[发明专利]模拟人体胸部运动试验

说明书

教具、学具和教学仪器创新设计

本发明在学校理科的教学过程中具有形象性、科学性、易操作性等特点。它操作简单，形象直观，能让学生在动手操作塑料瓶瓶壁和瓶底，引起瓶内气球的变化。探索瓶和气球的内外体积与气压的变化，产生相关现象。

该实验在生物新人教版七年级下册46页《模拟膈肌的运动和胸廓容积变化》，是模仿人体呼吸运动肺与外界的气体交换过程，让学生了解人体呼吸过程，学习生理过程与自然界的相互关系，用简单实验操作理解复杂原理，激发学生探究自然学科知识的兴趣。

教材中原型：玻璃罩模拟胸廓，玻璃管模拟气管、支气管，气球模拟肺，橡皮膜模拟膈。图1是模拟膈肌运动的图

不足：只能操作模拟膈肌的变化，胸廓前后左右变化无法模拟；实验过程中密封性要求高；器材难找:有兴趣的探究者无法自己正确制作，降低实验验证的准确性，降低探究此类现象的延续性，扼杀求知欲。

该实验的创新是：把瓶中的两个气球改为一个，提高学生的迁移能力；把塑料瓶瓶底替代成橡皮膜，提高瓶的密封性，学生少剪掉瓶底的过程，而且提高转换能力；利用橡皮塞（粘稠度高的橡皮泥和大自然中的黄泥）和橡筋，可控制瓶内外的密封性；实验的材料容易找到和制作；实验有机的把生物知识和实践操作联系在一起，能变通学习，构建自己的知识框架，培养实践能力，改变生活、工作方式。

该实验的材料：塑料瓶(弹性强)、气球、玻璃管（生活中的空心管状体）、“Y”形玻璃管以及分支管变形、橡皮塞和橡筋。

实验原理及装置说明：该实验利用了人的呼吸运动现象和物理中气压与体积的关系。

该实验，不仅可以模拟膈肌的变化与呼吸的关系，还可同时模拟胸廓的变化与呼吸的关系，从而理解人与外界空气的呼吸过程的生命现象，并且了解物理中的气压与体积的关系。能够把生物现象升华为物理规律，进而主动探究自然科学，并应用到自己的生活、工作中。

该实验的操作是：按压瓶底时，观察瓶内的气球大小的变化；挤捏瓶身时，观察瓶内的气球变化；同时按压瓶底和挤捏瓶身，观察瓶内的气球大小的变化。1 、挤压瓶身如：图2是挤压瓶身的图

2、同时把“气球、玻璃管、橡皮塞、橡筋的组合体”塞紧瓶口，

图3是同时把“气球、玻璃管、橡皮塞、橡筋的组合体”塞紧瓶口的图

3、放开挤压，如图4是放开挤压后的图

一、操作。1、压瓶底时，模拟膈肌的舒张，胸廓上下径的缩小，引起瓶内的气球大小的变化，如图5是压瓶底时的图

2、挤压瓶身时，模拟肋间肌的舒张，胸廓前后、左右径的变化，引起瓶内的气球大小的变化。如图6是挤压瓶身时的图

3、同时压瓶底和挤捏瓶身，模拟膈肌和肋间肌的舒张，胸廓前后、左右、上下径的缩小，观察瓶内的气球大小的变化，如图7是同时压瓶底和挤捏瓶身的图：

 二、模仿出教材上实验，也可以用“Y”形玻璃管、气球、橡筋的组合体和塑料瓶进行，并观察气球的大小不同，了解气压的存在。如图8是模仿出教材上实验膈肌向下运动的图、图9是模仿出教材上实验膈肌向上运动的图

三、利用橡皮泥替代橡皮塞、竹子或塑料管替代玻璃管，也能做该实验。如图10是利用橡皮泥替代橡皮塞、竹子替代玻璃管的实验图

图11是利用橡皮泥替代橡皮塞、塑料管替代玻璃管的实验图。