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【關鍵詞】 自然療養因子;煤礦工人;自主神經;平衡狀態
【Abstract】 Objective To observe the effect of natural convalescent factors of Xingcheng on balanced state of autonomic nerves of coal miners.MethodsThe balanced state of autonomic nerves of 88 coal miners was detected by liang comprehensive assay.The change of balance indexes of autonomic nerves was observed before and after rehabilitation.ResultsAfter convalescence, the index of balance of autonomic nerve of coal miners in the observe group was obviously reduced, together with significantly increased saliva,prolonged interval interval and descending systolic and diastolic pressure.ConclusionThe natural convalescent factors of Xingcheng has an apparent effect on the balanced state of autonomic nerves of coal miners from front line.
【Key words】Natural convalescent factors;Coal miner;Autonomic nerve;Balanced state
興城擁有多種自然療養因子,其廣泛的醫療保健作用對機體多個方面具有調節功能。為了觀察其對機體自主神經平衡狀態方面的影響,我們以健康療養的一線煤礦工人為對象進行了研究。
1資料和方法
1.1一般資料自2008年5月15日起,按入院的順序連續選取來我院健康療養的一線煤礦工人88位,年齡21~52歲,平均36.6歲;工齡1~29年,平均16.5年;均為男性,且經入院體檢結論均為健康。
1.2療養方法受觀察者療養期為3周;在療養期間,除礦泉浴、海水-沙灘-日光浴、山林空氣浴等自然療養因子治療外,不接受其他任何治療。以上各種自然療養因子的治療方式遵照健康療養治療常規,其時間和頻度可以根據受試者的自身情況而異。
1.3測試與評定方法于療養開始前和結束后分別測定每位受試者的自主神經平衡指數,并進行比較。應用梁氏綜合測定法,分別測定X1(唾液量)、X2(收縮壓)、X3(舒張壓)、X4(脈搏間隔)、X5(呼吸間隔)、X6(舌下溫度)等6項生理指標,按Y=-28-0.194X1+0.232X2+0.187X3-0.792X4-0.131X5+0.649X6的Y值回歸標準,來判定受試者的自主神經平衡狀態。
2結果
本組測試的88位一線煤礦工人,療養前的平均自主神經平衡指數是0.216,療養后下降為-0.533,變化非常顯著(P
3討論
興城地處遼西渤海灣,擁有大海、溫泉、山林等多種自然療養因子。氣候溫和,空氣清新,山林中負離子含量多;另外,大海、礦泉中的多種微量元素,對降低血壓、改善微循環、調節自主神經系統等都有顯著的療效。本組療養的88位健康一線煤礦工人,自主神經平衡狀態正常人數所占比例由療養前的66.5%上升到療養后的93.7%,足以證明興城自然療養因子具有明顯的調節自主神經平衡的功能。
人類正常的自主神經平衡指數為0±0.56,正值增大為交感神經機能活動增強,負值增大為負交感神經機能活動增強。人年輕的時候負交感神經機能活動稍強而交感神經機能活動稍弱,隨著年齡的增長,交感神經機能活動逐漸增強而負交感神經機能活動逐漸減弱。本組療養前后的自主神經平衡指數由0.216降為-0.533,表明興城自然療養因子調節自主神經平衡的功能是使自主神經系統功能逐漸年輕化。
【關鍵詞】抑郁癥;腦源性神經營養因子;無抽搐電休克治療;單核苷酸多態性;病例對照研究
中圖分類號:R749.054, R749.41 文獻標識碼:A 文章編號:1000-6729(2011)002-0093-05
doi:10.3969/j.issn.1000-6729.2011.02.省略
【Abstract】 Objective:To explore the relation of brain-derived neurotrophic factor(BDNF)polymorphisms with the response to modified electroconvulsive therapy(MECT)in patients with major depressive disorder(MDD).Methods:In this study,110 patients with major depression were selected according to the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders,Fourth Edition criteria,and 100 healthy person were used as controls.The patients received MECT 8 times consecutively and were assessed with the Hamilton Depression Rating Scale for Depression(HRSD).Using direct sequencing after polymerase chain reaction(PCR),the single nucleotide polymorphism(SNP)of the BDNF gene rs6265,rs7103411 were identified.And the BDNF gene rs6265,rs7103411 genotype and allele frequency were counted.Results:Neither of these BDNF polymorphisms had significant differences between the healthy controls and depressive patients.And the two single nucleotide polymorphism sites were not associated with the response to MECT.In addition,no significant differences were found in the genotypes concerning the MECT response and allele of rs7103411.However,the significant differences in the A allele frequency of rs6265 were found,and the frequencies of A and G allele were respectively 47.9% and 52.1% in reducing rates≥50% group,27.5% and 72.5% in reducing rates<25% group(P
【Key words】 major depression;brain-derived neurotrophic factor(BDNF);modified electroconvulsive therapy(MECT);single nucleotide polymorphism(SNP);case-controlled studies
(Chin Ment Health J,2011,25(2):93-97.)
