XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
У «вечного двигателя» разгадка простая
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
«При помощи физических упражнений и воздержанности большая часть людей может обойтись без медицины», – Аддисон Д.
Воспитание, охрана здоровья и физическое здоровье подрастающего поколения – это дело государственной важности. Большую роль в решении этой задачи играют школьные учреждения, которые, являясь ступенью общей системы образования, призваны обеспечить охрану жизни, укрепление здоровья детей, их всестороннее развитие.
Люди, занимающиеся спортом, выполняющие различные физические упражнения часто задаются вопросом: влияет ли физическая нагрузка на сердце.
Здоровье – бесценное достояние не только каждого человека, но и всего общества. При встречах, расставаниях с близкими и дорогими людьми мы желаем им доброго и крепкого здоровья, так как это – основное условие и залог полноценной и счастливой жизни. Здоровье помогает нам выполнять наши планы, успешно решать основные жизненные задачи, преодолевать трудности , а если придется, то и значительные перегрузки. Доброе здоровье, разумно сохраняемое и укрепляемое самим человеком, обеспечивает ему долгую и активную жизнь.
Актуальность выбранной нами темы заключается и в том, что к сожалению, многие люди не соблюдают самых простейших, обоснованных наукой норм здорового образа жизни. Одни становятся жертвами малоподвижности (гиподинамии), вызывающей преждевременное старение, другие излишествуют в еде с почти неизбежным в этих случаях развитием ожирения, склероза сосудов, а у некоторых – сахарного диабета, третьи не умеют отдыхать, отвлекаться от производственных и бытовых забот, вечно беспокойны, нервны, страдают бессонницей, что в конечном итоге приводит к многочисленным заболеваниям внутренних органов. Некоторые люди, поддаваясь пагубной привычке к курению и алкоголю, активно укорачивают свою жизнь.
Цель работы – определение влияния физических нагрузок на ССС.
Задачи работы:
Анализ учебной литературы по теме.
Научится проводить эксперимент с использованием цифровой лаборатории «Архимед».
Снять данные ЭКГ у учащегося занимающемся и не занимающимся спортом, до и после физической нагрузки.
Изучить развивающий комплекс утренней зарядки. И внедрить его в образовательный процесс
Провести анализ полученных данных.
Провести социологический опрос
Объект исследования, сердечно – сосудистая система человевка.
Предмет исследования – физические нагрузки и состояние сердечно–сосудистой системы детей.
Гипотеза исследования - физическая активность активизирует деятельность сердечно – сосудистой системы.
Обзор литературы
Сердце – жизненно необходимый орган
Сердце (лат. соr, греч. cardia) – полый мышечный орган системы кровообращения, обеспечивающий движение крови по сосудам.
Сердце человека представляет четырехкамерный мышечный мешок. Оно расположено в переднем средостении, преимущественно в левой половине грудной клетки. Задней поверхностью сердце прилежит к диафрагме. У взрослых длина сердца 12–15 см, поперечный размер 8–11 см, передне–задний размер 5–8 см. Вес сердца 270–320 г. Стенки сердца образованы главным образом мышечной тканью – миокардом. Подробно строение сердце показанно на рисунке 1.
|
Рис. 1. Строение сердца. |
Расширенная задне–верхняя часть сердца называется основанием, узкая передне–нижняя часть – верхушкой. Сердце состоит из двух предсердий, располагающихся в верхней его части, и двух желудочков, расположенных в нижней части. Продольной перегородкой сердце делится на две не сообщающиеся между собой половины – правую и левую, каждая из которых состоит из предсердия и желудочка. Правое предсердие соединяется с правым желудочком, а левое предсердие с левым желудочком предсердно–желудочковыми отверстиями (правым и левым). В правое предсердие впадают верхняя и нижняя полые вены, несущие венозную кровь из большого круга кровообращения, и вены сердца. Из правого желудочка выходит легочный ствол, по которому венозная кровь поступает в легкие. В левое предсердие впадают четыре легочные вены, несущие от легких обогащенную кислородом артериальную кровь. Из левого желудочка выходит аорта, по которой артериальная кровь направляется в большой круг кровообращения. Сердце имеет четыре клапана, регулирующие направление тока крови. Два из них располагаются между предсердиями и желудочками, прикрывая предсердно–желудочковые отверстия.
