III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА И ИХ НАЛИЧИЯ В ОВОЩАХ И ФРУКТАХ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Задачи проекта:
Образовательные:
-
продолжать учить учащихся использовать при решении нестандартных задач имеющиеся знания, личный опыт, информацию из различной литературы.
-
обобщить и расширить знания учащихся об овощах и фруктах, познакомить с их значением для организма;
-
научить пользоваться таблицами для составления сбалансированного питания в минеральных веществах на каждый день;
Воспитательные:
-
продолжить формирование познавательного интереса учащихся;
-
формировать навыки коллективной работы в сочетании с самостоятельной деятельностью учащихся
-
продолжить формировать активную жизненную позицию, научить использовать субъективный опыт в оценке фактов на основе личностно значимых ценностей и внутренних установок;
-
продолжить воспитание внимательного отношения к своему питанию;
Развивающие:
-
осуществляя проблемно-поисковый метод самостоятельно получить знания, используя физический эксперимент и работу с научно-популярной литературой.
-
развивать умение исследовательской деятельности и осмысливать результаты собственной деятельности;
Возраст учащихся: 13 лет
Знания, на получение которых нацелен результат проекта:
-
умение проводить эксперимент и делать выводы;
-
развитие навыков наблюдения и сравнения;
-
умение проводить анализ и делать выводы;
-
развитие навыков самостоятельной работы;
-
приобретение практических навыков - умение составлять электрические цепи, работать с компьютером, работать с живыми объектами;
-
умение выбирать полезные для здоровья продукты питания;
Развитие навыков:
-
самостоятельной работы;
-
коммуникативности;
-
мыслительной деятельности (анализ, синтез, структурирование информации);
-
самоанализа;
-
работа в программе Ecsel;
-
поиск материалов в Интернет;
Материалы для исследования.
-
Коробка со свежими овощами и фруктами;
-
Компьютер с выходом в Интернет;
-
Мультимедиа установка;
-
Проводники;
-
Соединительные провода
-
Приборы для измерения силы тока и напряжения
-
Подборка научно-популярной литературы
-
Данные Интернет о содержании и роли минеральных веществ в овощах и фруктах;
Гипотеза:
В овощах и фруктах содержатся необходимые организму человека минеральные вещества, которые играют важную роль в его жизнедеятельности. Наличие минеральных веществ можно доказать путем определения электропроводности, используя овощи и фрукты в качестве электролита (биоаккумулятора).
Планируемые результаты работы над проектом: Изучив теорию вопроса «Минеральные вещества и их значение для здоровья человека», «Содержание минеральных веществ в овощах и фруктах», «Электропроводность и природные электролиты (биоаккумуляторы), проведя анкетирование среди одноклассников, выполнив практическую работу по определению электропроводности в овощах и фруктах и проанализировав полученные данные, мы должны доказать, что минеральные вещества необходимы для нормальной жизнедеятельности человека и они содержаться в овощах и фруктах.
Введение (актуальность проекта)
Современный человек имеет много возможностей заботиться о здоровье, медицина предлагает нам самые разнообразные лекарственные препараты, которые могут помочь во многих ситуациях. Однако не будем забывать, здоровье – это то, что мы едим. Здоровье и питание детей неразрывно связано. Всё большее число детей отчаянно борются с собственным весом. Многие дети имеют повышенный уровень холестерина, такой, который врачи ожидали бы найти у их располневших родителей. Когда научные исследователи смотрят на состояние детских артерий, то они обнаруживают ранние стадии артериальных повреждений, которые являются первыми признаками того, что у ребёнка случится сердечный приступ.
Правильное, рационально организованное питание детей влияет не только на физическое состояние ребёнка, но и на его нервно – психическое развитие. Здоровое питание также является важным условием хорошей успеваемости ребёнка в школе. Обычно, дети, которые питаются правильно и качественной пищей растут быстро и хорошо учатся в школе.
