Физика: Физика и методы ее изучения
Содержание
Явления природы
1. Явления природы, изучением которых занимается физика, называются физическими явлениями.
Все эти явления можно условно разделить на группы:
1) механические (падение камня, качение шарика, движение Земли вокруг Солнца);
2) тепловые (кипение воды, таяние льда, образование облаков);
3) электрические (молния, нагрев проводника током);
4) магнитные (притяжение железных предметов к магниту, взаимодействие магнитов);
5) световые (свечения лампы или пламени, получение изображений с помощью линзы или зеркала).
Структура физики
Разделов физики, которые можно назвать основными, всего три:
макроскопическая
микроскопическая
физика на стыке наук
Физика – наука об окружающем нас мире, которая изучает наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания.
Учёные разграничивают макроскопическую и микроскопическую физику, отдельно также рассматривают физические разделы, которые находятся на стыке наук (астрофизика, геофизика и др.).
Микрофизика включает разделы, которые изучают науку на микроуровне, т.е. то, что не способен уловить человеческий глаз (атомы, кварки, глюоны).
Макрофизика, наоборот, не рассматривает малые физические тела и изучает макроскопические объекты (планеты, спутники и др.).
Физика и методы её изучения.
Развитие науки идёт по следующему пути. В основе лежит наблюдение за явлениями природы, затем проведение экспериментов, создание гипотез, справедливость которых подтверждается опытами. Если гипотеза экспериментально обоснована, то на её основе создаётся теория, объясняющая данное явление не только с качественной, но и с количественной стороны.
Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы.
Рассматриваем физические явления
Мир вокруг нас непрерывно изменяется. Тела перемещаются относительно друг друга, некоторые из них сталкиваются и, возможно, разрушаются, из одних тел образуются другие... Перечень таких изменений можно продолжать и продолжать — недаром еще древнегреческий философ Гераклит (ок. 544-483 гг. до н. э.) сказал: «Все течет, все изменяется». Изменения в природе ученые называют природными явлениями.
Чтобы лучше понять сложные природные явления, ученые рассматривают их как совокупность физических явлений — явлений, которые можно описать с помощью физических законов.
Так, грозу можно рассматривать как совокупность молнии (электромагнитное явление), грома (звуковое явление), движения туч, падения капель дождя (механические явления) и др.
Рассмотрите примеры некоторых физических явлений, приведенные в таблице. Казалось бы, что может быть общего между полетом ракеты, падением камня, бегом коня, вращением Земли? Ответ прост. Все эти явления — механические, и описываются они одними законами — законами механического движения.
Примеры некоторых физических явлений
| Физические явления | Примеры |
|---|---|
| Механические | Полет ракеты, падение камня, бег коня, вращение Земли вокруг Солнца |
| Звуковые | Звон колоколов, пение птиц, топот копыт, раскаты грома, беседа |
| Тепловые | Замерзание воды, таяние снега, нагревание еды, сгорание топлива в цилиндре двигателя |
| Электромагнитные | Разряд молнии, электризация волос, притяжение магнитов |
| Световые | Свечение электрической лампочки, солнечные и лунные затмения, радуга |
Изучая физические явления, ученые, в частности, устанавливают их взаимосвязь. Так, разряд молнии (электромагнитное явление) обязательно сопровождается значительным повышением температуры в канале молнии (тепловым явлением). Исследование этих явлений в их взаимосвязи позволило не только лучше понять природное явление — грозу, но и найти путь для практического применения электрического разряда. Примером может быть электросварка — способ соединения металлических деталей с помощью электрического разряда (каждый, кто проходил мимо строительной площадки, наверняка видел рабочих в защитных масках и ослепительные вспышки). Электросварка — это пример практического использования результатов научных исследований.
На протяжении всей истории люди создавали технические устройства на основе физических знаний.
Изучение тепловых явлений привело к созданию тепловых двигателей, которые устанавливают на автомобилях и мотоциклах, судах и самолетах, тепловых электростанциях и ракетоносителях.
Благодаря открытиям в области электричества мы имеем возможность освещать помещения и улицы, пользоваться телевизором, телефоном, компьютером, утюгом, стиральной машиной и др.
Примерно половина электроэнергии в нашей стране вырабатывается на электростанциях, созданных благодаря открытиям физики.
Врачи и строители, путешественники и земледельцы, энергетики и машиностроители пользуются устройствами и технологиями, создание которых стало возможным благодаря знанию законов, в свое время открытых физиками.