Клапан между правым предсердием и правым желудочком состоит из трех створок (трехстворчатый клапан), между левым предсердием и левым желудочком – из двух створок (двустворчатый, или митральный, клапан). К свободному краю створок прикрепляются сухожильные нити, соединяющие их с сосочковыми мышцами, расположенными в желудочках. Последние препятствуют «выворачиванию» створок клапана в полость предсердия в момент сокращения желудочков. Два других клапана расположены у входа в аорту и легочный ствол. Каждый из них состоит из трех полулунных заслонок. Эти клапаны, закрываясь во время расслабления желудочков, препятствуют обратному току крови в желудочки из аорты и легочного ствола [5].
Сердце и физические нагрузки
Уже давно врачами было замечено, что состояние сердечно–сосудистой системы спортсменов отличается от таковой у лиц, не занимающихся спортом. Прежде всего, на себя обращало внимание снижение частоты сердечных сокращений у спортсменов, этот факт долгое время считался признаком высокой функциональной способности. В настоящее время данное обстоятельство не оценивается так однозначно, современные достижения спортивной кардиологии позволяют более глубоко понять изменения сердца и сосудов у спортсменов под влиянием физических нагрузок.
Сердце работает в среднем с частотой 80 сокращений в минуту, у детей – несколько чаще, у пожилых и престарелых – реже. За один час сердце выполняет 80 х 60 = 4800 сокращений, за сутки 4800 х 24 = 115200 сокращений, за год это число достигает 115200 х 365 =4 2048000. При средней продолжительности жизни 70 лет число сердечных сокращений – своего рода циклов работы двигателя – составит около 3 млрд.
При физической нагрузке обмен веществ в организме возрастает, усиливается потребление кислорода и питательных веществ, больше выделяется продуктов распада. Усиление сердечной деятельности происходит как за счет увеличения частоты сердечных сокращений, так и за счет выброса большого количества крови при каждом сокращении. Количество крови, выбрасываемое сердцем за 1 цикл, называется ударным объёмом сердца.
Ударный объем сердца нетренированного человека небольшой, так как сердечная мышца слаба и не может вытолкнуть большое количество крови. Поэтому усиление кровообращения происходит преимущественно за счет возрастания частоты сердечных сокращений. Но при этом сокращается время, приходящееся на паузу сердца, и сердце мало отдыхает и быстро устает [4].
Правила тренировки сердечно – сосудистой системы.
Для того, чтобы обеспечить максимальную эффективность и безопасность тренировки сердечно-сосудистой системы необходимо следовать определенным инструкциям, касающихся частоты, продолжительности и интенсивности тренировки. Это три очень важных правила, которые Вам действительно нужно понять и следовать им. К тому же, ваша тренировка сердечно-сосудистой системы должна включать разминку, заминку и растяжку мышц, задействованных в тренировке [1].
ЭКГ. Что такое?
Электрокардиогра?фия — методика регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца. Электрокардиография представляет собой относительно недорогой, но ценный метод электрофизиологической инструментальной диагностики в кардиологии.
Прямым результатом электрокардиографии является получение электрокардиограммы (ЭКГ) — графического представления разности потенциалов, возникающих в результате работы сердца и проводящихся на поверхность тела. На ЭКГ отражается усреднение всех векторов потенциалов действия, возникающих в определённый момент работы сердца.
