В.Л. ПИСАРЕНКО,
учитель физического воспитания,
В.И. ПИСАРЕНКО,
учитель физики.
г. Нерюнгри, Республика Саха (Якутия)

Влияние положения центра массы тела человека на состояние опорно-двигательного аппарата

Теоретическое занятие по общей физической подготовке

Для того, чтобы человек мог соответствовать своей роли
венца Природы и выполнять историческую миссию на Земле
и в космосе, он должен быть здоровым.

И.И. Брехман

Цели занятия: выявление основных факторов, влияющих на здоровье школьника; проверка условий равновесия тел с использованием информационных технологий; развитие умений и навыков практического использования знаний для совершенствования физического развития; пропаганда здорового образа жизни.

Оборудование: компьютер, штатив лабораторный, рычаг, набор грузов, динамометр, измерительная линейка – 12 комплектов, пружина, грузы разной массы, качели, гимнастические маты; музыкальное оформление.

ХОД ЗАНЯТИЯ

Здоровье человека – это проблема всей планеты, в том числе нашей республики и России в целом. Большое значение в ее решении имеет пропаганда здорового образа жизни.

Здоровье – залог счастливой жизни каждого человека. Его не купишь ни за какие деньги – здоровье надо хранить, заботиться о нем смолоду. Учитесь быть здоровыми и научите этому других.

Проверка домашнего задания

Обратимся к результатам исследования ребят, которые изучали статистику заболеваний учащихся 8-х классов гимназии за последние 3 года. Остановимся сегодня на статистике заболеваний опорно-двигательного аппарата (см. диаграмму).

Диаграмма показывает, что у детей наблюдаются нарушения осанки (НО), в основном сколиотического типа, и плоскостопие. С возрастом доля детей с нарушениями осанки увеличивается. Причины нарушений осанки: перенесенные в детстве болезни, слабое зрение, неправильные позы во время работы и отдыха. Нарушение осанки отрицательно сказывается на работе сердца, легких, обмене веществ, а также на настроении и моральном состоянии ребенка.

При подготовке к занятию ребята провели исследовательскую работу для выявления основных факторов, влияющих на здоровье школьника, и путей укрепления здоровья. Сейчас мы заслушаем их сообщения.

Позвоночник – основа скелета

Скелет туловища включает в себя позвоночник, грудную клетку, плечевой пояс и тазовый пояс. Череп соединен с позвоночником, являющимся основой скелета туловища. Позвоночник образован 32–33 позвонками. Позвонки имеют тело – самую массивную часть позвонка, дугу и несколько отростков, к которым прикреплены мышцы. Располагаясь друг над другом, тела позвонков образуют позвоночный столб. Соседние позвонки отделены друг от друга довольно толстыми дисками из эластичной хрящевой ткани, благодаря которым позвоночный столб обладает гибкостью. Позвоночник имеет 4 изгиба: шейный, грудной, поясничный и крестцовый. Изгибы позвоночника обеспечивают ему упругость и гибкость, что особенно важно при ходьбе, беге, прыжках. При резких движениях позвоночник пружинит, предохраняя мозг от сотрясения.

В подростковом возрасте костный скелет развивается очень быстро и чутко реагирует как на неблагоприятные для здоровья факторы, так и на благоприятные. Регулярные занятия физическими упражнениями в сочетании с четким соблюдением режима дня являются надежным профилактическим средством против травм и многих заболеваний. Физические упражнения являются действенным средством предупреждения нарушений осанки, таких как сутулость и сколиоз. Сколиоз – заболевание позвоночника, вызываемое слабостью мышц спины и длительным пребыванием тела в неудобных положениях.

Диаграмма статистики заболеваний опорно-двигательного аппарата учащихся гимназии
по данным медосмотров в 1999–2001 гг.

Учитель физкультуры. Какой вывод можно сделать из данного исследования? Основной опорой скелета является позвоночник. Позвоночный столб можно назвать позвоночной пружиной. Волнообразные изгибы позвоночника обеспечивают его упругость. Появляются они с развитием двигательной активности ребенка, когда он начинает держать голову, стоять, ходить.

