Реферат: Методические указания по медицинской и биологической физике для студентов 1 курса (1 семестр) лечебного и педиатрического факультетов
Методические указания
по медицинской и биологической физике
для студентов 1 курса (1 семестр)
лечебного и педиатрического факультетов
Гродно 2008
ЗАНЯТИЕ № 1
Тема:
ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ
Цель занятия:
Ознакомить студентов с организацией проведения и задачами, стоящими перед ними во время подготовки и выполнения лабораторных и практических работ, а также с правилами техники безопасности при выполнении работ физического практикума. Тестовая оценка знаний по математике и физике за курс средней школы, для адаптации учебной программы к уровню знаний студентов.
Перечень вопросов по теме:
Задачи, решаемые при проведении лабораторных и практических занятий по медицинской и биологической физике.
Проблема обеспечения эксплуатационной безопасности медицинской техники и электрических схем.
Организация проведения лабораторных и практических занятий.
Литература:
Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М: Высшая школа, 1996.
Антонов В.Ф., Черныш А.М. и др. Биофизика – М: ВЛАДОС, 2000.
Медицинские приборы./ Под ред. И.В. Камышко – М: Медицинская книга, 2004.
Эссаулова И.А., Блохина М.Е., Гонцов Л.Д. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике – М: Высшая школа, 1987
Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.
Лекции по теме занятия.
Во время проведения лабораторных и практических занятий:
изучаются наиболее общие биофизические закономерности, лежащие в основе жизненных процессов в организме;
рассматриваются физические свойства некоторых биологических тканей и жидкостей;
изучаются характеристики физических факторов, оказывающих воздействие на организм;
изучаются назначение, основы устройства лечебной и диагностической аппаратуры, ее технические характеристики и техника безопасности при работе с ней;
рассматриваются некоторые методы обработки результатов измерений;
студенты знакомятся с основными приемами использования персональных ЭВМ в практической деятельности.
Общие правила работы в лаборатории:
студент может находиться в лаборатории только на занятиях своей группы в присутствии преподавателя и с его ведома, а в часы занятий других групп – получить разрешение на присутствие от преподавателя, ведущего занятия;
в лаборатории должна поддерживаться чистота; вход в лабораторию в головных уборах и верхней одежде запрещается; студенты должны быть в белых халатах и шапочках;
студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только с разрешения преподавателя, после беседы (коллоквиума), на которой выясняется степень подготовленности студента; до коллоквиума студент может с разрешения преподавателя внешне ознакомиться с приборами, но включать их и приводить в действие не разрешается;
студент обязан строго придерживаться всех указаний (о порядке) инструкций к лабораторной работе; особое внимание должно уделяться указаниям, касающимся техники безопасности при работе с данным прибором, а также указаниям о предельных нагрузках, токах, напряжениях и т.д.;
студентам запрещается включать общие выключатели на щитках, выключатели на приборах, заменять предохранители;
запрещается трогать приборы, не относящиеся к выполняемой на данном занятии работе;
брать приборы с других установок запрещается; запрещается поворачивать какие-либо рукоятки или винты, нажимать кнопки, включать выключатели, назначение которых неизвестно или не ясно студенту.
запрещается (даже на короткое время) отходить от работающей установки; если нужно отойти – необходимо выключить все электрические приборы;
если студент испортит прибор, начав работать без разрешения преподавателя, или, включив непроверенную преподавателем схему, оставив работающую установку без надзора, или вообще в результате нарушения правил работы – ремонт, покупка нового производится полностью за счет студента;
кроме необходимых для работы приборов, на столе могут находиться только рабочая тетрадь, карандаш или ручка, микрокалькулятор; наличие посторонних предметов на рабочем столе недопустимо; после работы необходимо убрать рабочее место;
категорически запрещается курить, есть и пить в лаборатории (этот запрет вызван не только необходимостью поддержания чистоты, но, прежде всего – опасностью занесения в организм вредных и опасных для жизни веществ);
работа в лаборатории требует большого внимания, аккуратности, сознательного и вдумчивого отношения ко всем выполняемым операциям; студенты не должны мешать друг другу, без надобности ходить по лаборатории;
входить в лабораторию и выходить из нее в часы занятий можно только с разрешения преподавателя;
студенты, опоздавшие на занятия, в лабораторию не допускаются;
студенты, пропустившие занятия, допускаются на следующее занятие только с письменного разрешения декана или его заместителя;
о любых замеченных неисправностях, а также о любом несчастном случае, происшедшем с Вами или Вашим товарищем, нужно немедленно сообщить преподавателю или лаборанту.
