Урок 1. Физика и естественно-научный метод познания природы
распознавание и распределение конкретных физических понятий по структурным элементам логической цепочки: наблюдение – гипотеза – эксперимент — вывод.
Моделирование – это процесс замены реального объекта, процесса или явления другим, называемым моделью.
Модель – упрощенная версия реального объекта, процесса или явления, сохраняющая их основные свойства.
Научный факт – утверждение, которое можно всегда проверить и подтвердить при выполнении заданных условий.
Научная гипотеза – предположение, недоказанное утверждение, выдвигаемое для объяснения каких-нибудь явлений.
Постулат – исходное положение, допущение, принимаемое без доказательств.
Физика – это наука, занимающаяся изучением основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств окружающего нас материального мира.
Физическая величина – свойство материального объекта или явления, общее в качественном отношении для класса объектов или явлений, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Физический закон – основанная на научных фактах устойчивая связь между повторяющимися явлениями, процессами и состоянием тел и других материальных объектов в окружающем мире.
Физический эксперимент – способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях.
Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения. Способы измерения: прямой и косвенный
Список обязательной литературы:
Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 5 – 9.
1. В.А.Касьянов. Физика.10. Учебник для общеобразовательных учреждений: профильный уровень.
2. Перельман М.Е. Наблюдения и озарения, или как физики выявляют законы природы. Издательство: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2012.
Основное содержание урока
Физика тесно связна с астрономией, химией, биологией, геологией и другими естественными науками. Физическими методами исследования пользуются ученые всех областей науки. За последние четыре столетия люди освоили географию, проникли в недра Земли, покорили океан. Человек создал устройства, благодаря которым он может передвигаться по земле и летать, общаться с жителями других континентов, не покидая собственного жилища. Люди научились использовать источники энергии, предотвращать эпидемии смертоносных болезней. Эти и другие достижения – результат научного подхода к познанию природы
Физика – фундаментальная наука, занимающаяся изучением основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств окружающего нас материального мира.
Физика основывается на количественных наблюдениях. Основателем количественного подхода является Галилео Галилей.
Материя – объективная реальность, существующая независимо от нас и нашего знания о нем. Материя существует в виде вещества и поля.
Формы материи: пространство, время. Движение – способ существования материи.
Все физические процессы и явления, происходящие в природе можно объяснить типами фундаментальных взаимодействий:
Естественнонаучное познание происходит по этапам: Наблюдение – Гипотеза – Теория – Эксперимент. Именно эксперимент является критерием правильности теории.
Особенности научного наблюдения: целенаправлено; сознательно организовано; методически обдумано; результаты можно записать, измерить, оценить; наблюдатель не вмешивается в ход наблюдаемого процесса.
Эксперимент, как исследование каких-либо явлений путем создания новых условий, соответствующих целям исследования, следует различать на мысленный и реальный.
Примерный план проведения эксперимента
2.Формулировка гипотезы, которую можно было положить в основу опыта.
3.Определение условий, необходимых для проверки гипотезы, установления причинно-следственной связи.
4. Подбор оборудования и материалов, необходимых для опытов.
5. Практическая реализация опыта, сопровождаемая фиксированием результатов измерений и наблюдений выбранными способами.
6. Математическая обработка полученных данных.
Структура физической теории: основание (фундамент) – ядро – выводы (следствие) – применение. Особенностью фундаментальных физических теории является их преемственность.
Принцип соответствия — утверждение, что любая новая научная теория должна включать старую теорию и её результаты как частный случай.
Гипотеза (от греч. hypóthesis — основание, предположение) — предположение, выдвигаемое перед началом наблюдения или эксперимента, которое должно быть проверено в результате их проведения.
Стандартная формулировка гипотез: «Если …. (факт, следствие), то (значит, при условии) . (причина).
Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. В ходе эксперимента гипотезу доказывают, превращая её в установленный факт (теорию, теорему, закон), ИЛИ же опровергают.
Примерный план изучения физических законов:
1. Связь между какими явлениями (или величинами) выражает закон
2. Формулировка и формула закона.
3. Каким образом был открыт закон: на основе анализа опытных данных или теоретически (как следствие из теории)
4. Опыты, подтверждающие справедливость закона.
5. Примеры использования и учета действия закона на практике.
6. Границы применимости закона.
Одним из важнейших методов исследования является моделирование. Модель – это идеализация реального объекта или явления при сохранении основных свойств, определяющих данный объект или явление. Примеры физических моделей: материальная точка, абсолютно твердое тело, идеальный газ, др.
Для того, чтобы понять и описать эксперимент вводятся физические величины.
С развитием научных знаний появилась необходимость в развитии единой системы единиц измерений.