Учитель физики. (Проводит демонстрацию деформации пружины и сравнение с функцией изгибов позвоночного столба.) Мы представили позвоночник в виде пружины. Деформация позвоночника подобна деформации пружины и подчиняется закону Гука. Экспериментальная проверка закона Гука позволила сделать вывод: смещение частиц пружины прямо пропорционально величине нагрузки. То же относится и к скелету. Отсюда следует вывод: по законам физики при чрезмерной нагрузке произойдет разрушение скелета.

Учитель физкультуры. Диаграмма «Статистика заболевания опорно-двигательного аппарата» содержит следующие компоненты: сколиоз, нарушение осанки, плоскостопие. Чем больше вы будете знать о причинах этих заболеваний, тем выше вероятность, что вам удастся их остановить. Попробуем установить, почему возникает сколиоз.

Сколиоз и лечебная гимнастика

Запись в тетради: сколиоз – искривленный, кривой (греч.). Этот вид заболевания появляется при искривлении позвоночника со смещением позвонков относительно его оси. При этом нарушается деятельность сердца, легких, страдает нервная система, в тяжелых случаях появляется горб. Сколиоз часто развивается на фоне нарушения осанки, однако в его развитии играет роль и наследственность. Основная причина патологической осанки – слабое развитие мышц, особенно спины и живота. Укрепить эти мышцы можно с помощью лечебной гимнастики.

Учитель физкультуры. Прежде чем проводить занятие, давайте вспомним о технике безопасности:

– при появлении во время занятий боли в суставах, при плохом самочувствии прекратите занятия и сообщите об этом учителю;
– при выполнении упражнений не стойте близко к другим учащимся, чтобы не травмировать их;
– при поточном выполнении упражнений (одно за другим) соблюдайте достаточные интервалы, чтобы не было столкновений;
– упражнения нужно выполнять в проветриваемом кабинете.

(В течение нескольких минут ребята выполняют «физкультминутку».)

1. Ходьба на месте с движениями рук; ходьба на носках.
2. Исходное положение (ИП) – руки опущены вниз. Поднять прямые руки вверх – вдох; опустить – выдох. Темп медленный. Повторить 3 раза.
3. ИП – руки на поясе. На счет раз-два-три-четыре наклоны туловища вперед, назад, вправо, влево. Повторить 5 раз.
4. ИП – руки перед грудью. Развести руки в стороны (ладонями вверх) – вдох; вернуться в исходное положение – выдох. Повторить 5 раз.
5. ИП – руки на поясе. Сгибая ногу, подтянуть ее к животу; вернуться в исходное положение. Повторить 3 раза.

Такие упражнения рекомендуется проделывать после дополнительной нагрузки на позвоночник, связанной с длительным сидением на уроке. Продолжительность упражнений 3 мин. Эффективность упражнений повышается при применении гимнастической палки.

1. ИП – гимнастическая палка в опущенных руках. Поднять палку вверх – вдох; опустить – выдох. Повторить 4 раза.
2. ИП – палка на лопатках. Наклонить туловище вперед, (спина прямая) – выдох, вернуться в исходное положение – вдох. Повторить 4 раза.
3. ИП – палка в опущенных руках. Присесть, вытягивая руки с палкой вперед, вернуться в исходное положение (спина прямая). Дыхание произвольное. Повторить 5 раз.

Правильная осанка

Запись в тетрадь: «Осанка – это привычное положение тела – стоя, сидя, во время ходьбы».

При правильной осанке:

– голова и туловище держатся прямо;
– голова слегка приподнята;
– плечи несколько отведены назад, грудная клетка развернута;
– плечи находятся на одном уровне;
– голова и позвоночник сзади составляют прямую вертикаль;
– живот подобран;
– в поясничной части имеется небольшой изгиб вперед;
– при взгляде сбоку позвоночник имеет углубление в шейном и поясничном отделах и выпуклость в грудном клетки.