Сегодня мы поговорим о тех ценных веществах, без которых человек не будет чувствовать себя здоровым, как и при недостатке белков, жиров и углеводов. Это минеральные вещества. Они имеются в природе: железо, медь, сера, марганец, йод и другие, а так как человек – часть природы, то в нем все эти элементы содержатся в небольших количествах, но в процессе
жизнедеятельности они выводятся из организма, поэтому организм необходимо постоянно ими пополнять. А как это возможно? Нужно употреблять в пищу необходимые продукты питания. Чтобы человек получал их в достаточном количестве, пища должна быть разнообразной. Это называется сбалансированным питанием. Продолжительность жизни и здоровье определяются тем, как человек ест, что и сколько.
§1. Значение минеральных веществ для здоровья человека
Человеку нужно есть,
Чтобы встать и чтобы сесть,
Чтобы прыгать, кувыркаться,
Песни петь, дружить, смеяться.
Чтоб расти и развиваться
И при этом не болеть,
Нужно правильно питаться
С самых юных лет уметь.
Если кто-то простудился;
Голова болит, живот.
Значит, надо подлечиться,
Значит, в путь - на огород.
С грядки мы возьмём микстуру,
За таблеткой сходим в сад,
Быстро вылечим простуду.
Снова будешь жизни рад.
В своей работе, мы хотим показать значение фруктов и овощей в рационе питания человека и определить наличие минеральных веществ в этих продуктах.
Минеральные вещества не обеспечивают организм калориями, тем не менее, они необходимы. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма - водно-солевом, кислотно-щелочном. Без них нарушается минеральный обмен. Примером такого нарушения является декальцинация, т.е. потеря костями кальция, что приводит к их ломкости; анемия – дефицит железа, в результате у человека ухудшается самочувствие. Кальций служит для укрепления костей, зубов. Фосфор – укрепляет кости, улучшает работу мозга. Йод необходим для профилактики заболевания щитовидной железы. Калий нужен для укрепления сердечной мышцы. Обычно минеральные вещества делят на две группы: макроэлементы (Са, Р, Мg, Na, K, Cl, S), содержащиеся в пище в относительно больших количествах, и микроэлементы (Fe, Zn, Cu, I, F и др.), концентрация которых невелика. Данные о роли для организма и содержании важнейших минеральных веществ в продуктах приведены в таблице (Приложение 1).
Минеральные вещества (за исключением пищевой соли) в большинстве случаев составляют 0,7 - 1,5% съедобной части пищевых продуктов. При переработке пищевого сырья, как правило, происходит уменьшение количества минеральных веществ, кроме добавленной пищевой соли. В растительных продуктах они уходят с отходами и при тепловой обработке. В животных продуктах - за счет отделения костей.
Рекомендуемая суточная норма основных минеральных веществ
для подростков (10 – 13 лет)
|
Минеральные вещества |
Суточная потребность, в мг |
|
Кальций |
1200 |
|
Фосфор |
1800 |
|
Магний |
350 |
|
Железо |
18 |
С учащимися 7 класса мы провели анкетирование на «Определение обеспеченности организма минеральными веществами» (Приложение №2-4).
Задание: при помощи тестов определите, достаточно ли ваш организм обеспечен минеральными веществами. Если на большинство вопросов вы ответили "нет", то ваш организм в достаточной степени обеспечен этими веществами.
По результатам анкетирования мы выяснили, что все учащиеся нашего класса в достаточной степени обеспечены основными минеральными веществами: магнием, калием и кальцием (Приложение №5).
Хотя общее содержание минеральных веществ в овощах, фруктах и ягодах невелико (0,5-1,0 %), они находятся, как правило, в легкоусвояемой форме и поэтому играют заметную роль в питании. В справочниках мы нашли содержание 4-х элементов, в исследуемых нами овощах и фруктах, играющих важную роль в обменных процессах человека. Это – калий, кальций, магний и железо (Приложение №6). Всего же в растениях содержится более 60 различных химических элементов.