На Генеральной конференции мер и весов в 1968 г. достигнуто соглашение о международной системе единиц — «единиц измерения СИ», согласно которому базовыми единицами измерения являются семь следующих : метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль (грамм-моль).
Измерить величину — это значит сравнить ее с эталоном, с единицей измерения. Прямое измерение — определение значения физической величины непосредственно средствами измерения. Косвенное измерение – определение значения физической величины по формуле, связывающей её с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.
При обработке результатов измерений нужно оценивать, с какой точностью проводится измерение, какую ошибку допускает ваш прибор, то есть определить погрешность измерений и как влияет сам процесс измерения на объект, который вы измеряете.
Объективность получаемых данных обеспечивают различные физические приборы. Следует различать: приборы наблюдения (микроскоп, телескоп, бинокль и др.) и приборы измерения (термометр, барометр, линейка, весы и др.).
Примеры и разбор тренировочных заданий
- Эксперимент, возможность проведения которого зависит от наличия соответствующей материально-технической и финансовой обеспеченности.
- Процесс замены реального объекта, процесса или явления другим, называемым моделью.
- Вид наблюдения, в котором информация получается при помощи приборов.
- Наблюдение за тем, что происходит вокруг, без определенной цели.
- Единица измерения, с которой сравнивают измеряемую величину.
2. Подчеркните слова, обозначающие приборы для измерения, одной чертой; приборы для наблюдения – двумя: термометр, бинокль, секундомер, микроскоп, транспортир.
Правильный вариант: Одной чертой: термометр, секундомер, транспортир. Двумя чертами: бинокль, микроскоп.
Источник
Научные методы изучения природы. Физический эксперимент.
Знания о природе добываются путем применения различных исследовательских методов.
Просмотр содержимого документа
«Научные методы изучения природы. Физический эксперимент.»
Академический год: 2020-2021
Преподаватель: Бактыбекова А.Н.
Научные методы изучения природы. Физический эксперимент.
1.Знания о природе добываются путем применения различных исследовательских методов. Среди них наиболее распостраненными научными методами являются наблюдение, эксперимент и теоретическое осмысление.
Наблюдение в основном используется для сбора научных фактов. На основе сопоставления и систематизации накопленных фактов устанавливаются определенные закономерности.
2. Для того чтобы открыть закономерности наблюдательных природных явлений, ученые использкуют теоретические методы.
Если закономерность между явлениями является общей, то ее описывают как закон природы. А если между закономерностями обнаруживаются какие-то системные связи, то их представляют как физическую теорию.
3. Самым ответственным моментом теоритических исследований является выяснение сущности наблюдаемого явления, которая позволяет выдвигать научную гипотезу.
Научно обоснованное предложение называется гипотезой (от греч. Гипотеза- предложение).
Верную гипотезу о возникновении молнии выдвинул знаменитый американский ученый Б. Франклин (1706-1790). Согласно ей молния является очень мощной электрической искрой, наблюдаемой между разноименно заряженными облаками или облоком и Землей. Электрическую искру, т.е. молнию, в настоящее врем можно наблюдать и в лабораторных условиях между разноименно заряженными телами.
Опыт подтвердил правильность гипотезы Б. Франклина, утверждавшего, что «молния – это электрическая искра».
Раскрыв тайну молний, Б.Франклин начал поиски способов защиты от нее и изобрел громоотвод.
При выполнении сложного опыта, отчасти похожего на опыт Б. Франклина, в 1758 г. от удара шаровой молнии погиб российский ученый Г.В.Рихман, близкий друг М.В. Ломономова.
Выдвижение гипотезы не является научным открытием. Правильность любой гипотезы или теории доказывает только практический опыт или эксперимент. В этом заключается главная особенность эксперимента по савнению с другими научными методами.
4. Эксперимент является одним из главных методов исследования в физике. Эксперимент позволяет проверять на опыте физические явления, научные гипотезы и теории. Он позволяет также открывать новые физические законы. В Этом вы убедитесь в процессе изучения физики. Апример, описываемые в данном учебнике законы Р. Гука, Архимеда и другие был открыты экспериментальным методом.
5. В познании природы, в проведении научных экспериментовлюдям помогают различные специально созданные приборы. Некоторые физические приборы весьма просты. К ним можно отнести линейку, вертикальные и горизонтальные уровни, весы. Такие приборы, как термометр, секундомер, различные источники тока (батареи аккумуляторы), находят широкое применение и в быту, и в научных экспериментах.
Вопросы для самоконтроля:
1.Какие научные методы изучения природы наиболее распространены?
2.Как проверяется достоверность гипотезы?
3.как создается физическая теория?
Источник