Выполнение приведенных выше и вывешенных в каждом практикуме правил работы в лаборатории является обязательным для каждого студента. Эти правила обеспечивают личную безопасность студентов, а также сохранность приборов и оборудования. Все студенты должны быть на данном занятии ознакомлены с этими правилами, после чего студент расписывается в журнале в графе учета инструктажа по технике безопасности. Студенты, не прошедшие инструктаж, к работе в лаборатории не допускаются.
Правила безопасности при работе с электрическими приборами и схемами.
Сборка и разборка схемы, а также любые исправления в ней ни в коем случае не должны производиться под напряжением.
Металлические корпусы приборов, питающихся от электрической сети, должны быть заземлены в соответствии с инструкцией об эксплуатации.
Ни в коем случае нельзя проверять наличие напряжения пальцами. Для этой цели необходимо применять вольтметр или иной прибор для измерения напряжения.
Необходимо помнить, что при наличии в цепях индуктивностей в момент размыкания цепи возможно появление мощных экстратоков. Поэтому даже низковольтные цепи с индуктивностями могут быть опасными.
Если при включении приборов или во время их работы наблюдается разогрев, сильное искрение или другие опасные явления, то следует в первую очередь отключить приборы от сети и обязательно обратиться к преподавателю или лаборанту.
Если кого-либо из окружающих поражает электрическим током – немедленно выключите нужный рубильник, при необходимости обрывайте провода, используя подручные (непроводящие ток) средства, но при этом избегайте прикасаться к пострадавшему и действуйте осторожно, чтобы самим не оказаться под действием тока.
В случае воспламенения приборов или принадлежностей обязательно выключить электрическое напряжение и только после этого приступить к тушению пламени; немедленно сообщить об этом преподавателю или лаборанту.
Номера лабораторно- практических занятий, выполняемых студентами каждой группы в течение рабочей недели, указаны на доске объявлений кафедры – смотри «График выполнения лабораторных работ студентами 1 курса по группам и рабочим неделям на 1-й семестр 2008-2009 уч. года».
№ группы
Дата рабочей недели и номера занятий
5.09-9.09
12.09-16.09
19.09-23.09
…
1Л
1
2
3
…
2Л
2
3
1
…
3Л
3
1
2
…
4Л
1
2
3
…
5Л
2
3
1
…
…
Например: студенты группы № 3 лечебного факультета на второй рабочей неделе 1-го семестра (с 12.09 – 16.09) будут выполнять лабораторно – практическое занятие № 1.
Перечень теоретических вопросов к каждому занятию с указанием литературы для подготовки, а также бланк отчета по лабораторной работе имеются в настоящем руководстве по лабораторно- практическим занятиям.
Для закрепления теоретических знаний на практике студентам предлагается в разделе «Практически выполнить» методических указаний к занятию выполнить либо лабораторную работу, либо решение примеров с индивидуальными заданиями. Выполнение лабораторных работ и индивидуальных заданий является обязательным и необходимым условием для допуска к зачету.
Индивидуальные задания выполняются в отдельной тетради по следующей схеме:
Занятие №___
Тема занятия _______________
Задача №____
Решение задачи с изложением хода решения и всех промежуточных вычислений.
Выполненные задания сдаются преподавателю для проверки.
Номер варианта индивидуального задания, выполняемого студентом, формируется следующим образом. Номер задания определяется номером потока академической группы на факультете и номером студента в списке фамилий студентов группы. Студенты академических групп 1-го потока выполняют варианты задания, начиная с №1 по №20, второго потока – №№21- 40 и т.д. Пример 1: студент Ляпкин-Тяпкин в списке академической группы № 17 (второй поток) числится под номером 12, следовательно, данный студент для выполнения работы использует данные варианта №32 (20+12=32). Пример 2: студентка Панда-Грицацуева (9 группа, 1-й поток, в списке фамилий студентов группы числится под №15) и, следовательно, студентка выполняет вариант заданий №15.