Многие свои знания люди получают из наблюдений. Ученые-физики также используют в своей работе метод наблюдений. Часто применяют и другой научный метод – опыт. В этом случае обдуманно, с определенной целью создают условия для протекания того или иного явления и затем изучают его. Опыт – важнейший источник физических знаний.
Как правило, опыты проводятся в специальных лабораториях, с использованием лабораторных приборов и оборудования. Изучая физические явления, стремятся не только выяснить их причины, но и наиболее точно описать их, выразить количественные соотношения. Для этого приходится проводить измерения физических величин.
Измерить физическую величину – значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу величины. При проведении измерений используют разнообразные измерительные приборы и инструменты – линейки, термометры, секундомеры, амперметры и др. Для каждой физической величины существуют свои единицы измерения. Например, длину измеряют в метрах, площадь – в квадратных метрах, температуру – в градусах Цельсия. Для удобства в разных странах стараются пользоваться одинаковыми единицами. Наибольшее распространение получила Международная система единиц (СИ).
При изучении физических явлений устанавливают связи между величинами. Если связь между величинами носит устойчивый характер, ее называют физическим законом, который является математическим выражением закона природы. Объяснить, почему то или иное явление протекает так, а не иначе, выяснить причину явления позволяет физическая теория. Курс физики дает возможность не только объяснить, но и предсказать ход явлений, свойства тел.
Глоссарий
Явления природы, изучением которых занимается физика, называются физическими явлениями. Все эти явления можно разделить на группы:
Механические. Перемещение тела, изменение формы или объема тела.
Тепловые. Изменение температуры или агрегатного состояния вещества.
Электрические. Сопровождается перемещением заряженных частиц вещества.
Магнитные. Сопровождаются поворотом магнитной стрелки
Звуковые. Колебания частиц среды, распространяющиеся в пространстве.
Световые. Передача энергии лучами.
Физические явления - это любые превращения вещества или проявление его свойств, происходящие без изменения состава вещества. Главная задача физики– исследование различных физических явлений, происходящих в природе, открытие законов, устанавливающих связь между этими явлениями. Установив фундаментальные законы природы, человек использует их в процессе своей деятельности.
Источниками физических знаний являются наблюдения и опыты.
Опыт - это целенаправленные наблюдения, производящиеся для подтверждения и/или опровержения физической теории.
Гипотеза- предположение, догадка о чём-либо.
Физическая теория - совокупность гипотез, с помощью которых можно объяснить или описать то или иное явление.
Физи́ческий зако́н - эмпирически установленная и выраженная в строгой словесной и/или математической формулировке устойчивая связь между повторяющимися явлениями, процессами и состояниями тел и других материальных объектов в окружающем мире.
Полезные ссылки
- Видеоурок по теме «Что изучает физика» (03:02-05:37)-Физические явления.
- Методы изучения физики (07:06-10:12 )_ https://www.youtube.com/watch?v=0ylcG03c57g
- Подготовка к ЕГЭ. Физика. Занятие 1. Физика и физические методы изучения природы(02.34-05.29) https://www.youtube.com/watch?v=FbB_KSLP6fs
- Урок по физике по теме: " Физические явления. Наблюдения и опыты". 7-й класс https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2015/12/02/urok-po-fizike-po-teme-fizicheskie-yavleniya-nablyudeniya-i-opyty-7
- Физические явления природы. Презентация. 7 класс. https://www.youtube.com/watch?v=EUfCLasVDoc
- Механические явления в природе ( для урока физики)) https://www.youtube.com/watch?v=Q5t8VB-nkGA
Библиография
- Физика – наука о природе http://www.aiportal.ru/promote/10/physics-the-science-of-nature.html
- Что такое физика? http://physicsaroundus.weebly.com/10531072109110821072-106010801079108010821072.html
- Физика — наука о природе. Физические тела и физические явления http://edufuture.biz/index.php?title=Физика_—_наука_о_природе._Физические_тела_и_физические_явления
- В. Г. Барьяхтар, С. А. Довгий. Учебник физики 7 класс
Меня никто не видит, но всякий слышит, а спутницу мою всякий видит, но никто не слышит.
Поднялись врата – всему миру красота!
Сильнее Солнца, слабее ветра. Ног нет, а идёт, глаз нет, а плачет.
В круглом домике, в окошке, ходят сёстры по дорожке, Не торопится меньшая, но зато спешит старшая.
Как аукнется, так и откликнется.
Тише едешь – дальше будешь
Гроза застала в поле – садись на землю
Куй железо, пока горячо