Что такое наблюдение и эксперимент в физике
Страницы работы
Фрагмент текста работы
Наблюдение – метод исследования предметов и явлений объективной действительности в том виде, в каком они существуют в природе. Наблюдаемой называют любую физическую величину, значение которой можно найти экспериментально (измерить).
Гипотеза – вероятное предположение о причине каких-либо явлений, достоверность которого при современном состоянии науки не может быть проверена и доказана.
Эксперимент – изучение того или иного явления в точно учитываемых условиях, когда имеется возможность следить за ходом изменения явления, активно воздействовать на неё.
Опыт – совокупность накопленных знаний.
Механика – наука, изучающая механические движения, т.е. перемещения тел друг относительно друга или изменение форм тела.
Материальная точка – физическое тело, размерами и формой которого можно пренебречь.
Поступательное движение – движение, при котором любая прямая, жёстко связанная с телом, перемещается параллельно самой себе.
Мгновенная скорость (скорость) – характеризует быстроту изменения радиус-вектора перемещения r в момент времени t.
Ускорение – характеризует быстроту изменения скорости в момент времени t.
Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю.
Нормальное ускорение – по направлению.
Угловая скорость – векторная величина производной от элементарного углового перемещения по времени.
Угловое ускорение – векторная величина, равная первой производной от угловой скорости по времени.
Импульс – векторная мера кол-ва механического движения, которое может быть передано от одного тела к другому при условии, что движение не меняет своей формы.
Механическая система – совокупность тел, выделенных для рассмотрения.
Внутренние силы – силы, с которыми взаимодействуют между собой тела, входящие в рассматриваемую систему.
Внешние силы – действуют со стороны тел, не принадлежащих системе.
Система называется замкнутой или изолированной, если отсутствуют внешние силы
Прямая задача механики – зная силы, найти движение (функции r(t), V(t)).
Обратная задача механики – зная движение тела, найти силы, действующие на него.
Масса (аддитивная величина):
1. Мера инертности при поступательном движении тела (инертная масса)
2. Мера кол-ва вещества в объёме тела
3. Мера гравитационных свойств тел, участвующих в гравитационных взаимодействиях (гравитационная масса)
1. В способности тела сохранять состояние движения
2. В способности тела под действием других тел изменять состояние не скачками, а непрерывно.
3. Сопротивляться изменению состояния своего движения.
Системы отсчёта, по отношению к которым свободная м.т. находится в состоянии относительного покоя или равномерного прямолинейного движения, называются инерциальными (в них выполняется I закон Ньютона).
I закон Ньютона: Если система отсчёта движется относительно инерциальной с ускорением, то она называется неинерциальной.
II закон Ньютона: В инерциальной системе скорость изменения импульса м.т. равна результирующей силе, действующей на неё и совпадает с ней по направлению.
III закон Ньютона: Силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине и противоположны по направлению.
Абсолютная скорость – скорость м.т. относительно неподвижной системы отсчёта.
Относительная скорость – скорость м.т. относительно подвижной системы отсчёта.
Переносная скорость – скорость подвижной системы отсчёта относительно
Опыты, эксперименты и наблюдения в физике: в чем между ними разница
Содержание:
Эксперимент, опыт, наблюдение – основополагающие методы изучения окружающего мира, постижения закономерностей природы. Люди испокон веков следят за протекающими вокруг них явлениями, часть из увиденного пытаются повторять в определённых условиях, имитировать протекающие в природе процессы. Рассмотрим, что такое в физике опыт, наблюдение, эксперимент, чем отличаются. Приведём примеры трёх методов познания законов творца.
Чем отличается опыт от эксперимента
Эксперимент – метод исследования, направленный на:
Из латинского «слово» переводится как «опыт», то есть понятия аналогичные. В русском языке они имеют слегка отличающуюся окраску.
Экспериментальное исследование – опыт, проводимый в строго заданных рамках, часто реализуется в лабораторных или иных специальных условиях, нацелен преимущественно на точный результат, его повторяемость. Обычно требует специального материально-технического обеспечения.
В чем разница между опытом и экспериментом?
При проведении опытов человек не ограничивается ничем: используемой материальной базой, внешними условиями, однако работает в ограниченном опытном пространстве. Эксперимент – разновидность опыта, проводимого в заданных условиях при регулярном контроле изучаемых и зависящих от них параметров.
Алгоритм проведения эксперимента включает:
Исследования, проводимые для удовлетворения любопытства, относят к экспериментам.
Эксперимент – научно проведённый опыт.
Чем эксперимент отличается от наблюдения
Опыт: бросаем камни в озеро и измеряем время, за которое волны дойдут до берега.
Эксперимент: опускаем камни весом около 30 г с высоты 1 м в воду с температурой
18 °C под прямым углом в безветренную погоду. Измеряем, за сколько образовавшаяся волна дойдёт до забитого возле берега кола.
Наблюдение: смотрим, как прогуливающийся мальчик с отцом бросают камни, замечаем, что волны, поднятые разными по весу камнями, доходят до берега со слегка отличающейся скоростью. Наблюдаем, что ветер влияет на скорость распространения волн.
