Предмет физики

Физика — это наука о природе в самом общем смыслt. Она изучает материю (вещество и поля) и наиболее простые и вместе с тем наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.

Физику иногда называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки описывают только некоторый класс материальных систем, подчиняющихся законам физики. Например, химия изучает атомы, образованные из них вещества и превращения одного вещества в другое. Химические же свойства вещества однозначно определяются физическими свойствами атомов и молекул, описываемыми в таких разделах физики, как термодинамика, электромагнетизм и квантовая физика.

Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические

теории почти всегда формулируются в виде математических выражений.

Роль физики в науке

В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов, открытия в термодинамике позволили создать автомобиль, развитие электроники привело к появлению компьютеров.

Физическое понимание процессов, происходящих в природе, постоянно развивается. Большинство новых открытий вскоре получают применение в технике и промышленности.. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

СИ (Система Интернациональная) — международная система единиц, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. Тем не менее, в большинстве научных работ по

электродинамике используется Гауссова система единиц, из-за ряда недостатков СИ.. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы

Единицы СИ

Основные единицы

Величина	Единица измерения		Обозначение
	русское название	международное название	русское	международное
Длина	метр	metre (meter)	м	m
Масса	килограмм	kilogram	кг	kg
Время	секунда	second	с	s
Сила тока	ампер	ampere	А	A
Термодинамическая температура	кельвин	kelvin	К	K
Сила света	кандела	candela	кд	cd
Количество вещества	моль	mole	моль	mol

Материальная точка

Материа́льная то́чка  — тело, обладающее массой, размерами и формой которого можно пренебречь при решении данной задачи.^[1] Например, при расчёте пути, пройденного поездом, можно пренебречь его размерами, даже если путь измеряется сантиметрами.

При прямолинейном движении тела достаточно одной координатной оси для определения его положения.

Простра́нство-вре́мя (простра́нственно-временно́й конти́нуум) — физическая модель, дополняющая пространство равноправныv временны́м измерением и, таким образом, создающая теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом.

В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения(косвенное,совместное,совокупное) и одно временное измерение, и все четыре измерения органически связаны в единое целое, являясь почти равноправными и способные переходить друг в друга при смене наблюдателем системы отсчета.

В рамках общей теории относительности пространство-время имеет и единую динамическую природу, а его взаимодействие со всеми остальными физическими объектами (телами, полями) — и есть гравитация. Пространство-время непрерывно и с математической точки зрения представляет собой

многообразие, которое обычно наделяют лоренцевой метрикой.

Виды измерений

Косвенное измерение

Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение величины находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

• сопротивление резистора находим на основании закона Ома подстановкой значений силы тока и напряжения, получаемых в результате прямых измерений. (Проводим прямое измерение напряжения, проводим прямое измерение тока, потом на основании полученных ДВУХ чисел получаем косвенное «измерение» сопротивления)

Совместное измерение

Совместное измерение — одновременное измерение нескольких неодноименных величин, для нахождения зависимости между ними. При этом решается система уравнений.

• определение зависимости сопротивления от температуры

  . При этом измеряются неодноименные величины, по результатам измерений определяется зависимость.

• определение зависимости тока от напряжения: меняем напряжение, и смотрим, как при этом меняется ток, проводим соответствующие измерения меняющихся напряжения и тока, получаем зависимость тока от напряжения, а потом определяем, что это за зависимость, и все ее параметры.

studfile.net

Физика как наука и как учебный предмет общеобразовательных учреждений

В данной статье будет кратко рассказано о физике как науке.

1. Что изучает физика-наука?

Объект изучения – Природа.

Предмет изучения – «простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения.»

2. Каковы цели физики-науки?

Цель физики-науки – открытие самых общих закономерностей, проявляющихся во всех явлениях природы.

3. Каково место физики в системе других наук?

Физика относится к точным наукам и является лидером среди естественных наук. Её понятия, законы, теории, методы и средства  используются во многих областях науки и техники, она является основой многих направлений научно-технического прогресса. Без её новейших достижений невозможны успехи в экономике. Обращаясь к проблемам, касающимся всех стран и народов (глобальные экологические и энергетические проблемы), обладая большим гуманитарным потенциалом, современная физика является важнейшим компонентом человеческой культуры.

4. Какова структура физики-науки?

Современная физика содержит небольшое число фундаментальных физических теорий, каждая из которых в своём составе содержит частные теории. Классификацию составных частей физики-науки проводят по разным основаниям:

По методам исследования: экспериментальная и теоретическая физика.

По изучаемым объектам:

физика элементарных частиц, физика ядра, физика атомов и молекул, физика жидкостей и газов, физика твёрдого тела, физика плазмы.

По изучаемым формам движения материи: механика материальной точки и твёрдого тела, механика сплошных сред, термодинамика и статистическая физика, электродинамика (включая оптику), теория тяготения, квантовая механика и квантовая теория поля.

5. Чем обусловлена необходимость включения физики в систему  общего образования?