Все численные расчеты при выполнении лабораторных работ и решении задач с индивидуальными заданиями производятся с точностью до 5 знаков после запятой.
Консультации для студентов и отработки пропущенных занятий проводят преподаватели кафедры по субботам с 9.00 до 14.00.
Итоги работы студентов за 1-й семестр будут подводиться на 16-ой рабочей неделе во время очередного занятия при сдаче зачета.
^ ЗАНЯТИЕ № 2
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ ПРОИЗВОДНАЯ ФУНКЦИИ
Цель занятия:
Усвоить основной смысл производной, как характеристики быстроты изменения функции. Уяснить возможность использования производной в решении физических, биологических и медицинских задач. Повторить вычисление производных элементарных функций.
Теоретические вопросы:
Функция и аргумент. Способы задания функциональной зависимости.
Производная функции как мера скорости процесса. Градиенты.
Геометрический и механический смысл производной.
Основные правила дифференцирования и производные элементарных функций.
Производные высших порядков.
Применение производных для исследования функций на экстремум.
Выучить таблицу производных элементарных функций п.п. 1-16, Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, -С 46.
Литература:
Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, стр. 5-7; 10-16; 30-49;71-74.
Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.
Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине.- Методическая разработка для студентов. Гродно, 1995 г.
Лекции по теме занятия.
Практически выполнить:
Задача 1.
Выполнить один из вариантов индивидуальных заданий (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1), предусматривающих решение примеров:
на нахождение предела функции в точке;
на нахождение производной функции;
на вычисление второй производной;
на исследование функции на наличие экстремума.
^ ЗАНЯТИЕ № 3
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ФУНКЦИИ
Цель занятия:
Усвоить использование дифференциала функции для приближённых вычислений (приращения функции или её частного значения), а также для вычисления погрешностей при косвенном измерении величин.
Теоретические вопросы:
Дифференциал функции.
Применение дифференциального исчисления в приближенных вычислениях.
Функции двух и нескольких переменных. Состояние организма как функция многих переменных.
Частные производные и полный дифференциал функции нескольких переменных.
Литература:
Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, стр. 5-7; 10-16; 30-49;71-74.
Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.
Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине.- Методическая разработка для студентов. Гродно, 1995 г.
Лекции по теме занятия.
Практически выполнить:
Задача 1.
Выполнить один из вариантов индивидуальных заданий (см. Приложение 1), предусматривающих решение примеров на нахождение:
дифференциала функции;
частных производных функции нескольких переменных;
полного дифференциала функции нескольких переменных.
Задача 2.
Пользуясь понятием дифференциала, вычислить приближенное значение выражения (см. Приложение 2. Варианты индивидуальных заданий к задаче 2).
Задача 3.
Пользуясь понятием дифференциала, вычислить приближенное значение объема шара радиусом R (см. Приложение 3. Варианты индивидуальных заданий к задаче 3). Объем шара вычисляется по формуле
^ ЗАНЯТИЕ № 4
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ НЕОПРЕДЕЛЕННЫЙ И ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛЫ
Цель занятия:
Рассмотреть действие, обратное дифференцированию – интегрирование. Ознакомиться с простейшими способами интегрирования. На конкретных примерах показать необходимость интегрального исчисления.
Теоретические вопросы:
Первообразная функция и неопределенный интеграл.
Основные свойства неопределенного интеграла. Основные формулы интегрирования.
Методы нахождения неопределенных интегралов (приведение к табличному виду, метод замены переменной).
Определенный интеграл. Свойства определённого интеграла.
Применение определенного интеграла к вычислению площадей фигур и работы переменной силы.
Связь между определенным и неопределенным интегралами. Правило Ньютона-Лейбница.
Литература:
Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, стр. 80-106.
Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.
Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине.- Методическая разработка для студентов. Гродно, 1995 г.
Лекции по теме занятия.
Выучить таблицу первообразных элементарных функций п.п. 1-19, Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, -С 82.
Практически выполнить:
Задача 1.
Решить примеры одного из вариантов индивидуальных заданий (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1):
на нахождение первообразной функции;
на нахождение неопределенного интеграла;
на вычисление определенного интеграла.
Задача 2.
Вычислить площадь фигуры (см. рис., приведенный ниже), ограниченной «трехлепестковой розой» . Параметр a задается вариантом индивидуальных заданий (см. Приложение 2. Варианты индивидуальных заданий к задаче 2), .