Годовая потребность в овощах, в зависимости от района страны, составляет 120-146 кг, в том числе капусты разных видов 35-55, помидоров 25-32, огурцов 10-13, моркови 6-10, свеклы 5-10, лука 6-10, баклажанов 2-5, сладкого перца 1-3, зеленого горошка 5-8, бахчевых 20-30, а прочих овощей - 3-7 кг. Потребность в картофеле 96,7 кг/год или 256 г в день на одного жителя страны.
Годовая потребность человека в плодах составляет 94,9 кг в год. Примерная потребность к общей составляет (кг): яблок - 35, груш, земляники - по 4, вишни, сливы, смородины - по 5, абрикосов, крыжовника - по 2, винограда - 8, цитрусовых плодов - 10, дикорастущих ягод - 7, орехов - 3.
Однако в РФ потребление фруктов составляет лишь 38 кг в год, что в 2-3 раза меньше, чем в ведущих странах мира. Большинство потребляемых плодов составляют яблоки.
На основании собранного материала, мы утверждаем, что овощи и фрукты, необходимые продукты питания, которые оказывают большое влияние на здоровье человека.
§2. Определение наличия минеральных веществ в овощах и фруктах
Следующим этапом нашей работы является определение наличия минеральных веществ в овощах и фруктах. Из курса биологии мы знаем, что только зеленое растение является единственной в мире лабораторией, которая усваивает солнечную энергию и сохраняет ее в виде потенциальной химической энергии органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза. Соединяясь с водой минеральные вещества, содержащиеся в растениях, образуют электролиты, которые способны проводить электрический ток.
Из различных литературных источников мы выяснили, что все овощи и фрукты имеют небольшое количество электрического заряда, следовательно, они могут быть источниками энергии. Ученые утверждают, что если у нас дома отключат электричество, мы сможем некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов. Это открытие было сделано еще 200 лет назад итальянским физиком Александром Вольта, и уже в 1800 году он изобрел первую фруктовую батарейку. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовый источник энергии стал прародителем всех нынешних батареек. Вещества имеют свойство проводить электрический ток под действием электрического поля, и это свойство называется электропроводностью, которая у разных веществ различна. Чтобы определить наличие минеральных веществ в овощах и фруктах, которые входят в наш рацион питания, мы решили исследовать электропроводность этих продуктов питания.
Для проведения данного эксперимента мы обратились за помощью к учителю физики. Нам необходимо было узнать, как провести данное исследование и какое оборудование взять для проведения работы.
Для того чтобы измерить электропроводность овощей и фруктов, мы собрали цепь.
Необходимое оборудование для проведения исследования:
-
Коробка со свежими овощами и фруктами;
-
Прибор для измерения силы тока (микроамперметр)
-
Источник питания;
-
Проводники;
-
Соединительные провода;
-
Резистор;
Методическая инструкция для проведения исследования.
1. Собрать электрическую цепь
2. Измерьте микроамперметром силу тока в плодах и овощах при помощи электродов диаметром 1 мм (алюминиевые), погружая их на глубину 2 см.
3. Сделать замеры
4. Оформить записи
5. Построить график
6. Сделать выводы
Примечание: I (10-3А), мкА - сила тока, микроамперы
4 вольта
R=2Ом
Фото1. Сбор электрической цепи Фото2. Результаты готовы
Вывод: данные исследования показывают, что все образцы овощей и фруктов обладают электропроводностью, значит, во всех овощах и фруктах содержатся минеральные вещества. Ведь только благодаря содержанию минеральных солей растительный организм может быть биоаккумулятором. (Приложение №7).
Заключение, выводы
Выдвинутая нами в начале работы гипотеза: «В овощах и фруктах содержатся необходимые организму человека минеральные вещества, которые играют важную роль в его жизнедеятельности. Наличие минеральных веществ можно доказать путем определения электропроводности, используя овощи и фрукты в качестве электролита (биоаккумулятора)», проведенными исследованиями полностью доказана.