抑郁癥是一種多基因復雜遺傳疾病,患病率、復發率、自殺率高,給患者、家庭及社會帶來嚴重的負擔,其發病機制涉及神經、內分泌、免疫等多個方面的變化,但確切機制仍不明確。抗抑郁劑一般用藥2周后起效,而這段時間內患者癥狀重,不少患者自殺。無抽搐電休克治療(Modified electroconvulsive therapy,MECT)起效快,尤其對有強烈自傷、自殺行為者,癥狀改善明顯,成為治療嚴重抑郁癥的首選,但是MECT的機理并不清楚。
BDNF的表達增加有利于神經元的形成、生存,能上調海馬突觸可塑性,被認為是抗抑郁劑治療的共同作用機制[1]。動物實驗發現抑郁模型大鼠腦中BDNF基因蛋白質水平和mRNA水平降低,而長期電抽搐治療使海馬及額葉皮質BDNF基因蛋白質表達增加[2]并且也使包括海馬及額葉皮質在內的許多腦區BDNF基因mRNA水平增加[3-4]。 國外研究發現[5-6],重度抑郁癥患者血清BDNF水平較對照組有明顯的降低,接受MECT后顯著增加,且伴隨的抑郁癥狀有顯著的減少;國內研究也證實重度抑郁癥患者MECT急性期治療的療效與血清BDNF水平呈正相關[7]。以上資料表明BDNF與MECT關系密切。
本研究將從基因水平探討病情嚴重的抑郁癥患者BDNF基因兩個單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism,SNP)位點對MECT的反應。
1 對象與方法
1.1 對象
患者組:來自重慶醫科大學附屬第一醫院心理衛生中心門診及住院部的患者。入組標準:符合美國精神障礙診斷統計手冊第4版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders,Fourth Edition,DSM-IV )抑郁癥診斷標準[8],漢密頓抑郁量表(Hamilton Depression Rating Scale for Depression,HRSD)[9]24項評分總分≥35分;均為首次發病尚未接受抗抑郁藥物治療,總體病程6~58 周,臨床上符合MECT適應癥。無軀體疾病或腦器質性疾病,排除伴發于其他精神障礙的抑郁狀態,排除物質濫用或依賴者,排除有雙相情感障礙家族史者,且本人知情。本研究將2007年9月-2009年3月符合入組標準自愿參加研究的110例患者納入研究組。患者均為漢族,其中男40人,年齡18~70歲,平均(43±15)歲;女70人,年齡17~68歲,平均(37±14)歲。
正常對照組:為2007年9月-2009年3月重慶醫科大學附屬第一醫院體檢中心來檢者及本院實習醫生、學生,男性50人,平均年齡(45±11)歲;女性50人,平均年齡(38±11)歲。入組標準:年齡20~80歲;漢密頓抑郁HRSD24項總分<8分;無嚴重軀體疾病或腦器質性疾病;無精神疾病及病史:無物質濫用或依賴者;家族中無精神疾病患者;與患者無血緣關系,本人知情同意 。
1.2 工具與方法
1.2.1 漢密頓抑郁量表(HRSD)[9]
采用0~4級評分,總分≥35分者為抑郁癥病情嚴重者。以HRSD減分率評估抗抑郁療效,HRSD減分率≥75%為痊愈,50%~74%為顯效,25%~49%為好轉,
1.2.2 無抽搐電休克治療
患者組的全部患者每周一、三、五接受雙側恒量短暫的無抽搐電休克治,正常對照組不接受治療。目前認為抑郁癥患者接受MECT治療6~10次為一個療程,本研究選取8次治療為觀測點。連續接受8次MECT治療期間不合并抗抑郁藥物及抗精神病藥物,8次治療后患者可根據病情需要繼續MECT合并藥物或單用藥物治療,以防止早期復發且可獲得協同治療的效果[8]。
1.3實驗方法
1.3.1 血液標本采集
患者組與對照組人員均在入組時采集肘靜脈血5 mL。
1.3.2 脫氧核糖核酸(DNA)抽取
血液標本用0.2%EDTA抗凝劑抗凝,使用EZ-10Spin Column Genomic DNA Isolation Kit抽提基因組DNA,并用0.7%Agarose 電泳檢測所提基因組DNA的完整性。
1.3.3 聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction,PCR)條件
生工生物公司設計合成BDNF基因rs6265位點PCR引物:正向5′-TTTCTCCCTACAGTTCCACCAG -3′;反向5′- CTCCAAAGGCACTTGACTACTG -3′。BDNF基因rs7103411位點PCR引物:正向5′- AGGACCCAGTCTCAAAAGCAT -3′;反向5′- ATTTGGGGGTAAAAGGTCCTC G -3′。PCR反應體系共50 μL,基因組DNA 1 uL,1 uL引物約6 nmol,0.25 uL(5U/uL)pfu DNA聚合酶,5 uL 10×Buffer:200 mM TrisHCl,pH 8.8;100 mM KCl;20 mM MgSO4;160 mM(NH4)2HSO4;1%Triton,1 mg/mL BSA;1 uL(10 mM)dNTPs。PCR反應條件:98 ℃ 3 min預變性,繼以95 ℃變性1 min,60 ℃退火45 s,72 ℃延伸1 min,共35個循環;72 ℃再延伸8 min。將PCR產物于1.5%瓊脂糖凝膠中電泳分離,通過凝膠成像系統確定擴增結果。
1.3.4基因型分析
對PCR擴增產物進行純化測序,直接對兩位點基因型進行統計。
1.4 統計方法
使用SPSS13.0統計軟件包進行數據分析。用χ2檢驗比較不同病例組間基因型及等位基因頻率,并以OR值及可信區間來表示BDNF基因rs6265等位基因頻率與MECT療效的相關性,HRSD評分用(x±s)表示,進行t檢驗。
2 結 果
2.1患者組與對照組BDNF基因兩位點多態性分布頻率比較
患者組與對照組基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)。患者組rs6265的基因型及等位基因頻率與對照組間的差異無統計學意義;rs7103411的基因型頻率及等位基因頻率在患者組與對照組間的差異亦無統計學意義(表1)。