^ ЗАНЯТИЕ № 5
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
Цель занятия:
Ознакомиться с элементами теории дифференциальных уравнений. На конкретных примерах медико-биологического содержания рассмотреть последовательность действий при составлении и решении дифференциальных уравнений.
Теоретические вопросы:
Понятие об обыкновенных дифференциальных уравнениях.
Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющимися переменными. Общие и частные решения дифференциальных уравнений.
Составление и решение дифференциальных уравнений первого порядка на примерах задач медико-биологического содержания: закон растворения лекарственных форм вещества из таблетки, закон размножения бактерий и др.
Литература:
Лобоцкая Н.Л. Основы высшей математики – Мн: Высш. шк., 1987, стр. 107-110.
Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.
Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине – Гродно; 1995.
Лекции по теме.
Практически выполнить:
Решить задачу.
Задача 1.
Скорость уменьшения концентрации лекарственного вещества в организме пропорциональна концентрации вещества в данный момент. Определить зависимость концентрации данного вещества в крови от времени C(t), если в начальный момент времени она была равна С0 мг/л, а через t1 ч уменьшилась N раз. Значения параметров С0, t и N задаются вариантом выполняемого задания (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1).
^ ЗАНЯТИЕ № 6
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТИ
Цель занятия:
Изучить основные положения теории вероятностей. Ознакомиться с некоторыми законами распределения дискретных и непрерывных случайных величин и их числовыми характеристиками.
Теоретические вопросы:
Случайное событие, вероятность случайного события.
Законы сложения и умножения вероятностей.
Дискретные и непрерывные случайные величины.
Законы распределения дискретных и непрерывных случайных величин.
Числовые характеристики случайных величин: математическое ожидание мода, медиана, дисперсия среднеквадратическое отклонение.
Примеры различных законов распределения. Нормальный закон распределения.
Литература:
Конспект лекций.
Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.
Практически выполнить:
Решить задачу 1.
Задача 1. Случайная величина X задана интегральной функцией распределения F(x)1 .
Найти:
функцию плотности вероятностей ;
вероятность попадания для величины X в интервалы (a1, b1) и (a2, b2) двумя способами – с помощью функций F(x) и f(x); результаты сравнить;
построить графики функций:
функции распределения вероятностей F(x) (интегральная функция распределения);
функции распределения плотности вероятностей (дифференциальная функция распределения).
Лабораторная работа:
^ ИЗУЧЕНИЕ НОРМАЛЬНОГО ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОЙ ВЕЛИЧИНЫ
Цель работы:
Ознакомиться с особенностями нормального распределения случайной величины, получить практический навык расчета статистических характеристик случайной величины.
^ ЗАНЯТИЕ № 7
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ ОСНОВЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Цель занятия:
Ознакомиться с основами статистической обработки экспериментальных данных, с выборочным методом. Научиться определять величину случайной ошибки при непосредственных и косвенных измерениях.
Теоретические вопросы:
Задачи математической статистики.
Выборочный метод. Генеральная совокупность и выборка.
Статистическое распределение выборки (дискретный и интервальный ряды распределения). Полигон и гистограмма.
Эмпирическая функция распределения.
Выборочные характеристики и точечные оценки характеристик генеральной совокупности: выборочная средняя, оценка дисперсии, оценка среднеквадратического отклонения (стандартное отклонение), оценка среднеквадратического отклонения выборочной средней (ошибка среднего).
Доверительный интервал для оценки математического ожидания нормального распределения.
Оценка случайных погрешностей при непосредственных и косвенных измерениях.
Литература:
Конспект лекций.
Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.
Практически выполнить:
Задача 1. Дано распределение дискретной случайной величины X (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче №1):
X
X1
X2
…
…
Xk
P
P1
P2
…
…
Pk
Требуется:
а) найти математическое ожидание случайной величины М(Х), дисперсию D(X), и среднеквадратическое отклонение (Х);
б) построить функцию распределения дискретной случайной величины;
в) найти вероятность того, что случайная величина X примет
значения, не превышающие по абсолютной величине .