Содержание общего образования должно отражать разные области человеческой культуры, поэтому в него включены разные циклы дисциплин: гуманитарные, математические, естественные, эстетические, трудовой и физической подготовки. Главное назначение естественных дисциплин – формирование научного мировоззрения на основе знаний о природе и методах её познания. Включение физики как одной из естественных дисциплин обусловлено двумя факторами:

– ролью физики-науки в современном естествознании;

– возможностями физики как учебного предмета в развитии школьников и формировании у них научного мировоззрения.

6. Что собой представляет физика как учебный предмет?

Учебный предмет «Физика» – дидактически обработанные и адаптированные к возможностям учащихся основы физики-науки.

7. Что общего у физики-учебного предмета с физикой-наукой?

Физика-наука является основным источником содержания школьного курса физики (ШКФ), его теоретической основой. В связи с этим в ШКФ отражаются основные черты физики-науки: классическая и современная физика, ведущие идеи и теории, научные факты, основные понятия, законы, физическая картина мира (ФКМ), а также современные методы познания – экспериментальный и теоретический.

8. Что отличает физику-учебный предмет и физику-науку?

–  по целям: для науки – познание, объяснение и преобразование мира, для ШКФ – формирование личности;

– по объему: наука постоянно пополняется новыми знаниями, а поступление их в школу ограничено временем и познавательными возможностями учащихся;

– по составу знаний: кроме знаний основ физики-науки в ШКФ есть знания, не характерные для науки, но формирующие у учащихся познавательный интерес. Кроме того, изучив ШКФ, учащийся должен усвоить систему умений, обеспечивающих применение физических знаний в учебном и производительном труде, приобрести опыт творческой деятельности и опыт эмоционально-ценностного отношения к миру, а также овладеть технологией учения.

– по уровню описания: в ШКФ проще математический аппарат;

– по соотношению классической и современной физики (в ШКФ преобладает классическая физика).

9. Какова современная система общего физического образования?

До 7 класса отдельные физические знания учащиеся получают в курсах «Окружающий мир». «Природоведение» и «Естествознание». Систематический курс физики изучается с 7 по 11 класс и осуществляется в разных типах общеобразовательных учреждений: в школах, гимназиях, лицеях, колледжах, частных школах.

Похожие записи:

neudoff.net

«Что изучает физика 7 класс»

Что изучает физика

Цели урока: познакомить учащихся с новым предметом школьного курса; определить место физики как науки; научить различать физические явления и тела, физические величины и их единицы, методы изучения физики.

Оборудование: портреты известных физиков, картинки, фотографии. Линейки из дерева, пластмассы, железа; термометр; секундомер; гиря на веревочке и т.п.

Ход урока

Общие рекомендации: первый урок физики в 7 классе нужно построить в виде лекции, где учитель не только рассказывает о физике, как науке, но и вовлекает учащихся в обсуждение вопросов, с которыми они косвенно знакомы.

Вводя учеников в мир физики, следует заметить, что роль этой науки в нашей жизни очень трудно переоценить, так как она необходима и инженерам, и строителям, и врачам и многим другим специалистам. I. Изучение нового материала

Вокруг нас находятся различные предметы: столы, стулья, доска, книги, тетради, карандаши. В физике всякий предмет называется физическим телом. Следовательно, стол, стул, книга, карандаш — это физические тела. Земля, Луна, Солнце также являются физическими телами.

В природе с физическими телами происходят изменения. Например, зимой вода отвердевает и превращается в лед. Весной снег и лед плавятся и превращаются в воду. Вода кипит и превращается в пар. Пар охлаждается и превращается в воду.

Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца. Солнце и все небесные тела движутся в космическом пространстве. Все эти изменения называются физическими явлениями.

Физика — это наука о физических явлениях природы.

Физика изучает мир, в котором мы живем, явления, в нем происходящие, открывает законы, которым подчиняются эти явления, и как они взаимосвязаны. Среди большого многообразия явлений в природе физические явления занимают особое место. К ним относятся:

1. Механические явления (например, движение машин, самолетов, небесных тел, течение жидкости).

2. Электрические явления (например, электрический ток, нагревание проводников с током, электризация тел).

3. Магнитные явления (например, действие магнитов на железо, влияние магнитного поля Земли на стрелку компаса).

4. Оптические явления (например, отражение света от зеркал, излучение световых лучей от различных источников света).

5. Тепловые явления (таяние льда, кипение воды, тепловое расширение тел).

6. Атомные явления (например, работа атомных реакторов, распад ядер, процессы, происходящие внутри звезд).

7. Акустические явления.

Физика — наука, которая изучает все эти явления.

Физика позволяет выводить общие законы на основании изучения простых явлений. На примере свободного падения стального шарика, можно установить законы падения для других тел разной формы и массы.

Установив фундаментальные законы природы, человек использует их в процессе своей жизнедеятельности — механике, строительстве, энергетике, военном деле, мореплавании, даже в цирке и других областях.

Итак, физика — это наука о наиболее общих свойствах тел и явлений. Иногда добавляют простых, но слово «простые не означает, что физика — наука простая. И простота эта совсем не та, как мы понимаем ее в житейском смысле. Как правило, «простые» общие свойства тел и явлений глубоко скрыты от непосредственного наблюдения, и докопаться до них очень трудно.

