Лекция на тему: «Физика – наука о природе. Естественный метод познания. Моделирование физических явлений и процессов. Роль эксперимента и теории. Физические законы»
С давних времен человек наблюдал за окружающим миром, от которого зависела его жизнь, пытался понять явления природы. Солнце давало людям тепло и приносило иссушающий зной, дожди поили живительной влагой поля и вызывали наводнения, неисчисляемые бедствия несли ураганы и землетрясения. Не зная причин их возникновения, люди приписывали эти действия сверхъестественным силам, но постепенно они стали понимать действительные причины природных явлений и приводить их в определенную систему. Так зародились науки о природе.
Поскольку природа чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и др. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и не живой природе. Важнейшими естественными науками о живой и не живой природе являются: физика, химия и биология.
В русском языке слово физика (от греч. «природа») появилось в 18 веке благодаря великому ученому-энциклопедисту, основоположнику отечественной науки Михаилу Васильевичу Ломоносову.
Физика – наука, изучающая свойства объектов и физических явлений, происходящие с объектами микромира, макромира и мегамира.
Микромир – мир невидимых объектов (атомы, молекулы).
Макромир – мир объектов, обладающих «обычными» размерами.
Мегамир – мир астрономических объектов (звезды, системы, галактики).
Основная задача физики – выявить и объяснить законы природы, которыми определяются физические явления.
Процесс длительного изучения явлений природы привел ученых к идее о материальности окружающего мира. Материя включает в себя всё, окружающее нас и нас самих.
Материя – это всё то, что существует во вселенной независимо от нашего сознания (небесные тела, растения, животные).
Физическое тело – это каждый окружающий нас предмет (ручка, книга, парта).
Вещество – это всё то, из чего состоит физическое тело.
Материя существует в виде вещества и поля.
Всякое изменение, происходящее в окружающем нас мире, представляет собой движение материи.
Движение – способ существования материи.
Материя существует в пространстве и во времени.
Пространство определяет взаимное расположение объектов относительно друг друга и их относительную величину.
Все явления природы происходят в определенной последовательности и имеют конечную продолжительность.
Время определяет последовательность явлений природы и их относительную продолжительность.
Следовательно, пространство и время не существуют сами по себе, в отрыве от материи, и материя не существует вне пространства и времени.
Основная задача физики – выявить и объяснить законы природы, которыми определяются физические явления, т.е. познание природы.
В физике выделяют следующие уровни познания:
— эмпирический, т.е. основанный на опыте;
Каждый из уровней использует определенные методы изучения.
Метод –совокупность приемов и операций практического и теоретического познания действительности.
Эмпирический уровень предусматривает использование методов, опирающихся на чувственное познание объективно существующего мира. К этим методам относятся: систематическое наблюдение, эксперименты и измерения.
Наблюдение : мы можем наблюдать за деревьями, как они сбрасывают листву, что бревно плывет в воде по течению, что стрелка компаса указывает на север. При наблюдении мы не вмешиваемся в процесс, который наблюдаем.
Наблюдения являются первоначальным источником информации (организованное, целенаправленное, фиксируемое восприятие явлений с целью их изучения в определенных условиях). Накопив за время наблюдений определенные данные о явлениях, мы пытаемся выяснить, как эти явления протекают и почему. В ходе таких размышлений рождаются различные предложения или гипотезы.
Гипотеза – научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого либо явления требующее проверки на опыте.
Физические явления – это изменения, происходящие с физическими явлениями.
Для проверки гипотезы ставят специальные опыты-эксперименты.
Эксперимент предлагает активное взаимодействие человека с наблюдаемым явлением. Во время экспериментов обычно производят измерения.
Измерение – совокупность действий, выполняемых с помощью средств измерений в целях нахождения числового значения измеряемой величины в принятых единицах измерения.
Эксперимент предполагает наличие определенной цели и заранее продуманный план действий. Выдвигая ту или иную гипотезу, мы с помощью эксперимента можем подтвердить или опровергнуть нашу гипотезу.
Еще один уровень познания моделирование.
Моделирование позволяет воспроизвести определенные геометрические, физические, динамические характеристики объекта.
Модель – упрощенная версия физической системы или процесса, сохраняющая их главные черты.
Физическая величина – это характеристика, которая является общей для нескольких материальных объектов или явлений в качественном отношении, но может принимать индивидуальные значения для каждого из них.
Измерить физическую величину, значит сравнить её с однородной величиной принятой за единицу. примеры физических величин – путь, время, масса, плотность, сила, температура, давление, напряжение, освещенность и др.
Физические величины бывают скалярными и векторными. Скалярные физические величины характеризуются только численным значением, тогда как векторные определяются и числом и направлением. Скалярными физическими величинами являются: время, температура, масса, векторными – скорость, ускорение, сила.
Единицу физической величины можно установить произвольно, но если принять их независимыми друг от друга, то в формулах, связывающих различные физические величины, появятся много переводных коэффициентов, что усложнит сами формулы, так и вычисления.
Есть основные и производные единицы измерения. Производные определяются по уравнениям с помощью основных единиц.
Единицы измерения или система СИ, состоит из семи основных, двух дополнительных и большого числа производных единиц.
Например: для работы и энергии из уравнения
А = F · S = 1 Н · 1 м = 1 Н·м = 1 Дж
Основные единицы измерения:
Источник
Физика – наука о природе
Физика – одна из наук, изучающих природу. Свое название физика получила от греческого слова «фюзис», что в переводе означает «природа». Поначалу физикой называли науку, которая рассматривала любые природные явления. Впоследствии же круг изучаемых физикой явлений был достаточно четко обозначен.