Задача 2. В ряде случаев о состоянии кожи можно судить по величине скорости распространения в ней механических волн. При
измерении в контрольной группе были получены следующие значения скорости V (м/с) (см. Приложение 2. Варианты индивидуальных заданий к задаче 2): V1, V2, …, Vn. Вычислить оценку истинной величины скорости распространения механических волн, абсолютную и относительную погрешности при доверительной вероятности .
Задача 3.
Известно, что масса вещества m, его объем V и плотность связаны соотношением . Для определения плотности вещества таблетки сульфадиметоксина случайным образом отбирали 12 таблеток, измеряли массу в граммах каждой и ее объем в см2 (см. Приложение 3. Варианты индивидуальных заданий к задаче 3). Найти оценку истинной плотности вещества таблетки сульфадиметоксина, абсолютную и относительную погрешности при доверительной вероятности .
^ ЗАНЯТИЕ № 8
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ ПРОВЕРКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ
Цель занятия:
Уяснить основную задачу проверки гипотез – как на основании анализа выборочных данных принять решение о справедливости одной из них.
Теоретические вопросы:
Нулевая и альтернативная гипотезы. Ошибки первого и второго рода. Уровень значимости.
Проверка гипотез относительно средних. t-критерий Стьюдента, T-критерий Крамера-Уэлча.
Проверка гипотезы о нормальности закона распределения – критерий ХИ-квадрат.
Литература:
Конспект лекций.
Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.
Практически выполнить:
Решение примеров на статистическую проверку гипотез.
Задача 12.
При исследовании влияния на величину систолического давления (мм рт. ст.) кофеина трех различных производителей (условно обозначим производителей как , и ) были случайным образом отобраны три группы мужчин примерно одинакового возраста (группа A, группа B и группа C). Пациентам каждой из трех групп назначался для приема только кофеин одного производителя лекарств ( группе А назначался кофеин , группе B - , С - ).
После приема лекарственного препарата измерялось кровяное давление. Получены массивы значений артериального давления в группах A, B и C (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1). Требуется:
с помощью статистики t-Стьюдента и статистики T- Крамера-Уэлча оценить попарно достоверность сходства/различий представленных выборок A, B и C с доверительной вероятностью p = 0,95;
проверить гипотезу о нормальности распределения артериального давления в трех группах.
^ ЗАНЯТИЕ № 9
Тема раздела:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
Тема занятия:
^ ЭЛЕМЕНТЫ КОРРЕЛЯЦИОННОГО И ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА
Цель занятия:
Получить представление о корреляционном анализе согласованного изменения признаков и о дисперсионном анализе изменчивости признака под влиянием каких-либо контролируемых факторов.
Теоретические вопросы:
Статистическая и корреляционная зависимости.
Форма и направление корреляционной связи: уравнение регрессии, линия регрессии. Линейная корреляция, коэффициенты регрессии.
Теснота (сила) корреляционной связи: коэффициент линейной корреляции.
Понятие об однофакторном дисперсионном анализе.
Итоговая контрольная работа по разделам: «Элементы высшей математики, теории вероятностей и математической статистики в медицине» (примерные варианты контрольной работы см. в Приложении 3.)
Литература:
Конспект лекций.
Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.
Практически выполнить:
Итоговая контрольная работа по разделам: «Элементы высшей математики, теории вероятностей и математической статистики в медицине».
Решение задачи 1.
Задача13. Исследуется зависимость площади пораженной части легких у людей, заболевших эмфиземой легких, от числа лет курения. Получены следующие данные4:
t (число лет курения)
t1
t2
…
tk
S (площадь пораженной
части, %)
S1
S2
…
Sk
Требуется:
построить график исходных данных и определить по нему характер зависимости;
рассчитать коэффициент линейной корреляции Пирсона;
проверить значимость коэффициента линейной корреляции при уровне значимости 0,05;
составить уравнение регрессии S(t);
построить график уравнения регрессии с изображенными на нем исходными данными.
^ ЗАНЯТИЕ № 10
Тема раздела:
Механические колебательные и волновые процессы
Тема занятия:
^ МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
Цель занятия:
Ознакомиться с колебательными и волновыми процессами и их физическими характеристиками.
Теоретические вопросы:
Механические колебания: гармонические, затухающие.
Энергия гармонических колебаний.
Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания.
Сложение колебаний, направленных вдоль одной прямой и во взаимно перпендикулярных направлениях
Сложные колебания. Гармонический спектр сложных колебаний, теорема Фурье. Разложение колебаний в гармонический спектр.