(Учащиеся записывают эти критерии в тетрадь.)

Чтобы правильно сидеть, требуется соблюдать следующие гигиенические требования. (В виде таблицы демонстрируются на мониторе.)

• В положении сидя плотно обопритесь спиной о спинку стула, старайтесь сохранить поясничный изгиб. Сидите прямо, не сгибая туловища и не наклоняя голову вперед.

• Высота сидения не должна превышать длины голени, а его глубина должна быть не более 2/3 длины бедер.

• Стопы при работе сидя должны опираться о пол.

• Если стандартный стул не соответствует вашему росту, нужно использовать подставку под ноги. Регулируя высоту стола, добейтесь того, чтобы локти находились в плоскости крышки стола.

(Ученик просит двух учащихся сесть на стулья: одного без соблюдения правил, другого – с соблюдением. Остальные комментируют увиденное.)

Учитель физкультуры. Несоблюдение правильной осанки приводит к деформации хрящей позвоночника, которые в результате начинают разрушаться уже с 4–5 лет. Это проявляется особенно сильно, если вы не умеете правильно стоять, наклоняться и поднимать тяжести. Запишите в тетрадь рекомендации по поднятию тежестей. (Два ученика показывают, как правильно поднимать тяжести.)

• Не поднимай больших грузов (более 10 кг), особенно рывковыми движениями – раздели груз на части или используй подручные средства механизации.

• Не носите груз в одной руке, чаще пользуйтесь подручными средствами (тележка, рычаг).

• При подъеме груза обязательно старайтесь согнуть ноги, а не спину – это уменьшает нагрузку на позвоночник.

• Не поднимайте ничего на вытянутых руках, не увеличивайте нагрузку на позвоночник, держите груз как можно ближе к туловищу.

• Избегайте подъема груза в сочетании с резким поворотом туловища.

• Поднимая и перенося грузы, не стесняйтесь просить о помощи – лучше просить такую помощь, чем потом просить помощь об уходе.

Учитель физики. Какое обоснование с точки зрения физики можно дать каждой рекомендации? Попробуем вместе разобраться. (В ходе обсуждения приходим к следующим выводам.)
Во-первых, увеличение массы груза или его ускорения увеличивает и давление на опору, т.е. на позвоночник: P=F/S.
Вторая рекомендация основана на правиле рычага: нагрузка на одно плечо приводит к деформации, т.е. искривлению, позвоночника.
Третья и четвертая рекомендации основаны на изменении плеча рычага – при этом уменьшаются моменты сил или изменется положение центра тяжести тела.
Попробуйте встать, не наклоняясь и не подводя ноги под сиденье стула. Не получается! Почему?
При изменении позы изменяется место положения центра масс (ЦМ) тела. ЦМ тела называют точку, через которую проходят линии действия сил, сообщающих телу только ускорение поступательного движения. (Учащиеся записывают определение в тетрадь.)

Учитель физкультуры. Что может нарушаться при изменении положения ЦМ? (Равновесие тел.) Наше тело находится в равновесии, когда мы неподвижно стоим на обеих или на одной ноге или руке, в стойке на лопатках, на голове с опорой на руки. (Ученики демонстрируют положение равновесия: стойка на одной ноге; стойка на руках; стойка на голове; стойка на плечах.) Какой вывод можно сделать, рассматривая примеры равновесия? Равновесие любого физического тела, в том числе и тела человека, обусловлено взаимным расположением ЦМ и поверхности опоры. В однородном поле тяготения ЦМ совпадает с центром тяжести (ЦТ) (Учащиеся записывают вывод в тетрадь.)

Учитель физики. Проверим условия устойчивого и неустойчивого равновесия. (Демонстрация проводится с помощью наклонной призмы. В тетради ученики записывают и зарисовывают условия равновесия тел.)
Определим центр тяжести человека.
Человек стоит на опоре прямо с опущенными руками: ЦТ на уровне второго крестцового позвонка.
Человек сидит, соблюдая требования к правильной посадке: линия действия силы тяжести проходит через поверхность опоры, которую ограничивают края стула – непременное условие устойчивого равновесия. Особенность для человека – перемещение ЦТ.