Обычно на ЭКГ можно выделить 5 зубцов: P, Q, R, S, T. Иногда можно увидеть малозаметную волну U. Зубец P отображает процесс охвата возбуждением миокарда предсердий, комплекс QRS — систолу желудочков, сегмент ST и зубец T отражают процессы реполяризации миокарда желудочков. Процесс реполяризации (Repolarization) - фаза, во время которой восстанавливается исходный потенциал покоя мембраны клетки после прохождения через неё потенциала действия. Во время прохождения импульса происходит временное изменение молекулярной структуры мембраны, в результате которого ионы могут свободно проходить через неё. Во время реполяризации ионы диффундируют в обратном направлении для восстановления прежнего электрического заряда мембраны, после чего клетка бывает готова к дальнейшей электрической активности. Пример ЭКГ приведен на рисунке 2.
|
Рис. 2. Электрокардиогра?фия |
ЭКГ является очень информативным недорогим и доступным тестом, позволяющим получить много информации о сердечной деятельности.
ЭКГ является записью электрической активности сердца. Запись производится с поверхности тела пациента (верхние и нижние конечности и грудная клетка) [1].
Практическая часть
Проведение социологического опроса
Перед проведением экспериментальной части работы. Я задумалась, знают ли школьники и их родители об заболеваниях сердца, знают ли о работе сердца? Эти вопросы не давали покоя, и мы совместно с моими родителями решили провести социологическое исследование. Цель которого – выявить степень ознакомленности населения о проблемах сердечно сосудистой системы. Всего в опросе приняло участие 273 человека.
Вопрос 1. Знаете ли Вы о строение сердечно-сосудистой системы человека?
|
Ответ |
Количество человек. |
Процент. |
|
Да |
33 |
12% |
|
Нет |
225 |
82 % |
|
Затрудняюсь ответить |
15 |
5,4 % |
Как видно из приведенной таблицы, подавляющая часть опрошенных не знает основ анатомии и физиологии человека. Нам показалось это странно, так как каждый человек хочет быть здоровым, но основу здоровья каждого человека закладывают элементарные знания о строении своего организма.
Вопрос 2. Знаете ли Вы об основных заболеваниях сердечно-сосудистой системы?
|
Ответ |
Количество человек. |
Процент. |
|
Да |
147 |
53 % |
|
Нет |
115 |
42 % |
|
Затрудняюсь ответить |
11 |
5 % |
Половина опрошенных знают об заболеваниях сердечно сосудистой системы. В ходе индивидуальной беседы, я выяснила, что опрошенные мною люди знают о таких заболеваниях как – инфаркт, сердечная недостаточность, тахикардия. Участники опросы или сами имеют данные заболевания, или знают людей с данными заболеваниями, но знания о данных болезнях поверхностные.
Вопрос 3. Знаете ли Вы о пользе физических упражнений?
|
Ответ |
Количество человек. |
Процент. |
|
Да |
193 |
70 % |
|
Нет |
69 |
25 % |
|
Затрудняюсь ответить |
11 |
5 % |
Как видно из полученных результатов, подавляющее большинство опрошенных знают о положительном вилянии физических упражнений на деятельность сердечно-сосудитсой системы. Так же в ходе беседы, я выяснила, что люде не знают о специально разработанных комплексах для оздоровления сердеччно-сосудистой системы.
Данную проблемы мы предлагаем решить созданием социальной страницы, на которой я буду рассказывать о различных заболеваниях сердца, проводить комплексы упражнений направленных на оздоровление сердечно-сосудистой системы. А также проводить различные опросы и викторины.
Изучение влияние роли физических упражнение на деятельность сердечно-сосудистой системы.
Оборудование и материалы.
В ходе нашей работы мы использовали портативный компьютер Nova500, датчик ЭКГ DT189, соединительные провода для датчиков.
Устройство Nova500 – это специальный портативный компьютер компании Fourier Systems, предназначенный для учебно-исследовательской деятельности.
Nova500 объединяет стандартный интерфейс платформы Windows CE 5.0, регистратор данных и инструмент для математических вычислений
Подготовка и проведение эксперимента.