Механические волны, их виды и скорость распространения.
Уравнение волны. Энергетические характеристики волны.
Практически выполнить:
Решение задач по разделу курса «Механические колебания и волны».
Самостоятельно решить задачи:
№№ 2.37, 2.43, 2.51, 2.66, Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.
^ ЗАНЯТИЕ №11
Тема раздела:
Механические колебательные и волновые процессы
Тема занятия:
^ УЛЬТРАЗВУК И ИНФРАЗВУК
Цель занятия:
Уяснить особенности распространения УЗ волны в биологических средах и применение УЗ в медицине
Теоретические вопросы:
Излучатели и приёмники УЗ.
Особенности распространения ультразвуковой волны: малая длина волны, направленность, поглощение преломление, отражение.
Взаимодействие УЗ с веществом: деформация, кавитация, выделение тепла, химические реакции.
Использование УЗ в медицине: терапии, хирургии, диагностике.
Эффект Доплера и его применение для неинвазивного измерения скорости кровотока.
Инфразвук и его воздействие на человека.
Практически выполнить:
Самостоятельно решить задачи №№ 2.89, 2.90
Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.
Демонстрационная работа:
^ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДОПЛЕРОВСКОГО ИНДИКАТОРА СКОРОСТИ КРОВОТОКА
Цель работы:
Получить представление о принципе действия доплеровского индикатора скорости кровотока, основанного на явлении эффекта Доплера.
^ ЗАНЯТИЕ №12
Тема раздела:
Механические колебательные и волновые процессы
Тема занятия:
АКУСТИКА
Цель занятия:
Ознакомиться с физиологическими характеристиками звуковых ощущений, биофизическими механизмами звукового восприятия. Знать физические основы применения акустических методов в медицине. Знать принцип работы источников и приемников УЗ и применение его в диагностике, терапии и хирургии.
Теоретические вопросы:
Акустика. Физические характеристики звука.
Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности, уровни громкости звука и единицы их измерения.
Аудиометрия и фонокардиография.
Физические основы работы аппарата восприятия звука.
Поглощение и отражение звуковых волн, акустический импеданс. Реверберация.
Практически выполнить:
Лабораторная работа:
^ СНЯТИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ УХА НА ПОРОГЕ СЛЫШИМОСТИ
Цель работы:
Снять нижнюю пороговую спектральную характеристику уха и определить диапазон частот, для которых ухо обладает максимальной чувствительностью к звуку
Приборы и принадлежности:
1) аудиометр, или звуковой генератор типа ГЗ-56/1
2) наушники
^ ЗАНЯТИЕ №13
Тема раздела:
Биореология, физические основы гемодинамики
Тема занятия:
^ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕМОДИНАМИКИ И БИОРЕОЛОГИИ
Цель занятия:
Ознакомиться с основными законами гидродинамики, реологии и их применением для изучения закономерностей течения крови по крупным и мелким кровеносным сосудам.
Теоретические вопросы:
Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи. Уравнение Бернулли.
Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Единицы вязкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Феномен Фареуса-Линдквиста. Факторы, влияющие на вязкость крови в живом организме.
Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Распределение давления и скорости течения крови в сосудистой системе.
Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Условия проявления турбулентности в системе кровообращения.
Методы измерения вязкости жидкостей, определение вязкости крови.
Пульсовая волна. Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения.
Физические принципы определения давления и скорости движения крови.
Работа и мощность сердца, их количественные оценки.
Практически выполнить:
Самостоятельно решить задачи №№ 2.105; 2.117; 2.119; 2.129 Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.
Лабораторная работа:
Определение вязкости жидкости вискозиметрами Оствальда и ВК-4 и исследование зависимости вязкости раствора от концентрации
Цель работы:
Освоить методику определения вязкости жидкостей вискозиметрами Оствальда и ВК-4. Исследовать зависимость вязкостей растворов от концентрации
Приборы и принадлежности:
вискозиметр Оствальда;
вискозиметр ВК-4;
термометр, проградуированный от 0 до 50° С с ценой деления 1°;
секундомер;
сосуд емкостью 20–50 см3 с дистиллированной водой;
сосуд емкостью 20–50 см3 с водными растворами NaCl разной концентрации.