В заключение своей работы мы бы хотели отметить: что овощи и фрукты необходимы для полноценного питания, так как содержащиеся в них минеральные вещества, играют большую роль в обменных процессах, протекающих в организме человека.
Для того, чтобы избежать недостатка какого-нибудь из минеральных веществ, продукты питания должны быть разнообразными. Если вы имеете вредные привычки, вынуждены принимать жизненно необходимые лекарства, то у вас существует большая потребность в минеральных веществах и это надо учитывать, составляя свое ежедневное меню. Кроме того, при определенных физиологических состояниях организма — у детей в период роста и у беременных женщин возрастает потребность в железе и кальции. Потребляя овощи, можно предупредить многие тяжелые заболевания, повысить тонус и работоспособность человеческого организма. Старайтесь по возможности больше кушать овощей и фруктов в сыром виде. В свежем виде овощи полнее усваиваются организмом человека и своими ферментами помогают перевариванию в организме мяса, рыбы. Следовательно, овощи не только поставщики пищевых веществ и витаминов, но и регуляторы пищеварения, повышают пищевую ценность большинства продуктов.
Потребление овощей и фруктов резко колеблется и зависит от времени года. Их не хватает в конце зимы и ранней весной. Пищевая ценность продукции в этот период значительно снижена. Это ведет к снижению общей сопротивляемости организма - простудным инфекционным заболеваниям. Восполнить этот дифицит, помогут продукты быстрой заморозки, в которых сохраняется большое количество необходимых нам веществ.
Гиппократ призывал позволить пище быть нам лекарством, а лекарствам – нашей пищей. Значит, на нашем столе постоянно находится лекарство.
Источники:
-
http://festival.1september.ru/articles/575166/
-
http://podolskobr.ru/wp-content/uploads/2014/01/учебно-
-
https://kopilkaurokov.ru/fizika/uroki/urok-fiziki-prirodnyie-
-
http://podolskobr.ru/wp-content/uploads/2014/01/учебно-методические-рекомендации-лучшие-практики.pdf
-
http://voyagehotelsmezonin.ru/12015/
-
http://voyagehotelsmezonin.ru/1418/
-
http://www.grandars.ru/college/tovarovedenie/vitaminy-i-mineralnye-veshchestva.html
-
http://www.studfiles.ru/preview/5364611/
-
https://multiurok.ru/files/izmierieniie-sily-toka-v-ovoshchakh-i-fruktakh.html
Приложение №1
Роль минеральных веществ в организме человека.
|
Элемент |
Функции |
Содержание в суточной диете, мг |
Наличие в продуктах |
Примечания |
|||
|
Растительного происхождения (мг на 100 г) |
Животного происхождения (мг на 100 г) |
||||||
|
Макроэлементы |
|||||||
|
Са |
Основа костной ткани, поддерживает содержание ионов в организме, влияет на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, активизирует деятельность ряда важных ферментов. |
800 |
Сыр (1000), молоко (120) |
Некоторые растительные продукты (злаковые, щавель, шпинат) уменьшают всасывание кальция. |
|||
|
Р |
Вместе с кальцием составляет основу костной ткани. Входит в состав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Принимает участие в обмене энергии, обеспечивая мышечную и умственную деятельность. |
1200 |
Фасоль (540), горох (330), овсяная, перловая, ячневая крупы (320-350), хлеб (200) |
Рыба (250), мясо (180), сыр (500-600) |
Важно соотношение между потребляемыми кальцием и фосфором (1:1,5). |
||
|
Мg |
Участвует в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, обмене углеводов и энергетическом. |