Датчик ЭКГ предназначен для измерения электрической активности сердца. При каждом сокращении сердца через него распространяется электрический импульс, который вызывает сокращение сердечной мыщцы, и при этом через сердце прокачивается очередная порция крови.
ЭКГ датчик измеряет форму сигнала сердечного электрического импульса.
Электроды необходимо хранить в прохладном, чистом, сухом месте и в герметичном контейнере.
Для снятия электродной диаграммы нам потребовалось три электродные накладки.
Схема измерение приведена на рисунке 3.
|
Рис. 3. Схема экспериментальной установки. |
Методика измерения:
Снять часы, кольца и браслеты.
Поскольку при сердечных сокращениях генерируется очень слабый сигнал, необходимо обеспечить хороший контакт электродных накладок с кожей человека.
Протереть участки кожи, к которым будут крепиться электродные накладки, бумажной салфеткой для удаления частиц ороговевшей кожи и жира.
Снять с электродных накладок бумажную подложку. Прочно закрепить первый электрод на правом запястье.
Закрепить второй электрод на левом запястье на несколько сантиметров выше второго.
Закрепить третий электрод на внутренней стороне левого запасться.
Присоединить микрозажимы.
Необходимо занять удобное положение и не двигаться во время эксперимента.
После снятия ЭКГ в спокойном состоянии ученики выполняют физические упражнения и повторяют снятие ЭКГ.
Результаты и их обсуждение.
В ходе проведения эксперимента были получены следующие графики.
|
Рис. 4а. ЭКГ ученицы, которая не занимается спортом до физической нагрузки. |
|
Рис. 4б. ЭКГ ученицы, которая не занимается спортом после физической нагрузки. |
|
Рис. 5а. ЭКГ ученика, который активно занимается спортом до физической нагрузки. |
|
Рис. 5б. ЭКГ ученика, который активно занимается спортом после физической нагрузки. |
Из приведенных графиков можно вычислить количество ударов в минуту.
Данные ученицы, которая не занимается спортом до физической нагрузки:
?t=8/12=0.67 сек.
Частота= 1/?t*60= 1/0,67*60=90 ударов в минуту
После физической нагрузки:
?t=8/16=0,5 сек
Частота=1/?t*60=1/0,5*60=120 ударов в минуту
Данные ученика, который активно занимается спортом до физической нагрузки.
?t=8/9=0.71 сек.
Частота=1/?t*60=1/0,71*60=84 удара в минуту
После физической нагрузки:
?t=4/7=0,57 сек
Частота=1/?t*60=1/0,57*60=105 ударов в минуту.
Частота пульса в покое у не тренированного человека больше, и после физической нагрузки повышается больше чем у тренированного ученика. При физической нагрузке количество ударов увеличивается. При выполнении физической нагрузки работа сердца существенно меняется: возрастает чистота сердечных сокращений и увеличивается объём крови, выталкиваемой сердцем за одно сокращение. При занятиях спортом мышцы сердца немного утолщаются и становятся более выносливыми. У тренированных людей пульс в состоянии покоя замедляется. Это свидетельствует о том, что при постоянных тренировках увеличивается масса сердца. Становится больше ударный объём крови.