Лабораторная работа «Проверка условия равновесия рычага»

Оборудование: рычаг, штатив, грузы массой 100 г, динамометр, измерительная линейка.

Теоретическая часть

Рычаг – это твердое тело, имеющее ось вращения.

Момент силы относительно оси вращения – физическая величина, численно равная произведению модуля силы на плечо: M = Fхd (Нхм).

Условия равновесия рычага:

F₁/F₂ =d₂/d₁ или М₁ = М₂.

Плечо – кратчайшее расстояние (перпендикуляр) от оси вращения до линии, вдоль которой действует сила.

Порядок выполнения работы

1. Установить рычаг на штативе. Установить рычаг в горизонтальном положении с помощью расположенных на его концах передвижных гаек.
2. Подвесить в некоторой точке одного из плеч рычага груз.
3. Прикрепить к другому плечу рычага динамометр и определить силу, которую необходимо приложить к рычагу, для того чтобы он находился в равновесии.
4. С помощью линейки измерить длины плеч рычага.
5. С помощью динамометра определите силу тяжести груза F₁.
6. Найти абсолютные значения моментов сил F₁ и F₂.
7. Найденные величины занести в таблицу.
8. Сравнить отношение М₁/М₂ с единицей и сделать вывод о погрешности экспериментальной проверки правила моментов.

При выполнении лабораторной работы и обработке результатов измерений на компьютере необходимо выполнять требования правил техники безопасности.

Обработка результатов измерений

Откройте файл ЭТ «Равновесие» (в целях экономии времени таблицу можно создать заранее).

Ускорение свободного падения 9,8 Н/кг

Перед заполнением таблицы учащиеся должны ответить на следующие вопросы.

– В какие ячейки вносятся измеряемые величины?
– Плечо какой силы мы измеряли? По какой формуле рассчитывается эта сила?
– Из какого столбца возьмем данные, где взять значение постоянной?
– Что мы должны использовать, при записи данной формулы? (Абсолютную адресацию.)
– Что такое абсолютная адресация?
– Какова формула для ячейки М?
– Что надо сделать с этой формулой?

Мы получили результаты, внесли их в таблицу, сохранив, закрыли файл.

Вывод: условия равновесия рычага выполнились. Система находится в равновесии, если:

т.е. сумма сил, действующих на тело, равна нулю;
т.е. сумма моментов относительно любой точки равна нулю.

Вопросы

– Можно ли применить это правило к человеческому организму; где и когда в нашей жизни встречается это условие? (При переносе тяжестей.)
– К чему ведет невыполнение этого правила? (К искривлению позвоночника.)

Учитель физкультуры. На формирование неправильной осанки большое влияние оказывает состояние нижних конечностей, в частности плоскостопие. По результатам осмотра в настоящее время 190 детей города страдают плоскостопием третьей степени.

Плоскостопие

Для человеческой стопы характерно наличие сводов. Стопа опирается на пяточный бугор и головки плюсневых костей. Умеренная площадь опоры сочетается с экономией биологического материала и крепостью всего устройства. Благодаря мышцам голени, спускающимся на стопу, собственной ее мускулатуре, связочному аппарату вкупе с подошвенными сухожилиями, своды обладают рессорными свойствами. Они смягчают удары о землю и распределяют действие силы тяжести, что позволяет плавно приспосабливать стопу к неровностям почвы. Такая рессорная конструкция выдерживает нагрузку всего тела легче, чем плоская стопа. Плоскостопие – деформация стопы, характеризующаяся уплотнением ее сводов. (Демонстрируется рисунок с формами стопы: нормальной, уплощенной, плоской. Учащиеся записывают определение в тетрадь.)