Упражнение 1

Вы знаете, как происходят многие явления, и, надеюсь, легко закончите фразы, предскажите, чем закончатся следующие события:

1. Если выпустить из рук тяжелый предмет, то

2. Если цветок не поливать, то

3. Если сверкнула молния, то….

Законы физики являются объективным отражением развития природных закономерностей. Любые процессы, происходящие в природе, тесно связаны между собой. Даже смена дня и ночи на планетах обусловлена вращением их вокруг своей оси

Физика как наука очень тесно связана с другими науками. Например, с географией, астрономией, химией, биологией.

Физика помогает более глубоко изучить процессы, на первый взгляд, не относящиеся к физике. Это — течение различных химических и биологических процессов, строение небесных тел и другие.

Любая наука использует свои специальные слова — научные термины. Физик, говоря о движении тел (машин, самолетов, мяча, планеты), обычно не считается с тем, что именно движется, т.к. для изучения механического движения это несущественно во многих задачах. Поэтому в этих случаях говорят о физическом теле, понимая под этим любой предмет.

— Приведите примеры физических тел. (Мяч, стол, карандаш, ракета, Земля и другие).

Следует сказать, что все объекты, и в том числе физические тела являются материей. Все что нас окружает материально. Вода, воздух, звезды — любые физические тела материальны. Факт их существования не зависит от нашего сознания. Материя есть объективная реальность, данная нам в ощущениях.

Материя в нашем мире существует в виде вещества и поля. Любой материальный предмет (физическое тело) состоит из вещества, и мы можем его потрогать, увидеть. Сложнее с полем — мы можем констатировать последствия его действия на нас, но не можем увидеть или потрогать, можем только зарегистрировать его наличие каким либо прибором, и то не всегда. Например, существует гравитационное поле, которое мы не ощущаем, и благодаря которому мы ходим по земле и не улетаем с нее, несмотря на то, что она вращается со скоростью ЗОкм/сек, но измерить его мы не можем, пока. А вот электромагнитное поле человек не только может ощущать по последствиям его воздействия, но и измерять.

Наши мысли, сны нельзя считать материальными, т.к. это — продукт нашего сознания.

Давайте подумаем о том, как можно изучать физику. Откуда появляются у человека знания?

Многие первичные знания появляются из повседневных наблюдений. С этого, собственно, и начиналась физика. Философы и ученые Древней Греции, такие как, Аристотель, Архимед, Герон, Птолемей, в основном вели наблюдения. Из наблюдений они пытались установить закон, которому подчиняется то или иное наблюдаемое явление, и поставить знание установленного закона на службу человеку. Очевидно, многие слышали имя Архимед, которому приписывают такие известные всем слова, как: «Дайте мне точку опоры, и я вам подыму весь мир»; «Эврика!»

Согласно легенде, Герон, тиран Сиракуз, поручил Архимеду выяснить, сделана ли его корона целиком из золота или же в нее подмешано серебро. Эта задача занимала Архимеда довольно долго, пока не помог случай. Однажды, принимая ванну, Архимед заметил, что чем больше он погружается в воду, тем больше воды выливается из ванны. Он понял, что это явление даст ему ключ к разгадке задачи, в восторге выскочил он из ванны, восклицая: «Эврика!».

Чтобы раскрыть мошенничество с короной, Архимед применил следующий метод: он опустил в сосуд, наполненный водой, золотой слиток того же веса, что и корона, а потом собрал и взвесил вылившуюся воду. Затем Архимед повторил такой же опыт со слитком серебра того же веса и нашел, что воды вылилось больше (потому что при одинаковом весе объем серебра превышает объем золота). Повторив опыт с короной вместо слитков, Архимед получил результат, лежащий где-то посереди-

не между результатами двух предыдущих опытов, откуда и заключил, что корона сделана не из чистого золота.

Только в средние века такие ученые как: Галилео Галилей, Рене Декарт, Эванджелиста Торричелли, Христиан Гюйгенс, Блез Паскаль и многие, многие другие для постижения истины массово стали ставить опыты.

Магнетизм — единственный раздел физики чисто средневекового происхождения. Классическая античность знала о магнитах минимум возможного: кусок магнетита и кусок железа притягиваются друг к другу. И вот вдруг в тумане средневековья, в XI веке появляется магнитный прибор исключительной важности — морской компас.

Откуда он взялся? Вопрос этот до сих пор не решен.

В физике многие знания добываются путем проведения различных опытов и экспериментов. Ведь одних наблюдений бывает мало, чтобы установить законы, по которым меняется, например, скорость падения мяча.

Галилео Галилей изучал падение различных тел с Пизанской башни. Выполняя различные измерения, он определил общий закон падения тел в поле тяготения Земли.

Можно покатать шарики по наклонной плоскости, покачать шарик на веревочке, как маятник и т.п., что будет под рукой.

Как ученые изучают физические явления?

Очень часто изучение физического явления начинается с наблюдения.

Но наблюдения недостаточно, что познать природу вещей. Очень часто наблюдения открывают только «явную», очевидную сторону происходящих явлений. Вспомните, многие наблюдения убеждают человека в том, что Земля — плоская.