|
Проба |
Участок ЭКГ |
Время в покое, с |
Время – после упражнений, с |
Обычная длительность участка, с |
|
Данные учеников, которые не занимается спортом. |
||||
|
1 |
P-R |
0,03 |
0,04 |
0,12 – 0,2 |
|
QRS |
0,08 |
0,06 |
Менее 0,1 |
|
|
Q-T |
0,1 |
0,09 |
Менее 0,38 |
|
|
2 |
P-R |
0,027 |
0,033 |
0,12 – 0,2 |
|
QRS |
0,077 |
0,06 |
Менее 0,1 |
|
|
Q-T |
0,11 |
0,1 |
Менее 0,38 |
|
|
3 |
P-R |
0,041 |
0,045 |
0,12 – 0,2 |
|
QRS |
0,086 |
0,075 |
Менее 0,1 |
|
|
Q-T |
0,15 |
0,095 |
Менее 0,38 |
|
|
Данные ученика, который активно занимается спортом. |
||||
|
1 |
P-R |
0,1 |
0,02 |
0,12 – 0,2 |
|
QRS |
0,06 |
0,01 |
Менее 0,1 |
|
|
Q-T |
0,1 |
0,05 |
Менее 0,38 |
|
|
2 |
QRS |
0,15 |
0,17 |
Менее 0,1 |
|
Q-T |
0,23 |
0,25 |
Менее 0,38 |
|
|
QRS |
0,1 |
0,9 |
Менее 0,1 |
|
|
3 |
Q-T |
0,35 |
0,39 |
Менее 0,38 |
|
QRS |
0,05 |
0,06 |
Менее 0,1 |
|
|
Q-T |
0,29 |
0,3 |
Менее 0,38 |
|
При анализе ЭКГ определяют высоту и направленность зубцов и длительность интервалов между ними. Длительность сердечных циклов определяется по интервалу между одинаковыми точками на ЭКГ. Удобнее всего это делать по вершинам зубцов.
Во время сердечных нагрузок сердечные циклы укорачиваются и длительность отдельных циклов становится почти одинаковой. Это происходит быстрее у малотренированных людей при выполнении тяжелой работы. Физические нагрузки сопровождаются и другими изменениями показателей ЭКГ. Наиболее часто отмечается изменение высоты отдельных зубцов и смещение интервалов P-Q и S-T от нулевой линии. По изменениям показателей ЭКГ при мышечной деятельности оценивают степень приспособления сердца к физическим нагрузкам.
Изучение развивающего комплекса зарядки.
Успешное развитие общества во многом зависит от творчески мыслящих, находящихся в поиске нового людей. Формирование здорового образа жизни должно происходить непрерывно и целенаправленно.
Воспитание, охрана здоровья и физическое здоровье подрастающего поколения – это дело государственной важности. Большую роль в решении этой задачи играют школьные учреждения, которые, являясь ступенью общей системы образования, призваны обеспечить охрану жизни, укрепление здоровья детей, их всестороннее развитие.
Утренняя гимнастика до уроков в школе оказывает благоприятное воздействие на организм. Она способствует регулированию процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга. Влияние такой гимнастики на центральную нервную систему очень важно.
На данный момент, забота о здоровье ученика на уроке обрела оболочку в виде здоровьесберегающих технологий, которые призваны, всеми доступными средствами и способами, обеспечить школьнику возможность сохранения здоровья за период обучения в школе.
Танцевальную зарядку, которую мы предлагаем можно проводить и на уроках, в качестве физкультминуток. Одним из самых эффективных способов предупреждения утомления, улучшения общего состояния детей, смены их деятельности считаются кратковременные физические упражнения, так называемые физминутки. Как бы ни был интересен урок, после 25 мин. от начала урока у детей наблюдается снижение работоспособности, падает темп и качество работы, изменяется двигательная активность, зачастую теряется интерес к уроку, отвлечения становятся более выраженными. Физкультминутки на уроке обеспечивают активный отдых учащихся, переключают внимание с одного вида деятельности на другой, помогают ликвидировать застойные явления в органах и системах, способствуют повышению внимания и активности на последующем этапе урока. Физкультминутки – естественный элемент урока в начальных классах, который обусловлен физиологическими потребностями в двигательной активности детей. Они снимают напряжение мышц, вызванное неподвижным состоянием, переключают внимание с одной деятельности на другую, успокаивают нервную систему и восстанавливают работоспособность детей.
Мы провели соцопрос в младших и средних классах и выяснили , что в школе делают зарядку 53% ребят, сильными и ловкими хотят стать 79% . Дети в начальной школе чувствуют усталость, недосыпание и не могут сосредоточиться на уроках.
