Физика и методы научного познания

1. ФИЗИКА И МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

2. Что нам понадобится?

Мякишев, Г.Я. Физика. 10 класс : учебник для общеобразоват.
организаций : базовый и углубл. Уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев,
Н.Н. Сотский ; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 7-е изд. – М. :
Просвещение, 2020. – 432 с. : ил. – (Классический курс).
Трофимова, Т.И. Курс физики с примерами решения задач в 2-х томах.
Том 1 : учебник / Трофимова Т.И., Фирсов А.В. — Москва : КноРус, 2020.
— 577 с. — (СПО). — ISBN 978-5-406-05612-7. — URL:
https://book.ru/book/932796— Текст : электронный.

3.

Синквейн (от фр. cinquains, англ. cinquain) – в переводе с французского слово «синквейн» означает
стихотворение, состоящее из пяти строк, которое пишется по определенным правилам. Написание
синквейна является формой свободного творчества, которое осуществляется по определенным правилам.
Правила написания синквейна таковы:
На первой строчке записывается одно слово –
существительное. Это и есть тема синквейна.
На второй строчке пишутся два прилагательных,
раскрывающих тему синквейна.
На третьей строчке записываются три глагола,
описывающих
действия,
относящиеся
к
теме
синквейна.
На четвертой строчке размещается целая фраза,
предложение, состоящее из нескольких слов, с
помощью которого учащийся характеризует тему в
целом, высказывает свое отношение к теме, Таким
предложением может быть крылатое выражение,
цитата, пословица или составленная самим учащимся
фраза в контексте с темой.
Пятая строчка – это слово-резюме, которое дает новую
интерпретацию темы, выражает личное отношение
учащегося к теме.
1 строка – одно существительное
2 строка – два прилагательных
3 строка – три глагола
4 строка – фраза
5 строка – заключение в форме
существительного (ассоциация с
первым словом)

4. Физика как наука о природе. Классификация наук. Предмет физики.

Физика как наука о природе. Классификация наук. Предмет физики.
Физика – это наука понимать природу
Э. Роджерс
Физика – наука о сущем, наука о природе в самом общем смысле (от греч. physis - природа).
Первыми физиками были древнегреческие философы, жившие еще до нашей эры. Самым
известным из них был Аристотель (384 – 322 до н.э.), именно он ввел в научный обиход термин
“физика”.
Понятие “наука” имеет несколько основных значений:
во-первых, под наукой понимается сфера человеческой деятельности, направленной на
выработку и систематизацию новых знаний о природе, обществе и познании
окружающего мира;
во втором значении наука выступает как результат этой деятельности – система полученных
научных знаний;
в-третьих, наука понимается как одна из форм общественного сознания, социальный
институт.

5.

Что мы знаем о физике?
Физика – фундаментальная наука, занимающаяся изучением
основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств
окружающего нас материального мира.
Главная задача физики - открыть законы, которые связывают между
собой различные физические явления, происходящие в природе, найти
связь и причины явлений.
Людям необходимо понять окружающий мир, чтобы использовать его
законы для облегчения труда, улучшения условий жизни.

6. Физика как наука о природе. Классификация наук. Предмет физики.

Физика как наука о природе.
Классификация наук. Предмет физики.
Аристотель разделял науки на физику (природа), этику (общество) и логику (мышление).
Ф. Бэкон разделил науки на 3 группы: историю, поэзию и философию (XVII в.).
Иерархическая лестница наук:
Социология
Физика
Химия
Биология
Математика
Г. Галилей говорил: “математика - это язык, на котором написана книга природы”.

7.

КЛАССИФИКАЦИЯ НАУК
естественные
науки и
математика
гуманитарные
и социальноэкономические
науки
технические
науки
сельскохозяйст
венные науки
механика,
физика,
химия, биология,
география,
гидрометеороло
гия, экология,
медицина
и др.
культурология,
филология,
философия,
журналистика,
история,
политология,
психология,
социальная
работа,
менеджмент,
экономика,
искусствоведение
и др.
строительство,
полиграфия,
телекоммуникации
металлургия,
горное дело,
электроника и
микроэлектроника
радиотехника,
архитектура
и др.
агрономия,
зоотехника,
ветеринария,
агроинженерия,
рыболовство
и др.
Такие науки, как
математика,
логика,
информатика, и
кибернетика,
одними учёными
выделяются
в
отдельный
класс
—
формальные
науки.
Другие
учёные считают
математику
точной наукой, а
остальные
когнитивными
науками

8.

