Конспект интегрированного урока биология-физика "Физиология зрения и оптика"; 8 класс

Конспект интегрированного урока по теме:

«Физиология зрения и оптика»

Цели: раскрыть строение и значение зрительного анализатора, зрительных ощущений и восприятия; углубить знания о строении и функциях глаза, как оптической системы; развить умение обосновывать физиологически гигиенические правила; продолжить развитие интеллектуальных способностей.

Оборудование: модель глаза, таблица «Строение зрительного анализатора», опорный конспект, тестовые задания.

Ход урока:

Учитель биологии. Свет является той формой энергии, которая позволяет людям видеть окружающий мир. Световая энергия превращается в «картинку» в результате совместной работы глаза и мозга. Уже столетия наука изучает глаз, и каждый ученый, открывая новые свойства и новые тайны, испытывает волнения перед его совершенством.

Сегодня на уроке мы с вами узнаем:

1. Каково же строение зрительного анализатора и глаза?

2. Как осуществляется процесс видения окружающего мира?

3. Как проходят световые лучи в оптической системе глаза?

Учитель физики. Если говорить образно, то все мы обладатели уникальных «фотоаппаратов», созданных природой. Наши «фотоаппараты» запечатлевают мир в естественных красках и объемном изображении. Фотографии эти – мгновенны, они отображают все, что мы видим.

Ребята, я предлагаю вам вспомнить:

• Основные части фотоаппарата и их функции

• Охарактеризуйте изображение, даваемое фотоаппаратом .

• Постройте изображение предмета в фотоаппарате .
  Учитель биологии. Какие органы зрительного анализатора выполняют функции, аналогичные функциям названных частей фотоаппарата?

Ученики. Глаз.

Рассмотреть строение глаза по его модели, таблице «Строение зрительного анализатора» и опорному конспекту учащихся.

Глаз расположен в глазнице черепа, от стенок глазницы к наружной поверхности глазного яблока подходят мышцы, с помощью которых глаз двигается. Защищают глаз веки и ресницы. Слезная железа, расположенная у наружного угла глаза, выделяет жидкость, которая увлажняет поверхность глазного яблока, согревает его, смывает попавшие частицы, а затем стекает по слезному каналу в носовую полость.

Глазное яблоко покрыто белочной оболочкой (соединительнотканной), которая защищает глаз от механических и химических повреждений. В передней части глаза белочная оболочка прозрачная и называется роговицей. Она свободно пропускает световые лучи.

Средняя оболочка – сосудистая (соединительнотканная) – пронизана густой сетью кровеносных сосудов, снабжающих глазное яблоко кровью. Внутренняя поверхность сосудистой оболочки содержит черный пигмент, который поглощает световые лучи. Передняя часть сосудистой оболочки – радужка – ее цвет определяется количеством и распределением пигмента. В центре радужной оболочки находится отверстие – зрачок. Он регулирует поступление внутрь глаза лучей света. При ярком свете зрачок рефлекторно сужается, а при слабом освещении расширяется. За зрачком расположен хрусталик – двояковыпуклая линза, окруженная ресничной мышцей. Всю внутреннюю часть глазного яблока заполняет стекловидное тело – прозрачное студенистое вещество, которое поддерживает внутриглазное давление. Световые лучи, преломляясь в роговице, водянистой влаге, хрусталике, стекловидном теле, фокусируются на внутренней оболочке глазного яблока – сетчатке. В сетчатке расположены рецепторы глаза – палочки и колбочки. Палочки воспринимают форму предмета при слабом освещении, колбочки отвечают за цветное зрение. В сетчатке происходит преобразование света в нервные импульсы, которые по зрительному нерву передаются в головной мозг в зрительную зону коры больших полушарий. В этой зоне происходит различение раздражений – формы предмета, окраски, величины и т. д. Четкость восприятия окружающего мира осуществляется рефлекторно, независимо от сознания, путем изменения кривизны хрусталика.

Учитель физики. Способность глаза четко видеть предметы на разном расстоянии называется аккомодацией. Оказывается, хрусталик, как «живая» линза, может изменять свою оптическую силу, изменяя кривизну поверхностей. Когда мы рассматриваем удаленные предметы, мышцы, прикрепленные к хрусталику, расслаблены, хрусталик менее выпуклый. Следовательно, его фокусное расстояние большое, изображение попадает на сетчатку. Если же мы глядим на близкий объект, мышцы сокращаются, хрусталик становится более выпуклым. Следовательно, его фокусное расстояние маленькое. Хрусталик фокусирует четкое изображение близкого предмета на сетчатке. Еще раз повторю, что это свойство глаза получать четкое изображение на сетчатке и близких и далеких предметов называется аккомодацией.

Фронтальный эксперимент №1. Аккомодация.

Цель: пронаблюдать работу хрусталика при различном удалении предмета от глаза, выявить расстояние наилучшего зрения.

Ход работы: расположите ладонь на расстоянии 25 см от глаз. Рассмотрите линии ладони. Медленно приближайте ладонь к носу. Что происходит с изображением? Каково расстояние наилучшего зрения?

Выводы: изображение становится нечетким, размытым. Расстояние наилучшего зрения 20 – 25 см от глаз, таким оно должно быть при чтении. Существует предел аккомодации – 12 см – максимальное сжатие хрусталика.

Учитель биологии. Какая часть фотоаппарата регулирует поток света? Ученик. Диафрагма.

Учитель. Какая часть глазного яблока выполняет ту же функцию?

Ученик. Зрачок – отверстие в радужной оболочке. Регулируют ширину отверстия центры среднего мозга.

Фронтальный эксперимент №2. Работа зрачка.