По этой причине мы решили создать комплексы упражнений для утренней гимнастики, рассчитанные на младших и средних школьников. Мы убеждены, что физические упражнения во время физзарядки полезны не только для здоровья, но и для повышения работоспособности учеников на уроках, помогут быстрее и лучше усваивать материал.
Но делать скучные и однообразные движения, не совсем интересно. Чтобы ребенок с радостью выполнял упражнения – это должна быть динамическая зарядка, и желательно с музыкальным сопровождением.
Цель нашего проекта – создать динамическую зарядку.
Цель утренней гимнастики – способствовать организованному началу учебного дня, улучшению самочувствия и настроения.
Проблема, на решение которой направлен проект: пропаганда здорового образа жизни через проведение утренней гимнастики.
Ожидаемые результаты.
Формирование у учащихся навыков здорового образа жизни; соблюдение режима дня.
Повышение процента обучающихся, которые выполняют в школе утреннюю зарядку.
Повышение уровня физического и социального здоровья детей. Дети после такого урока проявляют хорошие умственные способности, любознательность, коммуникабельность; физически хорошо себя чувствуют. У них появляется мотивация к учебной деятельности: интерес к знаниям, интерес к изучаемому материалу.
Утренняя гимнастика у учащихся будет являться важным средством воспитания нравственных и волевых качеств.
Эффективность проекта.
Повседневное выполнение физических упражнений вырабатывают у ребят внутреннюю собранность, дисциплину, активность, самостоятельность. Ежедневное выполнение комплекса утренней гимнастики — это тот минимум двигательной активности, который должен войти в привычку каждого учащегося, стать элементом его личной гигиены
Зарядка способствует тому, что сердце начинает работать в своем привычном ритме, заставляя "просыпаться" все остальные системы организма. Кровеносная система настраивается на рабочую активность, улучшается снабжение мышц, внутренних органов, тканей и мозга кислородом.
Создание социальной страницы в Instagram.
Instagram – популярная социальная сеть, которую можно подключить на мобильном телефоне, компьютере, планшете. С помощью нее можно общаться с друзьями, публиковать собственные фото и видео, подписываться на популярных личностей.
Возможности Instagram:
моментальная публикация фото и видео;
добавление подписей, местоположения;
наложение эффектов, которые встроены в меню Инстаграма;
общение с подписчиками и друзьями через Direct;
публикация истории, которая работает 24 часа;
отметка друзей в комментариях;
просмотр статистики.
ВЫВОДЫ.
При выполнении исследовательской работы нами была изучена научная литература, о работе сердечно-сосудистой системы человека.
В ходе выполнения практической части работы, были получены навыки работы с цифровой лабораторий «Архимед», которые могут применяться и при выполнении других работ.
Сняты показания ЭКГ у учащегося занимающемся и не занимающимся спортом, до и после физической нагрузки.
В ходе анализа полученных данных были выявлены различия в работе сердечно-сосудистой системы у тренированного и не тренированного человека. Во время сердечных нагрузок сердечные циклы укорачиваются, и длительность отдельных циклов становится почти одинаковой. Это происходит быстрее у малотренированных людей при выполнении тяжелой работы. Частота пульса в покое у не тренированного человека больше, и после физической нагрузки повышается больше чем у тренированного ученика.
Наблюдения показывают, что использование здоровьесберегающих технологий в учебном процессе позволяет учащимся более успешно адаптироваться в образовательном и социальном пространстве, раскрыть свои творческие способности.
Список использованных источников информации .
Амосов Н.М., Муравов И.В. Сердце и физические упражнения. - М.: Знание, 1985.
Амосов Н.М., Бендет Я.А. Физическая активность и сердце. - Киев: Здоровье, 1989.
Бальсевич В.К. Физическая культура для всех и для каждого. - М.: ФиС, 1988.
Белорусова В.В. Физическое образование. - М.: Логос, 2003.
Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология человека. 8 класс. – Дрофа: Москва, 2004
Ращупкин Г.В. Физическая культура. - Спб.: Нева, 2004.
Фотоотчет