• Чтобы проникнуть в суть вещей необходимы эксперименты, (опыты).

Опыты проводятся ученым по заранее продуманному плану с определенной целью.

Во время опытов проводятся измерения с помощью специальных приборов физических величин. Примерами физических величин являются: расстояние, объем, скорость, температура.

Итак, источником физических знаний являются наблюдения и опыты.

II. Закрепление изученного

Упражнения и задания

1. Определите, от каких существительных образованы данные прилагательные, физический, космический, тепловой, звуковой, световой, электрический, магнитный

2. Подберите существительные к прилагательным.

а) физический, электрический, космический

б) тепловой, теплый, световой, светлый

3. Подберите прилагательные к существительному явление.

4. Поставьте вместо точек данные глаголы.

1. Вода … и превращается в пар. 2. Лед … и превращается в воду. 3. Вода … и превращается в лед. 4. Пар … и превращается в воду.

Отвердевать, кипеть, плавиться, охлаждаться

5. Замените данные предложения синонимичными.

Образец: Физика — это наука о физических явлениях природы. Физика является наукой о физических явлениях природы.

1. Земля — это физическое тело. 2. Солнце и Луна-это физические тела. 3. Луна — это спутник Земли. 4. Венера и Марс — это планеты. 5. Планеты — это физические тела.

6. Закончите предложения.

а) 1. Земля движется вокруг … 2. Луна движется вокруг … 3. Все
планеты движутся вокруг … 4. Спутник движется вокруг … 5.
Все небесные тела движутся в …

б) 1. Лед плавится и превращается … 2. Вода отвердевает и превра-
щается … 3. Вода кипит и превращается … 4. Пар охлаждается
и превращается…

в) 1. Физическими явлениями называются изменения, которые…
2. Физикой называется наука, которая …

7. Прочитайте, определите границы предложений и расставьте зна-
ки препинания. Поставьте вопрос к каждому предложению.

Физика является наукой о физических явлениях природы «физика» по-гречески значит природа физическое тело — это любой предмет здание, автобус, трамвай являются физическими телами все тела в природе движутся физика изучает движение тел.

8. Ответьте на вопросы.

1. Что называется физическим телом?

2. Что происходит с физическими телами в природе?

3. Что называется физическими явлениями?

4. Что такое физика?

5. Что изучает физика?

9. Подумайте и скажите, какие явления мы наблюдаем, когда: а) слушаем радио, б) включаем электрический свет, в) включаем телевизор.

Домашнее задание

§1-3; ответить на вопросы в конце параграфов учебника.

infourok.ru

1 Предмет физики и её связь с другими науками. Зачем нужна физика инженеру

Физика — наука о наиболее простых и вместе с тем наиболее общих формах движения материи и их взаимных превращениях. Изучаемые физикой формы движения материи ( механическая, тепловая и др.) присутствуют во всех высших и более сложных формах движения материи (химических, биологических и др.). Поэтому они, будучи наиболее простыми, являются в то же время наиболее общими движения материи. Высшие и более сложные формы движения материи – предмет изучения других наук (химии, биологии и др.).

Физика тесно связана с естественными науками. Как сказала академик С.И. Вавилов (1891 – 1955; советский физик и общественный деятель), эта теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естсественные науки. В результате образовался ряд смежных дисциплин, таких, как астрофизика, геофизика, физическая химия, биофизика и др.).

Бурный темп развития физики, растущие связи её с техникой указывают на двоякую роль курса физики в техническом вузе: с одной стороны, это фундаментальная базы для теоретической подготовкой инженера, без которой его успешная деятельность невозможна, с другой – это формирование мировоззрения.

Физика тесно связана и с техникой, причем эта связь носит двусторонний характер. Физика выросла из потребностей техники (развитие механики у древних греков, например, было вызвано запросами строительной и военной техники того времени), и техника, в свою очередь, определяет направление физических исследований (например, в свое время задачи создания наиболее экономических тепловых двигателей вызвала бурное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический уровень производства.

Физика – основная интеллектообразующая дисциплина. Она организует мозги в правильном направлении. Она трудна, она многим дискомфортна, она создает проблемы (физкабинеты, демонстрации, лабораторные работы).

Физика как одно из важнейших направлений естествознания основана на опытных исследованиях. Первый шаг для установления закономерностей явления, как известно, наблюдение. Научное наблюдение представляет собой непростую задачу. Для выявления закономерностей какого-либо физического явления надо уметь выделять наиболее важные его элементы и по возможности учитывать условия, при которых протекает рассматриваемое явление, т. е. перейти от простого наблюдения к эксперименту.

Современная физика как фундаментальная наука формирует основы научной картины мира и определяет пути научно-технического прогресса. Эта наука может помочь предвидеть, объяснить и предотвратить многие опасности современного мира. Одна из задач, которую может решить курс современной физики – это разработка методов и средств управления рисками, осознанных человечеством опасностей в целях снижения их до приемлемого уровня. Современная электродинамика, оптика и атомная физика являются основой для разнообразных нанотехнологий и решения многих задач, связанных с обеспечением техносферной безопасности.