2.2患者組療效評分
病情嚴重的抑郁癥患者(n=110)接受無抽搐電休克治療8次后HRSD評分低于治療前[(19.18±6.28)vs.(39.36±3.37),t=28.55,P
2.3抑郁患者BDNF基因多態性對MECT的反應
對HRSD評分的減分率≥50%(n=70)和減分率
3 討 論
本研究發現BDNF基因的SNP位點rs6265、rs7103411的基因型及等位基因在病情嚴重的抑郁患者組與正常對照組之間的頻率差異無統計學意義,至少說明在重慶漢族人群中BDNF 基因rs6265、rs7103411位點多態性與抑郁癥的發生沒有關系;Hong等 和Tsai等[10-11]的研究也發現SNP rs6265與中國漢族抑郁癥患者無關聯,認為BDNF可能不是抑郁癥的易感基因;Schumacher等[12]對德國人群進行研究也未發現rs6265位點與抑郁癥之間存在關聯;然而,Hwang等[13]對老年漢族抑郁癥患者進行Val66Met(rs6265)多態性關聯研究,發現其基因型分布在患者與對照組之間存在顯著差異,且患者Met等位基因頻率顯著高于對照組,從而認為該多態性可能參與了抑郁癥的發生,是中國老年抑郁癥患者的危險因子;另外,Strauss[14] 認為rs7103411的T等位基因與兒童期發病的抑郁癥有顯著關聯。首先,研究結果的不同可能與種族因素有關,不同種族DNA標記上的基因型及等位基因頻率都可能存在差異;其次,本文對抽樣混雜因素,如年齡、病程等因素未作調整也可能對結果產生影響。目前認為BDNF是抑郁癥的候選基因,但并不是該基因上的DNA標記都參與抑郁癥的發生,可能是BDNF基因或其附近的基因多態性調控BDNF基因的轉錄,從而導致抑郁癥的發生,也可能是基因座周圍區域存在一些功能的變異體,對抑郁癥發病產生了一定的影響。
本研究的患者組接受MECT后減分率≥50%和減分率<25%兩組之間2個SNP的基因型頻率差異無統計學意義,與Huuhka等的研究部分一致[15] ,但在本研究中rs6265各基因型在不同療效組間的分布有統計學趨勢。這一結果可能受到樣本量的影響,其中還可能受到抑郁癥的表型異質性的影響。另外,療效分組所依據的量表評分存在主觀性影響。我們選擇兩名經過一致性操作培訓的精神科醫師評定,嚴格控制測評差異,但量表測評的方式與生化指標等相比本身就存在一定的主觀性。為了減少這一因素的影響,排除掉了減分率介于25%~49%之間接受治療后好轉的病例,以獲得效果更分明的兩個研究組。結果發現BDNF基因rs6265位點的等位基因頻率在不同療效組間的差異有統計學意義,通過相關性分析發現A等位基因攜帶者對MECT更敏感。該位點是BDNF多個基因多態性標志中功能性編碼區內的單核苷酸多態性(G196A),研究報道A等位基因攜帶者抑郁癥狀較重[16],接受治療后改善較明顯,這可能是A等位基因對MECT較敏感的原因,這與藥物治療研究的結果相似[17]。本研究也未發現 rs7103411位點的兩個等位基因頻率與MECT療效有關,在國內外尚未見該位點與MECT療效的相關性報道。
4 未來研究方向
目前對BDNF與抑郁癥的發病機制是否有關聯,說法不一致,但多數認為BDNF是抑郁癥的候選基因。對BDNF基因多態性與MECT療效的相關性研究國外較多,在不同的亞群中呈現出不同的結果。本研究尚存在不足之處,未對研究對象的年齡、病程等混雜因素進行調整。為得到更有意義的結果,將在下一階段的研究中擴大樣本量、對混雜因素進行調整,對研究對象的精神病性癥狀、自殺行為等癥狀與基因型的相關性進行分析討論,進一步探討基因型與抗抑郁治療的關系。
參考文獻
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1.初步了解太陽的特點,激發學生學習自然科學的興趣。
2.學習本課生字詞。
3.背誦課文最后一個自然段。
【教學重點與難點】
1.學習課文,理解課文內容,了解太陽的特點。
2.了解課文在說明太陽特點時所用的方法。
【教學準備】
課前查找太陽的相關資料,預習課文。
【教學過程】
一、故事導入
師:古時候,天上有十個太陽,人們熱得受不了了,就找了一個名叫后羿的人射掉了九個,只留下一個,地面上才不那么熱了。
老師講的故事真實嗎?相信大家通過自己的預習,已經知道了答案。今天就讓我們一起走進課文《太陽》。(板書課題)
二、學習課文
(一)自由讀1~3自然段,找出答案
師:作者在寫這一部分的時候,運用的是什么說明方法把這“遠”這一特點寫具體的?(學生發言:列數字舉例子)
那么你能讀出太陽的遠嗎?指導學生朗讀。
(二)交流“大”“熱”的特點
1.學生在學習小組內交流
師:同學們看一看,作者是怎樣說明太陽“大”這一特點的呢?
學生自由讀后,班內交流。
引領學生抓句子:一百三十萬個地球才能抵得上一個太陽。 (配合學生所答,出示課件)
師:文中用了什么說明方法?
生:用數字說明。
師:你覺得有了這些數字對你認識太陽有什么幫助?體會一下,在介紹“大”這一特點時還使用了什么說明方法?
生:作比較,用地球和太陽作比較。(板書:作比較)
師:你真善于思考,你覺得這樣作比較有什么好處?
生:很具體、生動。
師:是的,用我們熟知的地球與遙遠的太陽相比較,就能給人們留下深刻的印象。
指名學生讀讀關于“大”的自然段,加深體會。
2.仿照第二自然段的學習方法,學生自學第三自然段,自學后班內交流。
師課件出示重點句子:
A.太陽會發光,會發熱,是個大火球。(打比方)
B.太陽的溫度很高,表面溫度有六千攝氏度,就是鋼鐵碰到它,也會變成汽;中心溫度估計是表面溫度的三千倍。(列數字)
作者運用了作比較、列數字等說明方法,把太陽“遠、大、熱”三個方面的知識說得很具體、通俗,我們今后在說明事物時要注意學習運用這些方法。太陽離我們那么遠,它與我們的關系是不是也很遠呢?
(三)學習第4~7自然段
課文是從哪些方面說明太陽和我們關系密切的?(根據學生的意愿分組學習后,班內討論,交流)
請分別用一句話概括,然后再用一個詞或一個短語概括。
教師結合學生發言板書。(略)
(四)學習第8自然段
1.師指名讀
思考:哪句話概括了太陽與人類的關系?
