

(нет изменений)

Фото 1.

Добавляем в каждую пробирку по 5 мл желудочного сока.

Фото2.

Желудочный сок

(На водяную баню 30 мин.)

Проводим биуретовую реакцию

Фото 3.

Белок р-р

Щелочь NaOH 10%

+ несколько

капель CuSO4

Биуретовая реакция с продуктами расщепления дает лиловое, а с

аминокислотами – розовое окрашивание.

Биуретовая реакция определяет белки и продукты их гидролиза.

Фото 4.

Продукты расщепления белка

Разрушение белка под действием спирта

Вывод:Вывод:

1. Алкоголизм вызывает гастрит, ведущий к 1. Алкоголизм вызывает гастрит, ведущий к онкологическим заболеваниям.онкологическим заболеваниям.

2.Алкогольная «радость» заканчивается 2.Алкогольная «радость» заканчивается депрессией.депрессией.

3.Даже небольшие дозы алкоголя вызывают 3.Даже небольшие дозы алкоголя вызывают снижение памяти и внимания.снижение памяти и внимания.

4. Любой алкоголь ТОКСИЧЕН.4. Любой алкоголь ТОКСИЧЕН. 5. Пиво – алкоголь! Плохо влияет на печень и 5. Пиво – алкоголь! Плохо влияет на печень и

сердце.сердце. 6.Ошибочно мнение о согревающем действии 6.Ошибочно мнение о согревающем действии

алкоголя. Усиливается теплоотдача и организм алкоголя. Усиливается теплоотдача и организм начинает остывать еще больше.начинает остывать еще больше.

Цирроз печени

Пиво

Мозг здорового человека Мозг алкоголика

Язвы желудка и Язвы желудка и кишечникакишечника

Алкоголизм вызывает органические Алкоголизм вызывает органические изменения в организме, которые в изменения в организме, которые в конечном итоге могут привести к конечном итоге могут привести к его физическому и психическому его физическому и психическому разрушению - гибели.разрушению - гибели.

Задание.

Подготовить презентации по темам:• 1. Рациональное питание – залог

здорового образа жизни подростка.• 2. Диеты. Надо ли худеть голоданием?• 3. Физические нагрузки и питание.

Доброта(напиток)

Фермент(таблетка совести

РАДОСТЬ Q- ТЕПЛОТА ОБЩЕНИЯ

+

+

=

Химическая реакция долголетия:

Напиток

радости

Таблетка

совести

Доброта