Физика – фундаментальная наука
Физика позволяет выводить общие законы на основании изучения простых явлений.
МЕХАНИЧЕСКИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
МАГНИТНЫЕ
ТЕПЛОВЫЕ
ЗВУКОВЫЕ
СВЕТОВЫЕ
ВНУТРИАТОМНЫЕ
ВНУТРИЯДЕРНЫЕ
ФИЗИЧЕСКИЕ
ЯВЛЕНИЯ

9.

Конькобежец может развивать скорость до 13 м/с. За
какое время он пробежит дистанцию длиной 2,6 км?

10.

Двигаясь с ускорением 5 м/с2 скорость космической
ракеты увеличилась на 100 м/с. За какое время
произошло такое изменение скорости?

11. Физика – наука о наиболее простых и вместе с тем наиболее общих формах движения материи и их взаимных превращениях.

ВИДЫ
МАТЕРИИ
ВЕЩЕСТВО
ПОЛЕ
атомы, молекулы и все
тела, построенные из них
электромагнитные,
гравитационные и другие
поля

12.

Движение – это всевозможные изменения материи, от простого
перемещения до сложнейших процессов мышления.
ФОРМЫ
СУЩЕСТВОВАНИЯ
МАТЕРИИ
ВРЕМЯ
ПРОСТРАНСТВО
• Материя вечно и непрерывно развивается.
• Непрерывное и бесконечное развитие материи проявляется
во времени.
• Время – одна из форм существования материи.
• Развитие материи происходит еще и в пространстве.

13. Метод научного исследования – это способ познания объективной действительности. Способ представляет собой определенную

последовательность действий, приемов, операций.
МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ В ФИЗИКЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
изучение физики
посредством опытов и
экспериментов
НАБЛЮДЕНИЯ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
наблюдения явлений в
естественных
условиях
теоретический метод
изучения физики
состоит в постановке
проблемы и построении
математической модели
её решения

14.

1) наблюдение явлений, которое возможно благодаря органам чувств
человека и используемым приборам при исследовании явления;
2) выдвижение гипотезы — предположительного суждения о
закономерной связи явлений;
наблюдени
е
гипотеза
3) создание теории на основе выдвинутой гипотезы, позволяющей
обсудить совокупность наблюдаемых явлений, предвидеть явления еще
неизвестные, предсказывать ход их развития;
4) экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы и
теоретических следствий, вытекающих из нее.
опыт
вывод
ТЕОРИЯ

15.

ПРИМЕРЫ
Ускорение свободного падения
Галилей
Аристотель
(384-322 до н.э.)
(15.02 1564 - 8.01.1642)
Наблюдения показывают, что
перышко парит в воздухе гораздо
дольше падающего камня.
Метод абстрагирования и
упрощения
(идеализация).
Скорость падения
пропорциональна массе тела:
чем больше масса тела, тем тело
быстрее падает.
На
Земле
в
отсутствии
сопротивления воздуха все тела
падают с одним и тем же
ускорением.

16.

Во времена Галилея провести
эксперимент в вакууме было
невозможно.
Все с детства знают, что то-то и то-то
невозможно. Но всегда находится невежда,
который этого не знает. Он – то и делает
открытие
А. Эйнштейн
Говорят, что Галилей демонстрировал
ложность утверждения Аристотеля,
бросая предметы с накренившейся
башни в итальянском городе Пиза.
Камень и перо брошены одновременно
в воздухе (а) и вакууме (б)

17.

Воздух оказывает сопротивление любому падающему телу. Чем
больше будет площадь поверхности листа, тем больше сопротивление
воздуха и тем медленнее он будет падать.
Ускорение свободного падения
На полюсе
На экваторе
На Луне
Мяч и листок бумаги брошены
одновременно (а), тот же опыт, но
бумага скомкана (б)
g=9,832 м/с2
g=9,780 м/с2
g=1,623 м/с2

18.

Естественное состояние тела
Аристотель
Галилей
Находящееся на земле тело,
получившее начальный толчок,
всегда останавливается.
Если мысленно представить, что
трение
отсутствует,
то
тело,
получившее начальный толчок на
горизонтальной
поверхности,
продолжало
бы
двигаться
безостановочно
в
течение
неопределенно долгого времени.
Естественное состояние тела - покой,
а движется оно только под влиянием
силы
или
импульса.
Отсюда
следовало, что тяжелое тело должно
падать быстрее легкого, потому что
оно сильнее притягивается к Земле.
ВЫВОД:
естественным состоянием тела
является покой
ВЫВОД:
для тела состояние движения
также естественно, как и
состояние покоя
Галилео Галилей стал использовать опыт, как средство проверки гипотез и
обнаружения новых фактов. Он доказал, что в суждениях о природе необходимо
оперировать свойствами, которые можно точно измерить.

19.