板書:沒有太陽就沒有美麗可愛的世界。
2.學習假設句的不同寫法,練習說假設句
如果沒有太陽,地球上就不會有植物,也不會有動物。
如果沒有太陽,地球上將到處是黑暗,到處是寒冷。
沒有太陽,就沒有我們這個美麗可愛的世界。
這三句雖然都是假設句,但寫法不同。
3.齊讀第8自然。
【布置作業】
這天早上,印度西海岸的小鎮Somnath 將不會看到日出。取代了太陽的是一個黯淡的光暈。這就是帶食日出,一場世紀最壯觀的日全食從這里開始了。6 分鐘內,月球的影子會迅速劃過印度人口最稠密的區域。7 月是印度的雨季,而且日食發生在印度的清晨,所以并不適合觀測。
中國最早看到日全食的地方是亞東縣。這個位于喜馬拉雅山峽谷中的小城,在上午9 點鐘還看不到太陽,因為太陽高度角只有20 度,被四周高聳的山峰擋住了,人們只能發現天空突然變黑。會有不少人驅車前往海拔4300 米中印交界的乃堆拉山口,這里能看到群山中壯觀的日食。
2 分鐘后,日食帶開始沿著川藏公路318 國道東行,在潔凈的高原大氣中甚至能看到全食的黑影如何一步步推進,從三江并流到康巴草原,牦牛、山羊和鼠兔因為突然到來的黑夜不知所措,盤山公路上的司機也會紛紛把車停到路邊。7 月份是高原的雨季,天空中平均云量高達70% 以上,但是強烈對流產生的風雨一般是在午后形成,所以早上大多天氣晴朗。
10 分鐘后,全食帶的中心越過峨眉山金頂,進入四川盆地。太陽已經升到了半空中。平時多陰雨的四川盆地,在炎熱的7 月卻是晴天居多。成都與重慶之間,會有超過1 億人觀賞這次日食。此后全食帶沿著長江延伸,因此這次日全食也被稱作“長江日全食”。日食經過三峽時,已經成為水庫的瞿塘峽仍然位于群山的陰影中,而遷到高處的各個縣城則是良好的觀察地點。
武漢也正好位于日食帶中央,太陽將被遮擋5分鐘以上。接下來黑暗區將到達中國最大的滬寧杭城市群,金山和舟山都是良好的觀測地點。繁忙的城市和公路網在幾分鐘內暫停了,在天空的亮度減弱了100 萬倍時,人們紛紛涌向戶外。這時對觀測最大的威脅是梅雨和臺風。梅雨季節悶熱而少有晴天,臺風會帶來雨水和清涼,但是在日食期間這不怎么受歡迎。
此后月亮的陰影進入太平洋,掠過沖繩島,在硫磺島附近持續時間最長,食分(太陽被遮蔽的程度)最大,最后這場日食將經過馬紹爾群島、塔拉瓦島,在南半球的庫克群島附近隨著日落而結束。
觀看地點:
不用刻意去所謂的“最佳觀測地點”。全食帶中央200 千米的范圍內,都能看到3~5 分鐘的日全食。如果要去日全食旅行,盡量選擇不知名的小城市甚至鄉鎮作為觀測地點,并且提前一兩天到達那里。一方面是鄉村和小城市的空氣比較潔凈,另外也有經驗表明,日食將會使游客大量涌入全食帶,造成交通擁堵。這種情況非常難得發生,自從1961 年在歐洲的日全食之后,還沒有日食發生在人口如此稠密的工業化國家。
攝影器材:
除了必須使用專業濾鏡或者巴德膜制成的濾鏡,還需要選好恰當的焦距。地球上看太陽的大小是1/2 度,要拍攝日食時的太陽的特寫,如果是數碼相機,推薦使用400~700mm 焦段的鏡頭,膠卷相機則是500~1000mm 鏡頭。如果有望遠鏡的話,也可以用卡口轉接。如果要同時拍攝地面的景色,則需要使用短于35mm 的廣角鏡頭才能同時包含太陽和地面。
安全的觀測器材:
這一次日食將會有超過10 億人觀看,也可能是造成傷害最多的一次! 2008 年8 月的日全食就造成了大量的視網膜燒傷事件,甚至有人因此造成終身殘疾。必須了解如何安全地看日全食。
在太陽被完全遮住的幾分鐘里,可以而且應當直接用肉眼觀看,不需要任何防護措施!但是在從初虧到復圓長達2 個小時的觀測中,即使是太陽已經被遮擋成一個月牙,也會對眼睛造成傷害,造成“日食盲”或者視網膜灼傷。因為視網膜上沒有痛覺神經,你的眼睛可能會在不知不覺中烤熟!
推薦
以下為NASA 科學家B. Ralph Chow 和中國太陽物理學家方成的推薦:
1. 焊工眼鏡或面罩。它使用遮光號為14 的焊工防護玻璃,可以在電焊器材市場買到。
2. 專門的“日食觀測鏡”。在戶外商店和網店上都能買到,一般10 ~ 30 元一副。它是采用雙層或多層鋁膜覆蓋的聚酯塑料高密復合膜,能有效降低太陽輻射對人眼的傷害。
3. 巴德膜。它有5.0 和3.8 兩種透光密度,分別適合目視和攝影。可以在天文器材店買到,使用前需要確認膜上沒有瑕疵。
4. 小孔成像。用一個厚紙板上的針孔在白紙上形成太陽的投影。建議10 歲以下兒童采用這種方法,避免未發育成熟的視網膜受傷。
不推薦
雖然過去一些資料上推薦這些“土方法”,但是它們不安全:
1. 墨水水面的反光。在中國大部分地區,日食發生時太陽高度在30~55 度之間,在這個角度上水面會反射6% 到3% 的光能,長時間觀看仍然會對眼睛造成傷害。
2. 蠟燭熏黑的玻璃。你很難控制好熏黑的程度。如上面所說,即使你眼睛沒有感覺不舒服,也可能被灼傷。
3. 太陽眼鏡。這玩意不是給你直接看太陽的!它最多只能吸收90% 的陽光,即使把兩三片眼鏡片疊在一起光線仍然太強。
做一個用太陽的影子表示時間的鐘表。
科學知識:
1、了解太陽鐘的計時原理。
2、認識古代計時工具——日晷及其他計時工具。
情感、態度與價值觀:
1、意識到可以利用自然規律為人類和社會的發展服務。
2、體會到科學技術是不斷發展進步的。
教學重點、難點:
知道太陽鐘的計時原理
教學方法
目標教學法
教學準備:
1、日晷資料及碟片。
2、制作日晷材料
課時安排:二課時
教學過程: 第一課時 一、匯報課后研究太陽與影子的變化規律研究成果:
1 、每個小組匯報測量數據及研究成果;
2 、小結;
二、自主學習:
1、了解有關日晷的知識:
( 1 )談話:現在幾點?你是怎么知道的?古代有時鐘嗎?他們怎么知道時間?