400 |
Хлеб (85-90), овсяная (116) и ячневая (96) крупы, фасоль (103), орехи (170-230), овощи (10-40) |
Творог (23), молоко (14) |
В продуктах животного происхождения Мg содержится в легкоусвояемой форме. Мg – антагонист Са, их соотношение должно составлять 0,5:1. |
||
|
Сl |
Участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы, активизирует ряд ферментов. |
200 |
2-160 |
Суточная потребность удовлетворяется без досаливания продуктов. |
|||
|
Nа |
Участвует в создании буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена (задерживает воду в организме), активизации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани. |
1000 |
15-80 |
Суточная потребность удовлетворяется без досаливания продуктов. Безвредная доза для здорового человека – 4000 мг в сутки. |
|||
|
Входит в состав метионина и цистеина, некоторых гормонов и витаминов. |
1000 |
Содержание серы в продуктах пропорционально содержанию белков. |
Суточная потребность удовлетворяется обычным рационом. |
||||
|
К |
Регулирует кислотно-щелочное равновесие крови. Участвует в передаче нервных импульсов, активирует работу ряда ферментов. Проявляет защитные свойства против избытка натрия и нормализует кровяное давление. Усиливает выделение мочи. |
2500-5000 |
150-570 Заметно больше в фасоли (1100), горохе (870), картофеле (570), яблоках и винограде (250) |
150-570 |
Потребность удовлетворяется за счет картофеля. |
||
|
Микроэлементы |
|||||||
|
Fе |
Участвует в образовании гемоглобина и некоторых ферментов. |
14 |
Бобовые (0,07-4) |
Печень, почки (0,07-4) |
Лучше усваивается из животных продуктов. |
||
|
Zn |
Входит в состав инсулина и некоторых ферментов. Обеспечивает рост и половое созревание. |
8-22 |
0,15-2,5 бобовые (3,1-5) |
0,15-2,5 Печень (3,1-5) |
Дрожжи значительно усиливают усвоение. |
||
|
I |
Образование гормона тироксина (щитовидная железа) |
0,1-0,15 |
Морская капуста (0,05-70) |
Морская рыба (0,5), печень трески (0,8) |
При длительном хранении и тепловой обработке значительное количество теряется. В пищу используют иодированную соль (с добавлением иодида калия). |
||
|
F |
Входит в состав зубной эмали. |
3 |
Чай (76) |
Скумбрия (1,4) |
Основная часть потребности удовлетворяется за счет воды. При недостатке производят фторирование воды и молока. |
||
Приложение№ 2
Тест на обеспеченность магнием.
|
№ |
Вопрос |
Да |
Нет |
|
1 |
Часто ли у вас бывают судороги (в частности, ночные судороги икроножных мышц). |
2 |
11 |
|
2 |
Страдаете ли вы болями в сердце, учащенным сердцебиением и сердечной аритмией? |
1 |
12 |
|
3 |
Часто ли у вас случается защемление нервов, например, в области спины? |
2 |
11 |
|
4 |
Часто ли вам угрожают стрессовые ситуации. |
1 |
12 |
|
5 |
Часто ли вы ощущаете онемение, например в руках. |
1 |
12 |
|
6 |
Употребляете ли вы алкогольные напитки. |
- |
13 |
|
7 |
Применяете ли вы мочегонные средства. |
- |
13 |
|
8 |
Много ли вы занимаетесь спортом. |
13 |
- |
|
9 |
Предпочитаете ли вы белый хлеб и изделия из белой муки. |
13 |
- |
|
10 |
Вы редко употребляете в пищу салат и зеленые овощи. |
5 |
8 |
|
11 |
Во время готовки картофеля и овощей используете ли вы длительную водную обработку. |
12 |
1 |
|
12 |
При покупке минеральной воды обращаете ли вы внимание на содержание в ней магния. |
1 |
12 |
|
51 |
105 |
Приложение №3
Тест на обеспеченность калием.