Цель: пронаблюдать работу зрачка при различной освещенности глаза.

Ход работы: сидящие слева в каждом ряду просят соседей по парте повернуться к источнику света (окну) и прикрыть один глаз ладонью.

Через несколько секунд отодвиньте ладонь «испытуемого» и проследите, что происходит с его зрачком. Поменяйтесь ролями и повторите эксперимент.

Вывод: зрачок рефлекторно сужается на свету.

Как формируется изображение на сетчатке?

В фоторецепторных клетках сетчатки – палочках и колбочках – происходит сложный фотохимический процесс: молекулы пигмента, поглощая энергию, изменяет свою форму. Это приводит к возникновению в мембране клетки электрического разряда, который передается на соседнюю нервную клетку, а та в свою очередь отправляет в мозг нервный импульс. Одновременно с изменением молекулы пигмента идет его возобновление. Если бы этого не было, то, один раз взглянув на мир и израсходовав весь запас пигмента, мы бы ослепли.

У

В

И зображение действительное, уменьшенное, перевернутое

Зрительная зона коры головного мозга, где формируется зрительный образ, «переворачивает» изображение обратно.

Зрительная ориентация в пространстве возможна только при бинокулярном зрении (bini – пара, oculus – глаз). Мы видим мир двумя глазами, левый глаз видит совсем не то, что правый, поэтому на сетчатках левого и правого глаз получаются разные изображения. А мозг совмещает их в единую картинку, которая уже является объемной.

Фронтальный эксперимент №3. Бинокулярное зрение.

Цель: пронаблюдать неодинаковое видение одного предмета левым и правым глазом.

Ход работы: рассмотрите большой палец руки отдельно левым и правым глазом. Что вы наблюдаете?

Вывод: изображения различны.

Бинокулярное зрение увеличивает поле зрения, повышает его остроту, обеспечивает большую чувствительность к свету, повышает точность оценки размеров тел и расстояний до них.

Закрепление изученного материала.

Самостоятельная работа учащихся по заполнению таблицы.

Сравнение оптических систем фотоаппарата и глаза.

После заполнения таблица проверяется в форме устных ответов трех учеников.

Выполнение тестовых заданий с взаимопроверкой.

Вариант 1.

1. Перечислите последовательно части глаза, в которых происходит преломление света:

а) белочная оболочка г) зрачок

б) роговица д) стекловидное тело

в) сосудистая оболочка е) хрусталик

2. Какой из отделов анализатора обрабатывает поступившую информацию?

а) рецептор

б) нервные пути

в) мозговые центры

3. Где происходит восприятие внешнего раздражения?

а) в рецепторах

б) во вставочных нейронах мозга

в) в нервных центрах

4. В какой части фотоаппарата происходит преломление света?

а) фотопленка г) объектив

б) диафрагма д) устройство наводки на резкость

в) затвор

5. Охарактеризуйте изображение, даваемое объективом фотоаппарата:

а) действительное, увеличенное, перевернутое

б) действительное, уменьшенное, перевернутое

в) мнимое, увеличенное, прямое

г) мнимое, уменьшенное, прямое

Вариант 2.

1. Поток света, поступающий внутрь глаза, регулируют:

а) сетчатка г) хрусталик

б) веки д) зрачок

в) ресницы

2. К какому виду линз относится хрусталик?

а) собирающая б) рассеивающая

3. Термин «аккомодация» относится к способности глаза

а) регулировать поток света, падающего на сетчатку

б) восстанавливать перевернутое изображение на сетчатке

в) изменять фокусное расстояние (оптическую силу) хрусталика

4. Какая часть фотоаппарата позволяет получить четкое изображение предметов, находящихся на разных расстояниях?

а) фотопленка г) объектив

б) диафрагма д) устройство наводки на резкость

в) затвор

5. Охарактеризуйте получаемое глазом изображение

а) действительное, увеличенное, перевернутое

б) действительное, уменьшенное, перевернутое

в) мнимое, увеличенное, прямое

г) мнимое, уменьшенное, прямое

Правильные ответы:

Вариант 1: 1 – б, д, е Вариант 2: 1 – б, в, д

2 - в 2 – а

3 – а 3 - в

4 – г 4 - д

5 – б 5 - б

Дополнительный материал:

Учитель физики. Еще в начале 19 века физик и физиолог Гельмгольц высказал мысль, что глаз – несовершенный оптический инструмент. И если бы ему прислали инструмент, сконструированный так небрежно, как глаз, он отослал бы его назад мастеру. Причина несовершенства глаза как оптической системы – разная преломляющая способность центра и края хрусталика. А следствием этого являются зрительные иллюзии.

Фронтальный эксперимент №4. Зрительные иллюзии.

Цель: выявить проявление оптического несовершенства глаза.

Ход работы: рассмотреть рисунок 96 учебника. Ответьте на поставленные вопросы.

Вывод: Глаз как оптическая система несовершенен, оптические иллюзии вполне возможны.

Существуют и цветовые иллюзии. Например, синие предметы кажутся более удаленными, чем красными, хотя расположены на одинаковом расстоянии. Светлые предметы кажутся более объемными, чем темные. Цветовые иллюзии возникают потому, что сетчатка глаза неодинаково чувствительна к свету разных цветов.

Большинство обманов зрения обусловлено тем, что мы не только смотрим, но и бессознательно рассуждаем. Физиологи говорят: «Мы смотрим не глазами, а мозгом».

Закончить урок хочется словами Д. Хевеши: « Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые».

Рефлексия.

Что нового узнали на уроке?

Чему научились?

Домашнее задание: биология –§ 45

Физика – § 37