Физика – это одна из наук, цель которых – познание природы. Когда физик сталкивается с каким-либо явлением природы, он старается выделить те особенности явления, которые кажутся ему самыми важными. Так Древние греки, заметив, что движущееся тело, в конце концов, останавливается, заключили, что для поддержания движения необходима сила. Галилей же и Ньютон, наблюдая то же самое явление, пришли к выводу, что замедление движения здесь вовсе не самое главное. Оно вызывается трением, а в отсутствие трения движение не прекращается. Если бы мы решили проверить это на опыте, то увидели бы, что полностью устранить трение или другие тормозящие силы невозможно. Но их можно уменьшить, и чем меньше они, тем дольше будет двигаться тело. Таким образом, логично предположить, что в предельном случае, когда трения нет, движение будет оставаться неизменным, о чем и говорит первый закон Ньютона.

Таков общий метод физики. Мы выделяем в данном физическом явлении то, что считаем самым существенным. Затем, обобщая то, что выделили, строим теорию, из которой следуют те или иные выводы.

Выводы же проверяем путем эксперимента. Но теоретические выводы обычно относятся к идеализированной или упрощенной ситуации. Чтобы их проверить, нужно создать такую упрощенную ситуацию в сложном окружающем мире, что не всегда возможно сделать. На лекциях вам преподносят теорию. При этом рассматриваются те стороны реального мира, которые существующая теория считает самыми важными.

studfile.net

I. Общая характеристика учебного предмета «физика»

Стр 1 из 11Следующая ⇒

и цели физического образования

Физика – фундаментальная наука, изучающая наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, законы её движения. Основные понятия и законы физики широко используются в естествознании, технике, медицине, быту. Физика изучает количественные закономерности природных явлений и относится к точным наукам. Вместе с тем, гуманитарный потенциал физики трудно переоценить.

Физика – экспериментальная наука, изучающая природные явления опытным путем. Построением теоретических моделей физика даёт объяснение наблюдаемых явлений, формулирует физические законы, предсказывает новые явления, создаёт основу для применения открытых законов природы в человеческой практике. Физические законы лежат в основе содержания курсов химии, биологии и астрономии. Отсюда школьный курс физики является системообразующим для естественных учебных предметов.

В современном мире значение физических знаний не только сохраняется, но роль физики непрерывно возрастает, так как физика является основой научно-технического прогресса. Методы и средства физического познания широко востребованы практически в различных областях деятельности людей. Использование знаний и умений по физике необходимо каждому для решения практических задач повседневной жизни. Устройство и принцип действия большинства применяемых в быту и технике приборов и механизмов вполне может стать хорошей иллюстрацией к изучаемым вопросам. Поэтому изучение физики в системе общего образования имеет исключительное значение для формирования научно-технического и технологического потенциала страны

Физика единая наука без четких граней между разными её разделами, но в разработанном ядре содержания в соответствии с традициями выделены разделы, соответствующие физическим теориям: «Механика», «Молекулярная физика», «Электродинамика», «Квантовая физика». В отдельном разделе «Строение Вселенной» изучаются элементы астрофизики.

Физика как наука о наиболее общих законах природы, выступая в качестве учебного предмета в школе, вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире.

Изучение физики является необходимым не только для овладения основами одной из естественных наук, являющейся компонентой современной культуры. Без знания физики в ее историческом развитии человек не поймет историю формирования других составляющих современной культуры. Изучение физики необходимо человеку для формирования миропонимания, для развития научного стиля мышления.

Учебный предмет физика более других предметов открывает возможности для овладения научным методом познания, который способствует изучению основ других наук. Знание физических законов необходимо для изучения химии, биологии, физической географии, технологии. Овладение основными физическими понятиями и законами необходимо практически каждому человеку в современной жизни.

Изучение физики может и должно гармонично развивать способности учащихся к разным видам мышления. Физические методы изучения природных процессов основаны на сочетании самостоятельной предметной деятельности учащихся при выполнении экспериментов с теоретической деятельностью, основанной на образном и логическом мышлении.

Если, в соответствии с действующим законодательством, относящимся к сфере образования, определить главную цель общего образования как формирование разносторонне развитой личности, способной реализовать свой творческий потенциал, как в собственных интересах, так и в интересах общества,то можно сформулировать и важнейшие цели изучения физики в общеобразовательной школе.

Ведущими целями обучения физике в средней школе являются:

– интеллектуальное развитиеучащихся, развитие познавательных интересов, творческих способностей школьников;

– овладение методами научного познания законов природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира; формирование представлений о познаваемости законов природы, необходимости разумного использования достижений науки для дальнейшего развития человеческого общества;

– овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости;

– развитиедля полноценной жизни в современном обществе; овладение навыками, необходимыми для применения в практической жизни, для изучения других естественнонаучных дисциплин и продолжения образования; применение полученных знаний для объяснения природных явлений и процессов, принципов действия технических устройств, решения практических задач;

– формирование характера, воспитание личности в процессе освоения курса, в том числе,воспитание экологической культуры, предполагающей умение взаимодействовать с окружающим миром, не вызывая деградации окружающей среды.