( 2 )學生談談自己了解的知識;
( 3 )講述:同學們的課外知識真豐富呀。確實,在很久以前,人們就注意到太陽的運動和投影的變化是有規律的,人們就根據這個規律推算時間,并制作了計時工具——日晷。
( 4 )看書,認識各種日晷;
( 5 )討論:日晷為什么能反映時間?(教師適當講解)
( 6 )介紹:日晷;
2 、制作簡易太陽鐘:
( 1 )談話:古代的勞動人民,通過自己的長期觀察制作了各種形狀的日晷,你們想做一個屬于自己的日晷嗎?
( 2 )看書、討論本小組的制作方案。
( 3 )動手制作;
( 4 )展示、評比。
3 、玩手掌日晷:
( 1 )講述:在古代除了借助物品制作日晷外,埃及人還發現可以借助手掌做日晷。
( 2 )看書,了解具體情況;
( 3 )教師講解、演示;
Abstract: This paper dialectically understands the Newton's First Law , uses the scientific method of comprehensive Newton's Gravity, integrates "magnetic field" of moving objects by the long-term movement characteristics of public planet.
關鍵詞:慣性定律;牛頓的科學方法;行星運動;運動物體“磁場”
Key words: inertia law;Newton’s method;planet motion;moving object's "Magnetic Field"
中圖分類號:P1 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)22-0102-02
1辯證理解牛頓第一定律
哥白尼采用理性觀察方法[1]提出日心說。伽利略在1632年出版的《關于兩大世界體系的對話》通過“斜面的理想實驗”,“乘船的理想實驗”[2]支持日心說,成為“慣性定律”的重要實驗依據,又稱伽利略坐標變換。
牛頓在前人的基礎上,建立運動學的三個基本定律。牛頓在《原理》中寫到“我的這部著作論述哲學的數學原理,因為哲學的全部困難在于:由運動現象去研究自然力,再由這些力去推演其他現象。”[3]
行星繞太陽作公轉運動,除了遵守萬有引力定律外,還具有同向性,軌道共面性,公轉周期都大于太陽的自轉周期。牛頓對此無法解釋,最后歸結為上帝的安排[3]。利用該模型的其它的演化說,歸為不能驗證的、無法重復的初始條件或偶然事件[4]。
從邏輯推理上看,牛頓的慣性定律更是一個公共假設!
“一個物體,如果不受力的話,它將保持原來靜止或勻速運動的狀態;”(慣性定律)
一杯熱水,如果不散熱的話,它將保持原來的溫度狀態;(與熱力學熵增原理相矛盾)
一個帶電體,如果勻速運動與靜止一樣的話,電流將不產生磁場;(實際觀察相矛盾)……
上面語句的邏輯推理是一樣的,牛頓的話就是“第一定律”,別的話大多是與客觀事實相反的假設。這顯然是不公平的。
2慣性定律實驗觀察的片面性
牛頓在《原理》中,并沒有給出慣性定律的實驗證明,僅解釋“拋射體如果沒有空氣的阻力或重力向下牽引,將維持射出時的運動。伽利略的實驗通過“小球在斜面上滾落到水平板上,(如果不考慮阻力或者沒有阻力)小球在水平板上將永遠運動下去”。另一個實驗乘船實驗:“船在靜止不動時,我們看到這些有翅膀的小昆蟲如何以同樣的速度飛向房間各處;看到魚如何毫無差別的向各個方向游動;又看到滴水如何全部落到下面所放的瓶子中,而當你把什么東西扔向你的朋友時,只要你和你的朋友距離保持一定,你向某個方向扔時,…[2].”
伽利略早已發現觀察中的悖論:一方面應當相信觀察,因為正是應當由觀察來證實或反駁理論原理;另一方面,觀察又往往欺騙我們。站在地球上,看見太陽繞地球運動是錯誤的,我們觀察到運動的假象;雷同道理:憑什么保證伽利略乘船觀察一定合理?