§ 3. Наблюдения и опыты
Многие знания получены людьми из собственных наблюдений.
Для изучения какого-либо явления необходимо прежде всего наблюдать его и по возможности не один раз. Чтобы, например, изучить такое явление, как падение тел на Землю, недостаточно один раз увидеть, как падает то или иное тело. Следует выяснить, будет ли разница в падении тела лёгкого и тяжёлого, сравнить падение тела с разной высоты. Одинаково ли падают тела различных размеров? Это можно узнать, если много раз наблюдать различные случаи падения тел.
Конечно, ждать, пока какое-либо тело упадёт само, не стоит. Для этого берут разные тела и заставляют их падать. Тем самым вызывают явление падения тел, иными словами, проводят опыт. Во время опытов обычно выполняют измерения.
Опыты отличаются от наблюдений тем, что их проводят с определённой целью, по заранее обдуманному плану. Для составления такого плана лучше всего иметь предварительные догадки о том, как протекает явление, т. е. выдвинуть гипотезу.
На основании многочисленных наблюдений и опытов учёные открывают законы, действующие в природе.
Выдвигая ту или иную гипотезу, учёные с помощью физического эксперимента находят подтверждение физической теории или её опровержение.
Чтобы получить научные знания об окружающем нас мире, необходимо обдумать и объяснить результаты проведённых опытов, найти причины наблюдаемых явлений, сделать выводы.
Известна легенда об итальянском учёном Г. Галилее. Для того чтобы изучить, как происходит падение тел, Галилей ронял разные шары с наклонной башни в г. Пизе (рис. 5). Проделав такие опыты, учёный получил подтверждение своей гипотезы и открыл закон падения тел.
Учёные экспериментально изучают связь между отдельными явлениями и выявляют определённые закономерности. На основе этого создаётся теория явления, которая объединяет отдельные законы. Физическая теория систематизирует полученные из эксперимента сведения о природных процессах. Теория может не только объяснить наблюдаемое явление, но и предсказать новые. Так, Дж. Максвелл предсказал существование электромагнитных волн, а Д. И. Менделеев ещё до открытия новых химических элементов предсказал их существование в природе на основе открытого им периодического закона.
Таким образом, источниками физических знаний являются наблюдения и опыты.
Вопросы
1. Как мы получаем знания о явлениях природы?
2 Чем отличаются наблюдения от опытов?
3. Достаточно ли одних опытов, для того чтобы получить научные знания?
Что такое наблюдение и эксперимент в физике
1. Откуда берутся знания, на которых строится наука «физика»?
Первые знания об окружающем нас мире были получены людьми из многократных наблюдений природных явлений.
Каждый из нас наблюдал, что ничем не удерживаемые тела падают на землю.
Каждый знает, что лед в теплом помещении тает, вода на морозе замерзает, магнит притягивает железные предметы и т. д.
2. Для чего нужны опыты?
После наблюдения явлений появляются вопросы: почему эти явления возникают, и как они протекают.
В физике знания добывают не только из наблюдений, но и из опытов.
— наблюдая падение тел, мы можем заметить, что по мере падения тело увеличивает свою скорость.
— наблюдаем, что в жаркий день ветер дует от поверхности реки к песчаному берегу.
Так ли это, и в чем причина этих явлений?
Чтобы подтвердить свои наблюдения ученые ставят многократные опыты, а во время опытов проводят измерения.
3 Чем отличаются наблюдения от опытов?
Опыты отличаются от наблюдений тем, что их проводят с определенной целью, по заранее обдуманному плану.
4. Что является источникамами знаний об окружающем нас мире?
Наблюдения и опыты — источники физических знаний.
В результате наблюдений и размышлений рождаются различные предположения или гипотезы.
Далее необходимо объяснить результаты проведенных опытов, найти причины наблюдаемых явлений.
Таким образом, ученые делают вывод, то есть подтверждают или опровергают гипотезу.
5. В чем состиоит процесс познания окружаюего мира?
6. Знаете ли вы легенду о Галилео Галилее?
Знаменитый итальянский ученый Галилео Галилей для того чтобы изучить, как происходит падение тел, ронял разные шары с наклонной башни в городе Пизе.
Для того, чтобы изучить падение тел на Землю, необходимо было понаблюдать это явление не один раз.
Галилей хотел выяснить, будут ли одинаково или по-разному падать тела легкие и тяжелые.
Будут ли отличаться падения тел различных размеров и с разной высоты.
В результате опытов Галилео Галилей, получив подтверждение своей гипотезы, открыл закон падения тел.
Главное:
Физика. 10 класс
Конспект урока
Урок 1. Физика и естественнонаучный метод познания природы
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
предмет изучения физики;
роль и место физики в формировании современной научной картины мира;
понятия: физическая величина, физический закон, физическая теория, эксперимент, моделирование;
методы исследования физических явлений и процессов;
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.
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.
М.: Дрофа, 2005. С. 3-16.
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
1.Формулировка цели опыта
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.
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.
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
Вопросы к кроссворду:
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.