Интересная методика по определению плоскостопия называется плантографией. Человеку предлагают пройти босиком по длинной (4–5 м) бумажной полосе, предварительно смазав подошвенную поверхность стоп штемпельной краской. Анализируя полученные отпечатки, можно определить положение стоп при ходьбе (угол разворота) и степень нагрузки на различные отделы стоп (по интенсивности окрашивания) (Демонстрируется плантограмма, выполненная одним из учеников.)

На плантограмме отпечатка стопы наносят две линии: МН, соединяющую середину пятки со вторым межпальцевым промежутком, и МК, которая соединяет середину пятки с серединой основания первого пальца. Если внутренний изгиб контура отпечатка стопы заходит за линии, то стопа нормальная. Если внутренний изгиб контура отпечатка стопы находится между линиями МН и МК, то стопа умеренно уплощена (I–II степень плоскостопия). Если же внутренний изгиб контура отпечатка стопы заходит за линию МН, то стопа резко уплощена – это плоскостопие III степени.

При внешнем осмотре стопы можно определить наличие плоскостопия, но обычно уже в запущенных случаях. Плоскостопие относится к таким заболеваниям, которые, возникнув, быстро прогрессируют. Запомните, что лечить плоскостопие гораздо труднее, чем предупредить. Не пожалейте сил и времени на его профилактику.

Профилактика плоскостопия включает в себя следующие меры (учащиеся записывают профилактические меры в тетрадь).

1. Не носить слишком тесную обувь, обувь на высоком каблуке или на плоской подошве; оптимальная высота каблука – 3–4 см.
2. Для уменьшения деформации свода стопы можно пользоваться супинаторами, постоянно выполнять корригирующие упражнения, укрепляющие мышцы стопы, голени.
3. Выполнять общеразвивающие упражнения и упражнения для нижних конечностей (дозированная ходьба, бег, приседания, упражнения для укрепления мышц свода стопы).
4. Полезно ходить по скошенной траве, галечнику.

Примерный комплекс упражнений для физкультминутки

1. ИП – сидя на стуле, одна нога вытянута вперед. Поворот стопы внутрь с оттягиванием носка. По 10 раз каждой ногой. То же в положении стоя.
2. ИП – стоя на наружных сводах стоп. Подняться на носки; вернуться в ИП. Повторить 6 раз.
3. ИП то же. Полуприседания. Повторить 6 раз.
4. В домашних условиях добавьте следующие упражнения:

– ходить по валику босиком;
– поднимать с пола карандаш пальцами ног;
– катать мяч подошвами ног;
– делать массаж для ступней.

Подведение итогов занятия

Учитель физкультуры. Сегодня мы выяснили, что наш организм – это система простых механизмов, подверженная влиянию окружающей среды. Мы постарались выявить основные факторы, влияющие на здоровье школьника, и пути оздоровления учащихся. Осанка человека зависит от взаимоотношений отдельных частей тела человека, положения его центра масс, особенностей строения скелета, состояния мышечной системы. Правильная осанка обеспечивает нормальную деятельность опорно-двигательного аппарата, внутренних органов, способствует более экономному расходованию энергии при физических нагрузках. Формирование осанки – процесс длительный, который осуществляется на протяжении всего периода роста организма. Поэтому помимо систематического выполнения предусмотренных программой специальных упражнений нужно постоянно обращать внимание на оптимальное положение головы, правильность работы рук, туловища и ног, надо учиться правильно сидеть за столом. Важнейшим средством профилактики и лечения нарушений осанки являются занятия физической культурой.

Учитель физики. Физика – наука об окружающей нас природе. Важным составным звеном природы является наш организм, наше тело. «Познай самого себя», – говорили древние. Познай свой внутренний духовный и вполне осязаемый телесный физический мир. Мудрая Природа дала человеку высокую надежность и прочность всех органов и систем, рассчитанную не менее чем на 120 лет здоровой жизни. Однако реализовать эту программу не так-то просто. Подавляющее большинство людей в силу разных причин, вольно или невольно нарушая правила Природы, укорачивают свою жизнь. Мы с вами обязаны помочь своим друзьям и близким реализовать возможности, заложенные Природой в организм человека.