3由行星/衛星長期運動特征,綜合運動物體的“磁場”
3.1 行星/衛星長期運動公共特征從太陽系主要特征中,尋找與速度有關的場(稱為U-場)長期作用的特征。太陽系主要特征:同向性:九大行星公轉運動的方向都與太陽的自轉方向相同;共面性:九大行星公轉運動的軌道面幾乎都在一個平面上(該平面與太陽自轉的赤道面夾角很小);九大行星的公轉周期都大于太陽的自轉周期;太陽的自轉運動:赤道處最快,自轉周期:25天,兩極慢,自轉周期約35天(太陽系主要特征詳見表一)。
牛頓把太陽系主要特征歸結為上帝的安排,其他人歸結為不能重復的初始條件或偶然事故。相對論也沒有給出更合理的解釋。我們認為它是與運動有關的U-場,長期作用于行星運動的結果,該場自始至終在起作用,只是很弱,對天體的運動軌道的改變,只有長期效果。所作的多項推理與天文現象吻合。
3.2 綜合運動物體的“磁場”相對靜止的定義:具有相同速度和加速度的多個物體,互為相對靜止;以相同角速度和角加速度,繞共同軸轉動的多個物體,互為轉動相對靜止.:地面上許多物體以相同自轉速度和公轉速度隨地球一起自轉、繞太陽公轉運動,處于與地球相對靜止的狀態;月球總是一面朝著地球,繞地球做公轉運動,站在月球上看地球,地球的位置沒有變化,這種靜止稱為轉動相對靜止。天文觀測結果:幾乎所有自然衛星總是一面朝著其行星,做公轉運動,都處于轉動相對靜止狀態。
相對靜止的定律:物體的自然狀態是相對靜止,處在自然狀態的要保持,未處在自然狀態的要恢復之。即:如果物體未在相對靜止狀態,不論與周圍物體是否接觸,都要受其阻礙作用,損失動能,趨向于相對靜止狀態,又稱為萬有阻力定理[5]。
運動物體“磁場”的定義:運動物體產生與速度有關,恢復相對靜止,符合洛倫茲變換的場,稱為U―場。
運動物體產生與速度成正比的U―場:“場強與運動物體動量成正比,與距離的平方成反比,U―場作用力的方向與場源的運動方向相同”。U―場作用力:運動物體通過U―場對周圍物體施加作用力。該力的大小與U―場強成正比,與受力物體的質量成正比。球形物體自轉產生的U―場:U=K(J/R2)COSα,(式中J―球形物體自轉的角動量)每點U場的方向與自轉方向相同,并且是赤道面上最強,兩極方向減小到零。天體通過U-場與周圍物體作用,體現與周圍環境保持和恢復相對靜止的屬性。
3.3 太陽系主要特征的演化解釋
3.3.1 行星繞太陽運動的同向性,共面性太陽自轉產生的U―場:U=K(J/R2)COSα,(式中J―太陽自轉的角動量)每點U場的方向與太陽自轉方向相同,并且是赤道面上最強,兩極方向減小到零。九大行星在太陽自轉產生的U―場中運動,受到與太陽自轉同方向上的U場力作用,所以行星在繞太陽公轉運動中,必然表現為同向性。又因為太陽自轉產生的U―場赤道面上最強,兩極方向減小到零,所以九大行星在繞太陽公轉運動中,九大行星的軌道面必然向場強的平面移動,經過幾十億年的長期作用,使九大行星的軌道面幾乎演化到太陽赤道面,表現為共面性。這一點在木星,土星,天王星,海王星的衛星軌道上表現的更突出。
3.3.2 行星公轉周期大于太陽自轉周期太陽系質量主要集中在太陽自身,它占太陽系總質量的99.865%。如果行星在繞太陽的公轉周期大于太陽自轉周期,太陽自轉產生的U―場對行星施加一個與太陽自轉同方向上的力,克服行星公轉與周圍天體相互作用的間接阻力。如果行星在繞太陽的公轉周期小于太陽自轉周期,即行星公轉比太陽的自轉快,行星公轉運動產生的U―場主要對太陽施加作用力,使太陽自轉加快,行星損失動能,所以公轉周期小于太陽自轉周期的行星不會長期存在。
行星繞太陽做公轉運動,太陽有自轉運動。如果行星相對靜止在太陽系中,則其受到太陽自轉產生的U-場力為零。但實際情況:太陽自轉周期:25天/周,而水星公轉周期:88天/周,如果水星的公轉周期也是25天,成為太陽的同步行星。這時候,站在太陽上看,水星靜止在空中不動,處于相對與太陽的轉動靜止狀態。因此,受到太陽U-場力為零。所有行星的公轉周期都大于太陽的自轉周期。軌道半徑小于同步衛星的天體,其公轉周期小于其主行星的自轉周期,也就是公轉角速度大于行星的自轉角速度,得不到中心行星的U-場作用,必然向下落!逆向衛星也得不到中心天體的能量資助,長期演化的總趨勢:必然向下落。只有軌道半徑大于同步衛星的衛星才能長期存在。
九大行星自轉產生U場力,是衛星長期存在的先決條件。我們不難發現,質量相近的行星,U-場力大的擁有衛星多,反之衛星少甚至沒有衛星。木星U-場力最大,擁有九大行星中最多衛星;土星U-場力排第二,衛星數也排第二;金星雖然比火星大,由于自旋力不及火星的百分之一,所以不僅無天然衛星,且獲得人造衛星也比火星更難。
3.4 行星自轉速度的演化
3.4.1 行星自轉速度的現狀①地球自轉長期減慢成因,目前的理論認為是潮汐作用。但是潮汐理論又很難解釋:在類地行星中,地球自轉又是最快的。②內六大行星的自轉速度(行星日長),六大行星(水星,金星,地球,火星,木星和土星)自轉現狀看,自轉速度與軌道半徑沒什么關系。由于它們的密度不一樣,自轉速度沒有比較的標準。將行星的密度轉換成統一值,計算行星的自轉速度及行星日長(詳見表3)。
從表3得六大行星的日長在考慮密度因素后有:離太陽近的行星,行星的日長就長,相對自轉速度就慢;離太陽遠的行星,相對自轉速度就快。