^ ЗАНЯТИЕ №14
Тема раздела:
Биореология, физические основы гемодинамики
Тема занятия:
^ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЖИДКОСТИ
Цель занятия:
Рассмотреть влияние поверхностного натяжения, явлений смачиваемости и капиллярности на протекание процессов жизнедеятельности в организме
Теоретические вопросы:
Особенности молекулярного строения жидкостей.
Поверхностное натяжение, единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения.
Явления смачивания и несмачивания. Капиллярные явления. Давление Лапласа. Газовая эмболия.
Поверхностные явления в альвеолах. Сурфактант.
Методы измерения коэффициента поверхностного натяжения.
Практически выполнить:
Самостоятельно решить задачи №№ 2.120; 2.121; 2.122; 2.123. Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.
Лабораторная работа:
Определение поверхностного натяжения методом измерения максимального давления в пузырьке воздуха
Цель работы:
Освоить методику определение поверхностного натяжения жидкостей по методу Ребиндера, исследовать температурную зависимость поверхностного натяжения жидкостей.
Приборы и принадлежности:
установка для определения поверхностного натяжения;
термометр, проградуированный от 0 до 100° с ценой деления 1°;
электрическая плитка на 220 В;
сосуды объемом 50 см3 с дистиллированной водой, этиловым спиртом, 10%-ным раствором этилового спирта в воде и четыреххлористым углеродом.
^ ЗАНЯТИЕ №15
Тема раздела:
Механические свойства твердых тел и биологических тканей
Тема занятия:
^ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
Цель занятия:
Изучить основные механические свойства тканей. Знать их значение в реализации функций различных органов
Теоретические вопросы:
Деформации и их виды. Закон Гука для упругих деформаций.
Механические свойства биотканей (мышечная и костная ткани, кровеносные сосуды).
Механические модели биообъектов.
Молекулярные основы упруго-эластических свойств биообъектов. Активное и пассивное напряжение мышц.
Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате человека.
Механическая работа человека. Эргометрия.
Практически выполнить:
Самостоятельно решить задачи №№ 2.125-2.128 Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.
Лабораторная работа:
Определение модуля упругости кости по изгибу
Цель работы:
Осуществить проверку выполнения закона Гука для костной ткани. Определить численное значение модуля упругости кости.
Приборы и принадлежности:
индикатор длин;
штангенциркуль;
миллиметровая линейка длиной 30 см;
две опоры со стальными призмами;
пластина, вырезанная из бедренной кости;
кусок бедренной или плечевой кости длиной 20–25 см;
пластина органического стекла;
алюминиевая и стеклянная трубки длиной 30 см;
набор грузов по 50 и 100 г (всего 5 кг)
^ ЗАНЯТИЕ №16
Тема раздела:
Итоговый контроль знаний и практических навыков
Тема занятия:
Зачет по разделам:
Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных.
Механические колебания и волны. Акустика. УЗИ.
Механические свойства твердых тел и биологических тканей.
Биореология. Физические основы гемодинамики.
Цель занятия:
Контроль усвоения знаний и приобретенных практических навыков
Вопросы к зачету
Функция и аргумент. Способы задания функциональной зависимости.
Производная функции как мера скорости процесса. Градиенты.
Геометрический и механический смысл производной.
Основные правила дифференцирования и производные элементарных функций.
Производные высших порядков.
Применение производных для исследования функций на экстремум.
Дифференциал функции.
Применение дифференциального исчисления в приближенных вычислениях.
Функции двух и нескольких переменных. Состояние организма как функция многих переменных.
Частные производные и полный дифференциал функции нескольких переменных.
Первообразная функция и неопределенный интеграл.
Основные свойства неопределенного интеграла. Основные формулы интегрирования.
Методы нахождения неопределенных интегралов (приведение к табличному виду, метод замены переменной, интег
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Методические указания к проведению семинарских занятий и к выполнению тематического курса плана для студентов специальности «Социальная работа» дневной формы обучения
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Уральский Государственный Экономический Университет Экономико-правовое регулирование социально-трудовых отношений методические указания
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Методические указания к курсовой работе «Комплексная программа развития городского хозяйства» для студентов всех форм обучения
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Методические указания к курсу «морфология современного русского языка» для студентов 1 курса романо-германского отделения факультета филологии и журналистики
17 Сентября 2013