Единицы международной системы СИ
В 1832 году немецким ученым Гауссом была предложена система мер,
основанная на Сантиметре, Грамме и Секунде – система СГС, которая широко
использовалась до принятия международной системы единиц (СИ).
Единицы международной системы SI
Величина
Наименование
Обозначение
Основные единицы СИ
Длина
Масса
Время
Сила электрического тока
Термодинамическая
температура
Сила света
Количество вещества
Плоский угол
Телесный угол
метр
килограмм
секунда
ампер
кельвин
м
кг
с
А
К
кандела
моль
кд
моль
Дополнительные единицы СИ
радиан
стерадиан
рад
ср

20.

Приставки для образования кратных
и дольных единиц СИ
Приставка
Числовое
значение
Атто
Фемто
Пико
Нано
Микро
Милли
Санти
10-18
10-15
10-12
10-9
10-6
10-3
10-2
Сокращенное
Числовое Сокращенное
Приставка
обозначение
значение обозначение
а
ф
п
н
мк
м
с
Деци
Дека
Гекто
Кило
Мега
Гига
Тера
10-1
101=10
102
103
106
109
1012
д
да
г
к
М
Г
Т

21.

ГРЕЧЕСКИЙ АЛФАВИТ
A, a
B, b
C, c
D, d
E, e
F, f
G, g
H, h
I, i
J, j
K, k
L, l
M, m
а
бе
це
де
е (э)
эф
ге (же)
аш (ха)
и
йот (жи)
ка
эл
эм
N, n
O, o
P, p
Q, q
R, r
S, s
T, t
U, u
V, v
W, w
X, x
Y, y
Z, z
эн
о
пэ
ку
эр
эс
тэ
у
ве
дубель-ве
икс
игрек
зед

22.

Моделирование физических явлений и процессов.
Моделирование — один из методов научного исследования, в
котором изучаемое физическое явление (объект) заменяется
другим, сходным с ним, — моделью.
Материальные
состоят из вещественных элементов и
реально функционируют;
предназначены для воспроизведения
структуры объекта, характера
протекания и сущности
рассматриваемого процесса
Идеальные
конструируются мысленно (материальная
точка, математический маятник,
идеальный газ, кристаллическая решетка);
их можно фиксировать с помощью
рисунков, мультипликации, определенных
символов

23.

Заключительный этап метода научного познания
Эксперимент — это специально поставленный опыт, который позволяет
практически проверить ту или иную закономерную связь явлений.
До тех пор, пока гипотеза или теоретические выводы, следующие из нее,
не подтверждены экспериментально, содержащиеся в них утверждения
считаются предположительными. Экспериментально проверяются также
устойчивые количественные связи между явлениями, выраженные в
виде математических формул.
Если такая зависимость установлена, то говорят, что открыт опытный
физический закон.
Например,
давление света
теоретически
предсказал
английский
физик
Дж.Максвелл
еще в 1873 г.,
но
экспериментал
ьно его
обнаружил и
измерил
русский
ученый П. Н.
Лебедев
только в 1890
г.

24.

Физические законы и границы их применимости.
Научными фактами называют утверждения, которые можно всегда
проверить и подтвердить при выполнении заданных условий.
Физический закон — основанная на научных фактах устойчивая
связь
между повторяющимися явлениями, процессами и состояниями тел и
других материальных объектов в окружающем мире.
Физические законы обычно выражаются в виде
короткого словесного утверждения или компактной
математической формулы, связывающей между
собой определённые физические величины.

25.

Физический закон устанавливает количественную
зависимость одних физических величин от других.
Законы могут быть получены двумя способами:
в результате обобщения данных экспериментов
(опытные законы)
или путем выводов из известных законов
(теоретические законы).
Поскольку законы всегда базируются на ограниченном
экспериментальном материале, они приблизительны и
имеют границы применимости.

26.

Границы применимости теории определяются, прежде всего,
условием применимости физической модели,
использованной
при
создании
теории.
Экспериментально
установленные законы применимы лишь в тех условиях, в которых
они установлены.
Пример:
Закон сохранения энергии установлен
экспериментально для изолированных
систем, поэтому и ожидать его выполнения
можно лишь в изолированных системах.

27.

Понятие о физической картине мира
Еще в XVIII в. сложилась механическая картина мира. Ученым того
времени казалось, что закон всемирного тяготения и законы динамики
И. Ньютона объясняют не только устойчивость Солнечной системы, но и
всевозможные движения в окружающей человека природе, во Вселенной.
«Дайте мне начальные условия, и я рассчитаю весь
мир».
П. Лаплас
В XIX в началось становление новой электромагнитной, или классической,
картины мира, в рамках которой механическое взаимодействие частиц и тел
дополнялось электромагнитным взаимодействием.
В XX в. в связи с открытием релятивистских и квантовых законов физики
классическая картина мира уступила место современной (квантово-полевая).

