- Что изучает физика
- Некоторые физические термины
- Наблюдения и опыты
- знать предмет изучения физики; понятия: физическое явление, тело, вещество и материя; источники физических знаний
- уметь приводить примеры физических явлений; отличать физические тела от веществ; объяснять, в чём заключается отличие между наблюдениями и опытами
- Что изучает физика?
- Чем отличаются физические явления от химических?
- Что такое материя?
Что изучает физика
Физика — это одна из древнейших наук о природе. Термин «физика» был введён ещё в IV в. до нашей эры древнегреческим учёным по имени Аристотель. Зарождение физики как самостоятельной науки началось в XVI в. и связано с трудами Галилео Галилея и его учеников. В России термин «физика» получил распространение благодаря Михаилу Васильевичу Ломоносову (1711–1765), издавшему первый учебник по физике, переведённый с немецкого языка.
Все окружающие нас тела с течением времени претерпевают те или иные изменения. Кусочек рафинада, брошенный в горячий чай, растворяется в нём. Чай в кружке со временем охлаждается, а, если оставить его на длительное время в проветриваемом помещении, жидкость со временем испарится.
Изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем мире, называются явлениями.
Физика объясняет только те явления, которые происходят без изменения внутреннего состава вещества: распространение звука, падение подброшенных предметов на землю, отражение света в зеркале и другие.
Физические явления — это любые превращения вещества или проявления его свойств, происходящие без изменения состава вещества.
Рис. 1. Пример физических явлений
Можно выделить несколько подгрупп физических явлений: механические, тепловые, электромагнитные и атомные. К механическим явлениям можно отнести полёт птицы, движение машины, поднятие груза на высоту, вращение Земли вокруг Солнца. Примерами тепловых явлений можно назвать нагревание аккумулятора или зарядного устройства, таяние льда, кипение жидкости и др. Примерами электромагнитных явлений считаются магнетизм, радиосвязь, передача электроэнергии, все световые явления, молния и полярное сияние. Атомные явления встречаются в ядерной и термоядерной энергетике, в квантовой физике и в процессах, происходящих внутри звёзд.
Главная задача физики состоит в том, чтобы на основании изучения частных явлений открывать общие законы, позволяющие описать физические явления, наблюдаемые в природе. Например, изучение движения различных предметов, падающих на землю, позволило установить, что все тела падают под действием силы притяжения Земли и в процессе движения имеют одинаковое ускорение.
Физика тесно связана с другими науками, изучающими природные явления, к ним относятся химия, биология, география, астрономия и другие. Развитие перечисленных наук невозможно без применения законов физики. Например, в биологии для понимания принципа работы органов чувств человека необходимо знание физических свойств света и звука, в астрономии физические законы применяются для описания движения небесных тел.
Прежде чем приступить к непосредственному изучению физических явлений, введём некоторые термины, которыми оперирует физика.
Некоторые физические термины
Рис. 2. Физические тела
Все окружающие нас предметы, имеющие свою форму и объём, называются физическими телами или просто телами. Простой карандаш, алюминиевая ложка, капля масла, Луна — всё это примеры физических тел. На рисунке 2 представлены тела, имеющие одинаковый объём, но разную форму: восковая свеча и фигурка, слепленная из данного воска. На рисунке 3 показаны Луна и футбольный мяч — тела, имеющие одинаковую форму, но разный объём.
Рис. 3. Физические тела
Все физические тела состоят из различных веществ. Восковая свеча — это физическое тело, воск — это вещество. Капля масла — это физическое тело,
а масло — это вещество. Примерами веществ служат стекло, дерево, алюминий, золото, воздух, вода, масло и другие.
Все тела и вещества, находящиеся во Вселенной, являются различными формами материи.
Материя — это всё, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания: небесные тела, растения, животные, вещества и др.
Свет, звук, радиоволны, рентгеновское и инфракрасное излучение — всё это виды материи, существующие несмотря на то, что мы не можем обнаружить их с помощью осязания.
Наблюдения и опыты
Рис. 4. Наблюдение за небесными телами
Наблюдение является важнейшим источником знаний в области физики (рис. 4). Наблюдение за движением звёзд и планет позволило людям определить и описать траектории движения многих небесных тел задолго до изобретения телескопа и открытия законов движения планет. Понятно, что для изучения и описания того или иного физического явления необходимо наблюдать его множество раз.
Другим, более практичным источником знаний являются опыты (эксперименты). Главное отличие наблюдений от опытов заключаются в том, что последние осуществляются по определённому, заранее обдуманному плану и с определённой целью. Цель опыта обычно состоит в том, чтобы подтвердить или опровергнуть гипотезу — предположение о том, как протекает изучаемое явление.
Анализ наблюдений и опытов позволяет учёным открывать законы, по которым протекают все природные явления. Таким образом, открытию того или иного закона предшествуют следующие шаги: наблюдение физического явления, формулирование гипотезы, проведение эксперимента, подтверждающего или опровергающего выдвинутую физическую теорию, и анализ полученных результатов.
Эксперименты позволяют установить общие черты между различными физическими явлениями, выявить связь между ними и закономерности их протекания. Совокупность полученных знаний позволяет сформулировать физическую теорию, которая даёт возможность не только дать объяснение наблюдаемым процессам, но и предсказать другие физические явления. Ярким примером является предсказание Д. И. Менделеевым существования неизвестных на тот момент химических элементов, благодаря открытому им периодическому закону.
Итоги
Физические явления — это любые превращения вещества или проявления его свойств, происходящие без изменения состава вещества.
К физическим явлениям относятся механические, электрические, магнитные, тепловые, звуковые и световые явления.
Материя — это всё, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания: небесные тела, растения, животные, вещества и др.
Источником знаний в области физики являются наблюдения и опыты.
Контрольные вопросы
1. Приведите примеры физических тел. Из каких веществ они состоят?
2. Приведите примеры механических, электрических, магнитных, тепловых, звуковых и световых физических явлений.
3. Чем наблюдения отличаются от опытов?