II. Состояние школьного физического образования

В последние 15 лет уровень знаний школьников по физике существенно снизился. Об этом говорят, например, результаты экзаменов по физике в вузы. Даже по облегченным, в сравнении с 80-ми годами, заданиям абитуриенты показывают более низкие результаты. О том же говорят итоги олимпиад разных уровней, и даже результаты ЕГЭ, хотя этот экзамен проводился только по выбору учащихся.

Причинами снижения качества подготовки школьников по физике являются как проблемы, общие для всей системы образования, так и проблемы чисто педагогического и методического характера.

Самое тяжелое положение с преподаванием физики сложилось в основной школе. После того, как обязательным сделалось только девятилетнее образование, но требование к систематичности курса физики сохранилось, в курс физики основной школы при крайне ограниченном времени на ее изучение, было, по необходимости, включено очень большое число трудных и абстрактных научных понятий. Изложение в учебниках и на уроках физики приходилось строить в рамках информационно-объяснительного подхода, ориентированного на передачу готового научного знания на строгом языке абстрактных физических понятий, почти не связанных с повседневным опытом и познавательными интересами учащихся. Необходимость запоминания большого числа непонятных и потому неинтересных понятий и законов формировало в сознании учащихся негативную установку. По этим причинам физические понятия и идеи быстро выветривались из памяти и не становились частью ценного интеллектуального багажа. Изучение физики перестало восприниматься подавляющим большинством школьников как жизненно важное и необходимое. Содержание образования на этой ступени должно в большей мере учитывать психологические особенности подростков, соответствовать их внутренней мотивации.

Переход на обязательное общее 11-летнее образование снимает суровую необходимость изучать все разделы курса физики в основной школе, и наиболее сложные вопросы могут быть предложены школьникам для изучения на старшей ступени. Это, безусловно, снизит перегрузку школьников, повысит интерес к изучению физики и поднимет качество знаний учащихся.

Базовый курс физики при этом должен быть единым для всех учащихся. Он может быть существенно разгружен, если устранить его ориентацию на поступление в вуз. Тогда учащийся не будет затрачивать массу сил на освоение знаний, которые потребуются ему один раз в жизни – на вступительном экзамене.

Конечно, развитие интереса к будущей профессии и соответствующих способностей, подготовка будущей научной элиты страны – крайне важная задача. Но она должна решаться не в рамках общих для всех курсов, а с помощью традиционных доказавших свою эффективность форм – кружков и факультативов, конкурсов и олимпиад, системы дополнительного образования и т. д., при активном привлечении ученых, работников вузов, деятелей культуры. Замечательные отечественные традиции работы с будущими математиками, физиками, химиками, биологами должны быть восстановлены и распространены на другие учебные дисциплины. Их необходимо изучать и развивать применительно к новым условиям жизни общества.

Физика – наука экспериментальная. Это требует развития материальной базы школьного демонстрационного и лабораторного эксперимента, которая в настоящее время находится в крайне неудовлетворительном состоянии. Исследования последних лет показывают, что примерно 35% школ плохо обеспечено учебным оборудованием, квалифицированными учителями. Они же показывают устойчиво низкие образовательные результаты.

При общей фактологической перегрузке целый ряд действительно важных великих открытий и идей не нашел еще доступного отражения в школьной физике. Недостаточно раскрываются пути физического познания. Стремление (оправданное) придерживаться строгой научной основы без учета выделенного на обучение времени, интересов и возможностей учащихся, приводит к фрагментарности и эклектичности курса, препятствует формированию целостной естественнонаучной картины мира. Физическая картина мира, созданная усилиями человеческого Разума в течение многих столетий, является важнейшим компонентом научной картины мира, ценнейшим и неотъемлемым элементом человеческой культуры.

Чтобы раскрыть существо современной физической картины мира и избежать фрагментарности и эклектичности представлений, отбор ключевых идей, физических явлений и фактов в школьном курсе не должен ограничиваться строго логическим изложением – некоторые идеи современной физики можно давать для ознакомления на уровне общих представлений. Сюда относятся, в частности, важнейшие идеи квантовой физики, теории относительности, астрофизики и космологии.

Современная научная картина мира будет доступна учащимся, если будет излагаться в становлении и развитии. В ходе такого развития могут быть введены и подкреплены яркими примерами основные положения теории познания. Такой подход будет способствовать развитию мышления приучать школьников ставить и решать новые нестандартные задачи, способствовать формированию и развитию познавательных потребностей школьников.

Слабо пока используются воспитательные возможности курса физики. Знакомство с жизнью и деятельностью выдающихся отечественных и зарубежных ученых, включение в учебный процесс ярких биографических сведений из жизни замечательных тружеников науки должно играть важную роль в нравственном воспитании учащихся.

Отметим, что вопрос о профильной школе требует серьезного изучения и тщательной экспериментальной проверки. Необходимо признать, что лишь малая часть детей к концу 9 класса (моменту выбора профиля обучения в старшей школе) приобретает четко выраженный познавательный интерес к физике или другим дисциплинам и проявляет соответствующие способности. Ошибка ребенка в выборе профиля обучении может оказать решающее влияние на его дальнейшую судьбу.