28.

Какое ускорение приобретет тело массой 500 г под
действием силы 0,2 Н?

29.

Сила 30 Н сообщает телу ускорение 0,4 м/с.
Какая сила сообщит тому же телу ускорение 2
м/с2 ?

30.

Для каждой физической картины мира
характерны:
основные физические
принципы;
способы описания
движения материи;
основные понятия;
основополагающие,
мировоззренческие взгляды на
устройство материального мира;
теоретические идеализации
(материальная точка, сила –
идеализация взаимодействия,
абсолютно твердое тело, идеальный
газ, точечный заряд,
электромагнитное поле).

31.

Принцип соответствия.
Принцип соответствия в методологии науки — новая теория не
отменяет старую теорию, а только включает ее в себя как частный
предельный случай.
Например:
закон Бойля — Мариотта является частным случаем уравнения
состояния идеального газа в приближении постоянной
температуры.
«Человек стремится каким-то адекватным способом
создать в себе прочную и ясную картину мира. Высшим
долгом физиков является поиск тех общих элементарных
законов, из которых можно получить картину», — отмечал
А. Эйнштейн.

32.

Погрешности измерений физических величин
Измерить физическую величину — это значит сравнить опытным
путём её значение с эталоном этой физической величины.
Целью эксперимента является определение численного значения
физической величины. Для измерения величин используют специальные
средства измерения.
Вспомним! Линейка предназначена для измерения
длины,
секундомер — времени, термометр — температуры
тел, амперметр — силы тока, вольтметр —
напряжения ит. д.

33.

Измерения физических величин
Прямые
Косвенные
значение физической
величины определяют
непосредственно из
опытных данных с
помощью
измерительных
приборов.
находят на основании
известной зависимости
между этой величиной и
другими величинами,
определяемыми путём
прямых измерений, т. е.
вычисляют по формуле.

34.

1. Требуется определить силу тяготения, которая
действует на тело.
Прямые
2. Требуется определить массу тела.
Косвенные
3. Требуется измерить время, затраченное на дорогу из
точки А в точку Б.
4. Требуется определить ускорение тела при его
равноускоренном прямолинейном движении без
начальной скорости.

35.

Погрешности измерений физических величин
Погрешность — неточность, возникающая при измерении
Абсолютная
показывает, каково
наибольшее возможное
отклонение
истинного значения
измеряемой величины А
от измеренного прибором
а.
Относительна
я
относительная
погрешность
показывает, какую
долю от
измеренного
значения составляет
абсолютная
погрешность.

36.

Погрешности измерений физических величин
Абсолютная показывает, каково наибольшее возможное отклонение
истинного значения измеряемой величины А от измеренного прибором
а.
Форма записи физической величины с учётом абсолютной погрешности:
где
— измеряемая величина;
— результат измерений;
погрешность измерения.
—

37.

Погрешности измерений физических
величин
Относительная погрешность показывает, какую долю от
измеренного значения составляет абсолютная погрешность. Её
часто выражают в процентном отношении:
где
— относительная погрешность;
— результат измерений;
— абсолютная погрешность измерения.

38. Домашнее задание

Зачем именно вам нужна физика?

39.

По горизонтали
2. Величина, равная произведению
массы тела на его скорость.
4. Элементарная нейтральная частица.
6. Автор гелиоцентрической картины
мира
9. Изобретатель трансформатора
12. Кто является автором закона инерции?
15. Как называют неравномерное
движение в физике?
20. Колебания выше 20 000 Гц?
21. Число колебаний в единицу времени.
23. Перенос энергии струями жидкости
или газа снизу вверх.
25. Изменение некоторых физических
величин, характеризующих состояние
среды

40.

По вертикали
1. Частица, имеющая самый маленький заряд.
3. Явление сохранения скорости тела при отсутствии
действия других тел.
5. Явление проникновения молекул одного вещества в
промежутки между молекулами другого вещества.
7. Колебания, происходящие только благодаря
начальному запасу энергии.
8. Величина, равная отношению пути ко времени
движения.
10. Явление возникновения индукционного тока в
катушке при изменении силы тока в ней?
11. Линия, по которой движется тело.
13. Максимальное смещение от положения
равновесия.
14. Явление превращения пара в жидкость.
16. Устройство, предназначенное для увеличения или
уменьшения переменного напряжения и силы тока
17. Колебания ниже 16 Гц
18. Время одного полного колебания.
19. Изменение положения тела в пространстве с
течением времени
22. Величина, равная произведению напряжения и
силы тока.
24. Передача энергии вследствие теплового движения
частиц тела.

41. Спасибо за Внимание!