|
№ |
Вопрос |
Да |
Нет |
|
1 |
Страдаете ли вы мышечной слабостью. |
- |
13 |
|
2 |
Повышено ли у вас давление. |
3 |
10 |
|
3 |
Склонны ли вы к отекам. |
- |
13 |
|
4 |
Страдаете ли вы от пассивной деятельности кишечника. |
- |
13 |
|
5 |
Принимаете ли вы мочегонные средства. |
1 |
12 |
|
6 |
Вы активно занимаетесь спортом. |
13 |
- |
|
7 |
Вы мало едите свежих фруктов. |
1 |
12 |
|
8 |
Салат и овощи редко попадают на ваш стол. |
- |
13 |
|
9 |
Вы мало едите картофеля. |
- |
13 |
|
10 |
Во время готовки картофеля и овощей используете ли вы длительную водную обработку. |
12 |
1 |
|
11 |
Вы редко употребляете овощные и фруктовые соки. |
6 |
7 |
|
12 |
Вы редко едите сухофрукты. |
9 |
4 |
|
46 |
111 |
Приложение №4
Тест на обеспеченность кальцием.
|
№ |
Вопрос |
Да |
Нет |
|
1 |
Страдаете ли вы остеохондрозом. |
1 |
12 |
|
2 |
Бывает ли у вас аллергия, например на солнце. |
9 |
4 |
|
3 |
Принимаете ли вы препараты с кортизоном. |
- |
13 |
|
4 |
Бывают ли у вас судороги. |
- |
13 |
|
5 |
Вы ежедневно выпиваете меньше 1 стакана молока. |
3 |
10 |
|
6 |
Вы мало употребляете молочных продуктов, таких как йогурт или сыр. |
2 |
11 |
|
7 |
Пьете ли вы часто напитки типа «Кола». |
5 |
8 |
|
8 |
Вы мало употребляете зеленых овощей. |
9 |
4 |
|
9 |
Вы много едите мяса и колбасы. |
2 |
11 |
|
31 |
94 |
Приложение №5
Определение обеспеченности организмов учащихся 7-го класса минеральными веществами
Вывод: при помощи тестов мы определили, достаточно ли наши организмы обеспечены минеральными веществами.
На большинство вопросов учащиеся 7-го класса ответили "нет", значит, наши организмы в достаточной степени обеспечены этими веществами.
Приложение №6
Химический состав плодов и ягод
|
Название |
Содержание в мг, на 100г |
|||
|
Калий |
Кальций |
Магний |
Железо |
|
|
Яблоко |
278 |
16 |
9 |
2,2 |
|
Мандарин |
155 |
35 |
11 |
0,1 |
|
Груша |
155 |
19 |
12 |
25 |
|
Банан |
348 |
8 |
42 |
0,6 |
|
Лимон |
155 |
35 |
11 |
0,1 |
Химический состав овощей, картофеля
|
Название |
Содержание в мг, на 100г |
|||
|
Калий |
Кальций |
Магний |
Железо |
|
|
Картофель |
568 |
10 |
23 |
0,9 |
|
Лук репчатый |
175 |
31 |
14 |
0,8 |
|
Морковь |
200 |
51 |
31 |
1,2 |
|
Огурец |
141 |
23 |
14 |
0,9 |
|
Томат |
290 |
14 |
20 |
1,4 |
|
Свекла |
288 |
37 |
43 |
1,4 |
|
Чеснок |
260 |
60 |
30 |
1,7 |
|
Название овощей и фруктов |
Напряжение В |
Сила тока мкА |
|
Картофель |
4 |
0,050 |
|
Помидор |
4 |
0,060 |
|
Лук Репчатый |
4 |
0,070 |
|
Морковь |
4 |
0,048 |
|
Огурец |
4 |
0,055 |
|
Свекла |
4 |
0,060 |
|
Чеснок |
4 |
0,029 |
|
Мандарин китайский |
4 |
0,024 |
|
Мандарин аргентинский |
4 |
0,015 |
|
Груша |
4 |
0,028 |
|
Яблоко |
4 |
0,030 |
|
Банан |
4 |
0,014 |
|
Лимон |
4 |
0,045 |
Приложение №7
Определение электропроводности овощей и фруктов