Что же называют явлениями природы? Явления природы – это изменения, которые постоянно в ней происходят.
Среди физических явлений, прежде всего, необходимо назвать:
- механические, которые связаны с движением тел. Физика не только рассматривает и описывает движение, но и объясняет причины, по которым тело начинает или прекращает движение, движется или покоится;
- тепловые, обусловленные внутренним строением вещества (изучает термодинамика);
- электромагнитные;
- световые.
Благодаря важным открытиям развивается не только сама физика, но и другие естественные науки: химия, астрономия, биология и др. Физика – одна из основ естественных наук. Изучение физики имеет важнейшее значение и для развития техники: люди получили возможность сконструировать самолеты и космические корабли, электронные приборы, компьютерную технику и многое другое.
По мере развития науки происходит углубление и уточнение знаний о материальном мире. Не все свойства материального мира и законы природы уже известны и изучены. Однако развитие науки свидетельствует о том, что материальный мир познаваем и процесс познавания бесконечен.
Измерение величин. Единицы системы си.
Единицу любой физической величины можно установить произвольно. Но если единицы всех физических величин установить независимо друг от друга, то в формулах, связывающих различные величины, появится много переводных коэффициентов, что усложнит как сами формулы, так и вычисления. К. Гаусс показал, что для построения системы единиц физ. Величин достаточно выбрать несколько независимых друг от друга единиц. Эти единицы называют основными. Единицы физических величин, которые определяются по уравнениям с помощью основных единиц, называют производными.
За основные приняты следующие единицы.
- Метр- единица измерения пути.
- Килограмм- единица массы
- Секунда- единица измерения времени.
- Ампер- единица измерения силы электрического тока.
- Кельвин- единица измерения температуры.
- Моль- единица измерения количества вещества.
- Кандела- единица измерения силы света.
Всё то, что может быть выражено количественно, называют величиной. Измерить величину, значит сравнить её с однородной величиной принятой за единицу.
Число, показывающее, сколько в измеренной величине содержится единиц измерения, называют числовым значением этой величины.
Величины, характеризующие физические свойства материи или характерные особенности физических явлений природы называются физическими величинами.
Научный метод познания.
Наблюдая, то или иное явление мы замечаем, что какие-то менее существенны. Из наблюдений возникают предположения, что для целого круга явлений существуют определённые закономерности, такие предположения называют научными гипотезами. Чтобы проверить гипотезу, ученые ставят опыты с целью выяснить, как изменяется протекание явлений при изменении условий их протекания. Для формулировки гипотезы, постановки эксперимента и объяснения его результата необходимо построить модель данного явления или процесса – упрощённое схематизированное представление, в котором выделены наиболее важные черты.
По результатам эксперимента иногда можно догадаться о том, что должно было б наблюдаться в идеальной ситуации, то есть в случае, когда все помехи были бы устранены полностью. Это идеальная ситуация, называется научной идеализации.
Мысленный эксперимент – эксперимент, проведённый с помощью воображения. Когда гипотеза о протекании физических явлений подтверждается экспериментом, она становится физическим законом.
Совокупность законов, которые описывают широкий круг явлений, называется научной теорией. На ряду с законами научная теория, содержит определения физических величин и понятий, с помощью которых формируется законы этой теории.
Источник
Что такое физика и какие явления она изучает?
Физика – это наука, изучающая законы природы, причем на наиболее глубоком уровне. Не случайно большинство величин, которые вообще характеризуют окружающие нас предметы (их масса, длина, температура), называют именно физическими величинами.
Физика – это основа всего естествознания, она необходима для изучения химии, биологии, географии, геологии, астрономии. В свою очередь для понимания самой физики большие познания в других естественных дисциплинах не требуются, однако нужны знания и навыки из такой науки, как математика. Считается, что физика на сегодня является самой развитой и формализованной (то есть описываемой с помощью математических инструментов) естественной наукой. Вообще физика – это количественная наука, которая позволяет рассчитать, например, сколько времени нужно нагревать чайник, чтобы вода в нем закипела.
Физика рассказывает нам о том, что все вещества состоят из атомов, а наша Вселенная постоянно расширяется. Она объясняет, почему Земля вращается вокруг Солнца, почему уголь – черный, а снег – белый, и почему при нагревании он превращается в воду.
Физика делится на множество дисциплин. Пожалуй, важнейшей их них является механика, изучающая законы движения тел. Здесь рассматриваются такие понятия, как скорость, расстояние, ускорение. Причиной же любого движения является действие сил, которые изучаются динамикой. Она оперирует такими понятиями, как сила, масса, импульс, энергия, мощность и т. д.
Тепловые процессы рассматриваются термодинамикой и статистической физикой. Большое внимание в них уделяется поведению газов – они расширяются при нагревании и за счет этого могут совершать полезную работу. Для понимания тепловых процессов нужно знать многое о молекулярной структуре вещества.
Электродинамика изучает явления, связанные с магнетизмом и электричеством, а оптика – распространение света, который, кстати, как раз и является электромагнитной волной.
Квантовая физика исследует закономерности мира в микромасштабах, а космология – в масштабах Вселенной. Есть и узкоспециализированные дисциплины: материаловедение, кристаллография и т. п.
Список использованных источников
• http://www.tvoyrebenok.ru/chto-takoe-fizika.shtml
• https://bigenc.ru/physics/text/4710923
Источник