Таким образом, при нынешнем состоянии школьного физического образования, ни о каком поддержании конкурентоспособности России в глобальном соревновании инновационных экономик, основанных на знаниях не может быть и речи. Совершенно очевидно, что в настоящее время Российская школа нуждается в серьезных преобразованиях, цель которых поднять ее работу на новый качественный уровень, соответствующий условиям и потребностям общества XXI века.



infopedia.su

Общая физика/Предмет физики — Викиверситет

Это вводное занятие. Данное занятие посвящено раскрытию понятия физика, предмету изучения физики. Вводятся понятия физической величины, системы единиц. В конце занятия даны задания.

Что изучает физика[править]

Фи́зика — область естествознания, наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Более просто, физика — это наука о природе в самом общем смысле. Законы физики лежат в основе всего естествознания. Физика изучает вещество (материю) и энергию, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи. Физические законы являются общими для всех материальных систем, поэтому физику можно называют «фундаментальной наукой».

Термин «физика» впервые появился в сочинениях Аристотеля. Первоначально термины «физика» и «философия» были синонимичны, поскольку обе дисциплины пытаются объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революции XVI века физика выделилась в отдельное научное направление.

В основе своей физика — экспериментальная наука: все её законы и теории основываются и опираются на опытные данные. Однако зачастую именно новые теории являются причиной проведения экспериментов и, как результат, лежат в основе новых открытий. Поэтому принято различать экспериментальную и теоретическую физику.

Экспериментальная физика исследует явления природы в заранее подготовленных условиях. В ее задачи входит обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий. Именно несогласие с результатом эксперимента является критерием ошибочности физической теории, или более точно, неприменимости теории к нашему миру. Обратное утверждение не верно: согласие с экспериментом не может быть доказательством правильности (применимости) теории. То есть главным критерием жизнеспособности физической теории является проверка экспериментом. Эта очевидная сейчас роль эксперимента была осознана лишь Галилеем и более поздними исследователями, которые делали выводы о свойствах мира на основании наблюдений за поведением предметов в специальных условиях, то есть ставили эксперименты. Заметим, что это совершенно противоположно, например, подходу древних греков: источником истинного знания об устройстве мира им казалось лишь размышление, а «чувственный опыт» считался подверженным многочисленным обманам и неопределённостям, а потому не мог претендовать на истинное знание.

В задачи теоретической физики входит формулирование общих законов природы (физических теорий) и объяснение на основе этих законов различных явлений, а также предсказание до сих пор неизвестных явлений. Верность любой физической теории проверяется экспериментально: если результаты эксперимента совпадают с предсказаниями теории, она считается адекватной (достаточно точно описывающей данное явление). Теоретическая физика — способ познания природы, при котором тому или иному кругу природных явлений сопоставляется какая-либо математическая модель.

Продуктом теоретической физики являются физические теории. Поскольку теоретическая физика работает именно с математическими моделями, крайне важным требованием является математическая непротиворечивость завершенной физической теории. Вторым обязательным свойством (отличающим теоретическую физику от математики) является возможность получать внутри теории предсказания для поведения природы в тех или иных условиях (то есть предсказания для экспериментов) и, в тех случаях, где результат эксперимента уже известен, давать согласие с экспериментом. Это главные критерии построения физической теории.

Физические теории имеют свои границы применимости, и если они не в состояние описать существующие экспериментальные данные, то значит в этих рамках они не применимы к реальности, и необходимо искать новые теории.

При изучении любого явления роль экспериментальной и теоретической физики одинаково важны.

В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Все то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий. Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов, открытия в термодинамике позволили создать автомобиль, развитие электроники привело к появлению компьютеров.

Физическое понимание процессов, происходящих в природе, постоянно развивается. Большинство новых открытий вскоре получают применение в технике и промышленности. Однако новые исследования постоянно поднимают новые загадки и обнаруживают явления, для объяснения которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика еще очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

Вопросы к занятию[править]

• Что изучает экспериментальная физика?
• Что изучает теоретическая физика?
• Что такое физическая теория?

ru.wikiversity.org

1.1. Предмет и структура физики.

Границы, отделяющие физику от других дисциплин, никогда не были чёткими. Круг явлений, изучавшихся физикой в разные периоды её истории, изменялся. Например, в 18 веке кристаллы изучались только минералогией; в 20 веке строение и физические свойства кристаллов являются предметом кристаллофизики. Поэтому попытки дать строгое определение физики как науки путём ограничения класса изучаемых ею объектов оказываются неудачными. У любого объекта имеются такие общие свойства (механические, электрические и т. д.), которые служат предметом изучения физики. Вместе с тем было бы неправильно сохранить и старое определение физики как науки о природе. Ближе всего к истине определение современной физики как науки, изучающей общие свойства и законы движения вещества и поля. Это определение даёт возможность уяснить взаимоотношения физики с другими естественными науками. Оно объясняет, почему физика играет столь большую роль в современном естествознании.

