Вопросы хозяюшки

Галилей мысленно представил себе, что если бы можно было устранить трение, то тело, получившее начальный толчок на горизонтальной поверхности, продолжало бы двигаться безостановочно в течение неопределенно долгого времени. Галилей сделал вывод о том, что для тела состояние движения столь же естественно, как и состояние покоя. Ему удалось увидеть в тех же самых “фактах” нечто новое, и именно поэтому принято считать Галилея основоположником современного представления о движении. Очевидно, что подобное “видение” могло возникнуть лишь вследствие тщательного обдумывания опыта.

Приведем несколько подтверждающих примеров. Одним из важных неотъемлемых признаков науки является, как говорилось выше, наблюдение событий. Но любое наблюдение требует наличие воображения, поскольку ученый не может включить в описание все, что наблюдает. Поэтому приходится решать, что из наблюдений действительно существенно. Рассмотрим, например, как два великих мыслителя – Аристотель (384-322 до н.э.) и Галилей – истолковывали движение по горизонтальной поверхности.

На следующем этапе познания ставят специальные эксперименты для проверки гипотезы. Если результаты эксперимента не противоречат гипотезе, то она получает статус теории. Научное познание нельзя представлять в виде механического процесса накопления фактов и “измышления” теорий. Научное познание представляет собой творческую деятельность, которая во многом напоминает другие виды деятельности человека, традиционно считающиеся творческими.

Аристотель заметил, что находящееся на земле (или на поверхности стола) тело, получившее начальный толчок, всегда замедляется и останавливается. Отсюда Аристотель предположил, что естественным состоянием тела является покой. Галилей, повторивший в начале 1600 г. опыты Аристотеля по изучению горизонтального движения, обратился, по существу, к идеализированному случаю без сопротивления.

Теории никогда не выводят непосредственно из наблюдений; напротив, их создают для объяснения полученных из опыта фактов в результате осмысления этих фактов разумом человека. Например, к атомистической теории, согласно которой вещество состоит из атомов, ученые пришли вовсе не потому, что кто-то реально наблюдал атомы (до 2009 г. это не удавалось никому). Представление об этом было создано творческим разумом человека. Аналогичным образом возникли и такие фундаментальные теории, как закон всемирного тяготения Ньютона, электромагнитная теория света и специальная теория относительности.

Великие научные теории как творческие достижения можно сравнить с великими творениями литературы или искусства. Однако наука все же существенно отличается от других видов творческой деятельности человека; основное отличие состоит в том, что наука требует проверки своих понятий или теорий: ее предсказания должны подтверждаться экспериментом. Действительно, тщательная постановка эксперимента представляет собой важнейшую (если не решающую) часть всей физики

Однако не следует все же считать, что научную теорию можно “доказать” посредством эксперимента. Прежде всего, потому, что мы не располагаем идеальными измерительными инструментами (или приборами), т.е. абсолютно точное измерение вообще невозможно. Кроме того, нельзя проверить теорию во всех возможных конкретных условиях. Следовательно, ее нельзя проверить абсолютно точно. Фактически сами теории, вообще говоря, не являются совершенными – теория редко согласуется точно (в пределах ошибки эксперимента) с результатами наблюдений в каждом отдельном случае, в котором ее проверяют.

История теории свидетельствует о том, что созданные теории, отслужив свой срок, сдаются в архив, им на смену всегда приходят новые теории. В некоторых случаях новая теория принимается учеными потому, что ее предсказания согласуются количественно с экспериментом лучше, чем у простой теории. Однако во многих случаях новую теорию принимают только тогда, когда по сравнению с прежней теорией она позволяет объяснить более широкий класс явлений.

Цель построения модели состоит в том, чтобы получить мысленную или наглядную картину явления в тех случаях, когда мы лишены возможности непосредственного восприятия того, что происходит в этом явлении. Во многих случаях модель позволяет получить более глубокое понимание; так, аналогия с уже известными явлениями (например, с волнами на воде в упомянутом выше примере для света) может стимулировать проведение новых опытов и подсказать характер возможных родственных явлений. Ни одна модель не может быть вполне безупречной, и ученые постоянно стремятся усовершенствовать свои модели или предложить новые, когда прежние перестают быть адекватными.