3.4.2 行星自轉速度的演化①地球自轉也要受萬有阻力作用,損耗能量,表現其自轉速度長期減慢。考古觀測事實:考古學家發現,地球自轉在地質時期內,自轉速度長期減慢證據。六億年前,地球自轉每年420天,現在僅有每年365天。
②內六大行星的相對自轉速度的演化
行星自轉運動產生的U―場:U=K(J/R2)COSα,(式中J―行星自轉的角動量)對周圍物體施加作用力。又因為太陽系質量主要集中在太陽自身,它占太陽系總質量的99.865%,行星自轉運動產生的U―場力,主要是對太陽施加作用力,同時受到的反作用力也主要來自太陽。太陽受到行星自轉U―場的作用力:
F=UM=KM(J/r2)COSα
太陽受到行星自轉U―場的作用力距:
F×R=KM(J/r)COSα
式中:R――行星到太陽的距離;J―行星自轉角動量;M―太陽質量;α―行星的軌道面與赤道面的夾角。
太陽受到行星自轉U―場的作用力距后,對U場源產生反作用,使行星損失自轉角動量。由動量守恒可知:太陽受到行星自轉U―場的作用力距等于行星損失自轉角動量隨時間的變化率,則有:
Idω/dt=-FR=-KM(J/r)COSα
dω/dt+KM(J/r)COSα=0
解得:ω=ω0e-(k/r)tcosα 或 T=T0e(k/r)tcosα
以太陽系形成時,行星的日長的平均值定式中的常數:K=0.085
上式得:T=T0e(0.085/r)tcosα
用上式進行模擬計算,計算結果見表4。
由表4行星日長,t=46億年前,內六大行星自轉周期在相同的數量級。推測,目前的內六大行星自轉狀況是長期受太陽的作用演化形成的。外三大行星(天王星,海王星,冥王星)的自轉運動受衛星的影響很大,受太陽的作用已很弱。
3.5 衛星公轉運動的長期變化
①大部分(約占總數的80%)衛星的公轉運動特征:與其行星自轉同方向,軌道面在其行星自轉赤道面,繞行星的公轉角速度小于行星的自轉角速度。它們公轉運動的演化解釋類似規則行星,這里不在贅述。
②公轉角速度大于或等于其繞轉行星自轉角速度的衛星,如火衛一,木衛十六,木衛十五,天衛六到天衛十四,海衛三至海衛七,它們受萬有阻力作用,損耗能量,軌道半徑減小,公轉周期縮短。
③逆向衛星:如木衛十二,木衛十一,木衛八,木衛九,土衛九,海衛一,它們受萬有阻力作用,損耗能量,軌道半徑減小,公轉周期縮短;我們估算:海衛一公轉周期每周毫秒量級的縮短。
4結束語
實驗證明詳見參考資料[10],球形物體沿自轉軸轉動,產生自轉運動產生的U―場:U=K(J/R2)COSα,在U-場的小球要受到U-場力的作用:F=UM=KM(J/r2)COSα;該力方向沿自轉球體與小球距離為半徑的切線方向。
參考文獻:
[1]哥白尼著,葉式輝譯.天體運行論[M].武漢出版社,1992:15-16.
[2][薏]伽利略.關于托勒枚和哥白尼兩大世界體系的對話[M].上海人們出版社.1974.242-24.
[3]牛頓箸,王克迪譯.自然哲學之數學原理和宇宙體系[M].武漢,武漢出版社.1990:550.
[4]戴文賽.太陽系演化學[M].科學出版社,1980.
[5]陳壽元,萬有阻力定律的幾點天文觀測驗證,山東師范大學,2000,(4).
[6]陳壽元.太陽系主要特征演化成因[J].山東工業大學,1997:87-90.
[7]胡中為等.行星科學導論[M].南京:南京大學出版社,1992:244.
[8]胡中為等.行星科學導論[M].南京:南京大學出版社,1992:99.
神奇的禮物
前幾天,我從電視上得知七月二十二日在我國長江流域有日全食 ,我們河北省有日偏食,我特別興奮。為了更好地了解日食的情況,我在網上查閱了相關的資料。我知道了日全食發生在農歷初一,月球跑到了太陽和地球之間,擋住了太陽射向地球的光芒,就形成日全食。我還知道上一次在長江流域一帶發生的日全食是在1575年,距現在 日全食有434年了,這是多么難得的機會呀!我可不能錯過。
七月二十二日終于來到了,我懷著興奮的心情早早地起了床,期待著百年一遇的天文奇觀。可天公不作美,今天是個陰天,都七點了,還不見太陽的影子。我急得如同熱鍋上的螞蟻——團團轉,難道十一歲的我真的沒有緣分親眼見到日偏食嗎?我懷著焦慮的心情一會兒走到屋里看看表,一會兒又走出去看看天……媽媽見把我急成這樣,就說:“打開電視吧,看電視直播別的地方的日全食不更好嗎?”我無可奈何地打開了電視。就在這時,我發現外面的天有點亮了。我飛一般得沖了出去,仰頭一看,太陽居然現身了,在淺灰色的天空中掛著一輪發著淺黃色光芒的太陽,帶著眼鏡看上去此時的太陽更像月亮,有六寸的盤子那么大。這時的我真是高興到了極點,望著久違的太陽心里一陣陣感激,感謝太陽沖出云層的勇氣;感謝太陽沒有讓我們留下遺憾。突然,在一旁觀看的姐姐喊了起來:“看!太陽的右邊開始有缺口了!”我睜大眼睛一看:真的!缺口漸漸變大,就像一塊兒圓圓的月餅被人咬了一小口,真是太奇妙了!對了,這就是初虧吧。我目不轉睛地望著這神奇的變化:我仿佛看到了月球在浩瀚的宇宙中悠閑的自西向東旋轉,漸漸地擋住了太陽射向地球的光芒。隨著時間的變化太陽被擋住的面積越來越大,竟成了一彎新月。能在白天看到太陽變“月亮”,我長這么大還是頭一回呢!這時,媽媽問:“你們沒有感覺到現在越來越涼爽嗎?”姐姐和我異口同聲地說:“感覺到了。”“我還覺得周圍像是在樹林里那么幽深。”姐姐補充到。我摘下眼鏡,向四周環視,發現光線比以前暗多了。樹上的鳥兒和地上的小狗可不知道發生日食了,還以為又變天了呢!這樣持續了一段時間后,太陽漸漸復圓了,又和往常一樣無私地向大地奉獻著耀眼的光芒。