Современную физику можно разделить: по изучаемым объектам — на молекулярную физику, атомную физику, электронную физику (включая учение об электромагнитном поле), ядерную физику, физику элементарных частиц, учение о гравитационном поле; а по процессам и явлениям — на механику и акустику, учение о теплоте, учение об электричестве и магнетизме, оптику, учение об атомных и ядерных процессах. Эти два способа подразделения физики частично перекрываются, поскольку между объектами и процессами имеется определённое соответствие. Важно подчеркнуть, что между различными разделами физики также нет резких граней. Например, оптика в широком смысле слова (как учение об электромагнитных волнах) может рассматриваться как часть электричества, физику элементарных частиц обычно относят к ядерной физике.

Наиболее общими теориями современной физики являются: теория относительности, квантовая механика, статистическая физика, общая теория колебаний и волн. По методам исследования различают экспериментальную физику и теоретическую физику. По целям исследования часто выделяют также прикладную физику.

Широкая разветвлённость современной физики, её тесная связь с другими отраслями естествознания и техникой обусловили появление многих пограничных дисциплин. В течение 19 и 20 веков в пограничных областях образовался ряд научных дисциплин: астрофизика, геофизика, биофизика, агрофизика, химическая физика; развились физико-технические науки: теплофизика, электрофизика, радиофизика, металлофизика, прикладная оптика, электроакустика и др.

Такой раздел физики, как механика, в 19 веке выделился в самостоятельную науку со своими специфическими методами и областями применения. Современная механика, охватывающая механику точки и системы точек, теорию упругости, гидродинамику и аэродинамику, составляет основу учения о механизмах, о прочности и устойчивости сооружений, основу авиации и гидротехники.

Рассмотрим более подробно некоторые важнейшие разделы современной физики.

Физика элементарных частиц. Ее основной проблемой было и остается исследование материи на уровне элементарных частиц. Не все теоретические положения этого раздела физики получили прямое подтверждение экспериментами. Обширный экспериментальный материала до сих пор не обобщен. Существуют только попытки построения теории, объединяющей все виды взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное.

Физика ядра. В 30-х годах была создана протонно-нейтронная модель ядра, был достигнут большой прогресс в понимании структуры ядер и достигнут большой успех в практическом применении ядерных реакций. Одна из важнейших задач в этой области — решение проблемы управляемого термоядерного синтеза. Работы в этом направлении ведутся объединенными усилиями исследователей из ряда стран.

Астрофизика. Развитие физики элементарных частиц и атомного ядра позволило приблизиться к пониманию таких сложных проблем, как эволюция Вселенной на ранних стадиях ее развития, эволюция звезд, образование химических элементов. Однако, несмотря на впечатляющие достижения современной астрофизики, остается неясным, каково строение материи при огромных плотностях внутри нейтронных звезд и «черных дыр». Невыяснена природа квазаров и причина вспышек сверхновых звезд. В целом, можно считать, что положено только начало решению проблемы эволюции Вселенной.

Оптика и квантовая электроника. На фундаменте квантовой теории излучения, заложенной А.Эйнштейном, возникла новая наука — квантовая электроника. Успехи в этой области связаны, в первую очередь с созданием сверхчувствительных приемных систем и принципиально новых источников света — лазеров или оптических квантовых генераторов. Создание лазеров дало жизнь новому разделу оптики — нелинейной оптике. Практически строгая монохроматичность лазерного излучения позволяет получить объемное изображение объекта — голограмму. Ведутся работы по использованию лазеров в управляемых термоядерных реакциях. Развитие этой области связано с дальнейшим повышением мощности лазеров и с расширением диапазона рабочих частот. Сейчас стоит задача создания рентгеновских и гамма-лазеров.

Физика плазмы. Важность изучения плазмы связана с двумя обстоятельствами. Во-первых, в плазменном состоянии находится подавляющая часть вещества Вселенной. Во-вторых, именно в высокотемпературной плазме имеется возможность осуществить управляемую термоядерную реакцию. Получение таких реакций позволит дать человечеству практически вечный экологически чистый источник энергии. Эта проблема очень актуальна, поскольку уже в ближайшее время человечество столкнется с проблемой энергетического голода.

Физика твердого тела. Пожалуй, ни один из разделов физики не имеет стольких ответвлений в прикладные области, как этот. Прогресс в компьютеростроении целиком базируется на достижениях физики твердого тела. Туннельный эффект — явление из области квантовой физики, которое заключается в способности элементарных частиц проникать сквозь барьер, который классическая частица не может пройти в принципе. На основе туннельного эффекта созданы специальные приборы — туннельные микроскопы, которые позволяют наблюдать отдельные атомы. Прогресс в этой области зашел так далеко, что коллективу сотрудников фирмы IBM удалось написать название фирмы буквами, размером всего в пять атомов по высоте. По-видимому, это самая эффектная реклама в мире. Размер этих букв во столько же раз меньше букв, написанных Левшой на подкове блохи, во сколько песчинка меньше Эйфелевой башни. Сверхпроводимость — особое состояние некоторых веществ, открытое достаточно давно. Оно заключается в том, что при температурах порядка 5~20⁰К электрическое сопротивление совершенно исчезает. Ток может циркулировать в таком проводнике годами. В настоящее время синтезированы материалы, в которых сверхпроводимость возникает при температурах 100~150⁰ К. Такие материалы могут широко использоваться в науке и технике.

studfile.net