Может возникнуть вопрос о том, чем отличается теория от модели, поскольку иногда эти термины используются как синонимы. Как правило, модель относительно проста и сохраняет структурное сходство с изучаемым явлением, тогда как теория значительно шире: она рассматривает явление более детально, и с ее помощью пытаются решать ряд задач, подчас с весьма высокой математической точностью. Во многих случаях после того, как модель получила достаточное развитие в различных вариантах и стала более точно соответствовать эксперименту для широкого круга явлений, ее можно назвать теорией. Примерами этого являются атомная теория вещества и волновая теория света.

Модели могут быть очень полезны, и они часто приводят к важным теориям; однако не следует смешивать понятие модели (теории) с реальной системой и самим явлением. Законом обычно называют некоторые краткие, но, достаточно, общие утверждения относительно характера явления природы (таково, например, утверждение, что импульс сохраняется). Иногда подобное утверждение принимает форму определенного соотношения между величинами, описывающими явления; к таким утверждениям относится закон всемирного тяготения Ньютона, согласно которому F=G

Для того чтобы иметь право называться законом, утверждение должно выдержать экспериментальную проверку в широком классе наблюдаемых явлений; можно сказать, что закон вносит объединяющее начало для многих наблюдений. Таков основной путь развития человеческих знаний, в том числе и физических. Известны случаи, когда путь открытия был противоположным описанному. Это так называемый дедуктивный метод. Тогда на основе общих закономерностей, выявляются частные явления.

Закрепление материала:

Задание №1: отгадайте кроссворд:

По горизонтали:

1. Воздушная оболочка Земли

2. Глубина погружения судна в воду

3. То, чем обладает тело, если может совершить работу

4. Единица измерения силы

5. Прибор для измерения плотности жидкости

6. Прибор для измерения массы

7. Физическая величина, равная отношению массы тела к его объему

8. Ученый, впервые измеривший атмосферное давление

Если вы правильно отгадали слова по горизонтали, то по вертикали получите название прибора.

Задание 2

На рисунках показан ряд физических явлений.

Каждому соответствует своя расчетная формула.

1. F=GM m/r² 7. M= F L
2.F= m v²/r 8. t = m₁ t₁ + m₂ t₂ / m₁ + m₂
3. I = I₁ + I₂ + I₃ 9. F = m a
4. n = sin / sin 10.< = <
5. E = m v² /2 11. a₁ / a₂ = m₂ / m₁
6. Q = I² R t 12.T = 2

Укажите для каждого рисунка формулу, позволяющую рассчитать изображенное на нем действие. Ответы представить в виде таблицы:

Описание действия	№ рисунка	№ формулы	Описание формулы

Задание 3 “Вопросы знатокам физики”.

Задавать вам их будут: турист, хозяюшка, биолог и космонавт. Проявите находчивость, покажите свою эрудицию и попробуйте ответить на вопросы. Удачи вам в этом нелегком деле!

Вопросы туриста- любителя:

1.Чем объяснить, что при ходьбе по раскисшей от дождя глинистой проселочной дороге (или по болоту) трудно вытаскивать ноги из грязи?

2.Почему зимой туристы не должны оставлять на улице воду в стеклянной бутылке?

3.Почему мы дуем на пламя спички, когда хотим его погасить, и еще сильнее дуем на угли костра, когда хотим его разжечь?

4.Можно ли с помощью льда развести огонь?

5Почему нагруженный корабль движется медленнее ненагруженного?

1.Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой банке, выглядят крупнее, чем на самом деле?

2.Почему у утюга нижняя часть, называемая “подошвой” сделана массивной и металлической?

3.Что охладится быстрее - ванна, наполненная горячей водой, или стакан с горячим чаем? Объясните свой ответ.

4.Почему продукты, оставленные в холодильнике неприкрытыми, быстро высыхают?

5.Почему подушка мягкая?

Вопросы космонавта:

1.Изменится ли плотность воздуха в кабине космического корабля в состоянии невесомости?

2.Космонавт вышел из корабля в космос и с помощью индивидуального ракетного двигателя совершает прогулку по окрестностям. Возвращаясь, он несколько передержал двигатель включенным, подошел к кораблю с избытком скорости и стукнулся о него коленом. Будет ли ему больно?

3.Можно ли для межпланетных полетов использовать двигатель внутреннего сгорания?

4.Сможет ли космонавт в летящем космическом корабле перелить воду из одного сосуда в другой обычным способом?

5.Могут ли два космонавта, вышедшие в открытый космос, переговариваться обычным способом?

Дата добавления: 2014-01-13