日偏食結束了,可我的心卻久久不能平靜。我永遠會珍藏著宇宙在七月二十二日送給我們的這份神奇的禮物——日偏食。
指導教師:王寶紅
??常言說:“種瓜得瓜,種豆得豆。”可你聽說過“種瓜得豆”嗎?先別稀奇,讀了下文你就明白了。
??19世紀中葉,英國瘧疾流行,治療瘧疾的天然奎寧不夠用。德國化學家霍夫曼讓學生柏琴試著從焦油中提煉奎寧。柏琴用了各種辦法都沒能把奎寧提煉出來,但卻發現了一種紫紅色的鮮艷的東西——氯化苯胺。這種東西作染料特別好。于是合成染料“阿尼林紫”便在柏琴手里誕生了。柏琴為此申請了專利,并辦起了歷史上第一家合成染料廠。
??在未能解決原定問題的情況下,有心的人卻能用來解決另一種問題。看來“種瓜有時也能得豆”。
??其實,“想種瓜,卻得了豆”的事例很多。19世紀中期,德國人亨利·施瓦德為了尋找水星和太陽之間的行星,他用望遠鏡對著太陽連續觀察了5年,一直沒有找到他所要找的行星,但卻第一個發現了太陽的表面有太陽黑子存在。他繼續觀察、記錄,后來通過對多年積累資料的分析研究,又發現了太陽黑子活動的周期。這一發現使他獲得了英國皇家天文學會授予的金質獎章。20世紀50年代,美國一個農業科研小組原打算研究一種能促使植物生長的物質,未能如愿,然而卻發現了一種能阻礙某些農作物和雜草生長的物質,于是除草劑就這樣誕生了。這真是母雞下了鴨蛋、種豆得了瓜。
??凡種“瓜”能得到“豆”的人都善于細心觀察、分析。有時種“瓜”得了“豆”,由于表面現象的掩蓋,即使留心你也難一下子看出“豆”在哪里。例如1932年,德國的杜馬克發現了一種染劑,它對鏈球菌病具有特殊療效。但他沒有細心分析原因。后來法國化學家特雷夫對這種染劑細心分析,才知道有特殊療效的原因不是因為它是染劑,而是因為它包含了一種叫磺胺的物質。如果杜馬克也能做到細心分析,那么,磺胺也就可以更早的為人類服務了。
??朋友們,你從中學到東西了嗎?只要你留心觀察、細心分析,說不定哪一天你也能從“瓜地里”收獲一大堆圓滾滾的“豆子”呢。
??19世紀中葉,英國瘧疾流行,治療瘧疾的天然奎寧不夠用。德國化學家霍夫曼讓學生柏琴試著從焦油中提煉奎寧。柏琴用了各種辦法都沒能把奎寧提煉出來,但卻發現了一種紫紅色的鮮艷的東西——氯化苯胺。這種東西作染料特別好。于是合成染料“阿尼林紫”便在柏琴手里誕生了。柏琴為此申請了專利,并辦起了歷史上第一家合成染料廠。
??在未能解決原定問題的情況下,有心的人卻能用來解決另一種問題。看來“種瓜有時也能得豆”。
??其實,“想種瓜,卻得了豆”的事例很多。19世紀中期,德國人亨利·施瓦德為了尋找水星和太陽之間的行星,他用望遠鏡對著太陽連續觀察了5年,一直沒有找到他所要找的行星,但卻第一個發現了太陽的表面有太陽黑子存在。他繼續觀察、記錄,后來通過對多年積累資料的分析研究,又發現了太陽黑子活動的周期。這一發現使他獲得了英國皇家天文學會授予的金質獎章。20世紀50年代,美國一個農業科研小組原打算研究一種能促使植物生長的物質,未能如愿,然而卻發現了一種能阻礙某些農作物和雜草生長的物質,于是除草劑就這樣誕生了。這真是母雞下了鴨蛋、種豆得了瓜。
1.1方法
對105名中老年人進行為期1年的干預,包括每周在居委會坐診,免費進行健康咨詢,每月1次骨質疏松健康講座,針對個體人群進行電話咨詢,在我中心發放骨質疏松宣傳資料。健康教育內容包括:①鼓勵患者多進食含鈣豐富的食品,如魚蝦、骨頭湯,木耳,盡量保證每天一瓶牛奶、一個雞蛋;②每天適當補充維生素D400~800U,如魚肝油、動物內臟、蛋黃等;③保證磷的攝入,維持食物正常的鈣磷比值;④戒除吸煙,避免嗜酒、酗酒,少飲咖啡,少喝碳酸飲料,多曬太陽;⑤選擇戶外有氧運動,如慢跑、騎車、打太極拳等;⑥防止跌倒。
1.2主要觀察指標
干預前及干預后1年通過問卷調查了解中老年人日常生活方式情況及骨質疏松相關知識知曉情況。1.4統計學方法計數資料采用χ2檢驗,P<0.05為差異有統計學意義。
2結果
2.1干預前后日常生活方式比較通過社區行為指導及骨質疏松癥的健康教育后,堅持運動、喝牛奶、曬太陽的人數明顯增多,差異有統計學意義(P<0.01)。
2.2干預前后骨質疏松相關知識知曉情況比較通過社區干預后,骨質疏松相關知識知曉率較干預前明顯提高,差異有統計學意義(P<0.01)。
3討論
骨質疏松癥的發生發展與許多因素有關,如長期缺乏運動,年齡增長,女性絕經,不良生活習慣,維生素D不足,缺鈣,環境等。而隨著人口的老齡化,骨質疏松癥的發病率逐漸增加,其已成為嚴重影響中老年人生活質量,且造成社會和經濟負擔的重要疾病。
骨質疏松癥是不可逆的,但在早期可以預防,可通過改變不良生活方式,延緩骨質疏松癥的發生,降低骨折等并發癥的發生。本組結果表明,通過1年的社區干預,中老年人的日常生活方式得到了明顯的改善,運動、喝牛奶及曬太陽的人數較干預前明顯提高,骨質疏松相關知識知曉率也明顯增高。