Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. И так мы начинаем анонсированный на этой лекции курс по физики.
Термин физика ввел в оборот один из величайших древнегреческих мыслителей Аристотель, живший в IV в до н.э. Термин "фюзис" - в переводе с древнегреческого означает "природа". В русский язык слово "физика" ввел великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов, когда перевел учебник физики с немецкого языка.
Главная задача физики - познать законы природы, свойства различных веществ и поставить их на службу человеку. Также можно сказать, что задача физики открывать и изучать новые законы, которые связаны с различными физическими явлениями происходящими в природе. Сделать неизвестное - известным. Превратить незнания в знания.
А как говорил великий А.Эйнтштейн: "Радость видеть и понимать - есть самый прекрасный дар природы.
Физика - это наука которая имеет давнюю историю.
- Начальные представления в ней о строении вещества были выдвинуты жившим в 460 - 370 годах до нашей эры мыслителем Демокритом.
- Теорию об устройстве мира разработал живший в 341 - 270 годах до н.э. Эпикур. Согласно его учению все вещества состоят из невидимых, неделимых частиц - атомов, которые находятся в непрерывном движении.
- Архимед был одним из величайших ученых Древней Греции. Он занимался изучением законов действия рычагов. "Дайте мне току опоры, и я поверну Землю". И в этом ученый не преувеличивал, а точно это высчитал. Архимед первым понял как меняется давление в жидкостях в зависимости от глубины, рассмотрел условие плавание тел.
- В средние века (в темные века в Европе) изучение физики переместилось на восток. Изучением физики занимались такие великие средневековые азиатские ученые, как Абу Рейхан Беруни, Авиценна, Хорезми. Например, Беруни рассчитал радиус Земли. Авиценна, хоть он и был отцом медицины от него также осталось много трудов по механическому движению. После Хорезми, так же осталось множество трудов по математике и астрономии.
- Дальнейшее развитие физика получила в Европе. Польский ученый Николай Коперник впервые правильно описал строение Солнечной системы. Но принять это учение в те времена было не легко, так как наука в то время "конкурировала" с религией за право объяснить устройство мира.
- Итальянский ученый Галилео Галилей и немецкий ученый Иоган Кеплер экспериментами и расчетами подтвердили учение Коперника. Первым ученым, наблюдавшим небесные тела в телескоп, тоже был Галилей.
- Большой вклад в развитие физики внес английский ученый Исаак Ньютон. Он сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, создал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики
- В XX веке были сделаны такие великие открытия, в результате которых появилась возможность использовать атомную энергию. Человек смог выйти в космос. Широко известны имена таких физиков, как: А.Эйнштейн, В.Рентген, Дж.Томсон, М.Планк, Э.Резерфорд, Н.Бор, А.Иоффе, С.Вавилов, Л.Ландау, Луи де Броиль, Ж.Алферов и др.
Резюмируя краткую историю развития физики, стоит отметить, что, конечно же, развитие физики не всегда шло гладко: в какие-то времена было много открытий, в каких-то мало, но человек всегда преодолевал трудности и шел вперед.
При изучении природы физика использует определенные методы, о которых будет рассказано далее.
А теперь давайте порассуждаем:
Занимается ли физика, например, вопросами роста растений? Наверное, нет. А можно ли тогда привести пример, чем может заниматься физика? Например, рассчитывает объем стакана. Расчётами скорее занимается математика, а вот измерением объема стакана, действительно занимается физика".
Таким образом, измерение размеров каких-то тел относится к области физики.
Все что нас окружает относится к природе, которая делится на живую и не живую природу. А чем отличается стакан от цветка? Стакан - объект неживой природы. А цветок - живой. Таким образом, можно сказать, что физика занимается изучение неживой природы. Давайте еще раз ниже повторим и выделим отдельно.
Физика - наука о неживой природе. А вот изучением живой природы занимается биология. Поэтому можно сказать, что физика, как наука о не живой природе, тесно связана с другими науками о природе. Ниже приведем схему связи физики с другими науками о природе.
Все выше перечисленные науки так же как и физика занимаются изучением природы, так в чем же разница физики с другими науками. Разница в том, что все эти науки пользуются законами физики. Так например в географии, мы пользуемся законами физики, что бы объяснить, например, климат, образование ветров и течение рек. В астрономии мы пользуемся законами физики, чтобы объяснить строение и движение космических тел.
Так что же в не живой природе изучает физика? В окружающем мире с телами и веществами постоянно происходят изменения, называемые явлениями, так вот в не живой природе физика занимается изучением явлений.
А что такое явление? Это то, что что-то происходит. А что значит, что что-то происходит? Например, может происходит процесс изменения. Если открыть пьесу "Горе от ума" явление второе под названием "Входит Чацкий". Что это значит? Что, Чацкого не было и тут он появляется на сцене. Что произошло? Произошло изменение т.е явление. Явление - это изменение. Если привести пример различных явлений, то таяние льда, кипение воды, падание тела на Землю, ветра, грозы и т.д - все это является различными явлениями, пока мы не будем уточнять какими.
Но, уточним, что
Физика занимается изучением явлений (изменений) в неживой природе.
А где эти явления происходят? В природе. А что такое природа? Это то, что вокруг нас. А как можно одним словом, кроме слова природа назвать все то, что нас окружает? Вселенная. Наука изучает явления в неживой вселенной. А чем наполнена вселенная? Материей, т.е все то, что составляет вселенную называется материей.
До нашего рождения материя существовала? Конечно. А если не проводится изучение материи, она существует? Да. Т.е можно сказать, что материя существует объективно. Это объективная реальность, которая не зависит от того наблюдаем мы за ней или нет, существуем ли мы или не существуем. Что же из себя представляет материя? Оказывается материя существует в двух видах: вещество и поле. Представим ниже это деление на схеме.
Вещество - это вид материи материи, который можно пощупать, его можно воспринимать с помощью органов чувств. Например обычный мел сделан из вещества - "углекислый кальций". Мел можно понюхать, пощупать. Вода - это вещество - ее можно увидеть. Воздух, например, мы не можем видеть. Так что воздух - это не вещество? Нет, воздух -это вещество. Тогда как его можно ощутить? Подуть, при этом образуется ветер - движущийся воздух. Таким образом, воздух тоже вещество. По состоянию веществ бывают твердые, жидкие и газообразные вещества.
- Твёрдые вещества - вещества имеющие определённую форму, их можно взять руками. К ним относятся: золото, железо, пластмасса, мел, сахар, соль, крахмал и др.
- Жидкие вещества - текучие вещества принимающие форму сосуда, в котором находятся. К ним относятся: ртуть,вода, спирт, уксус, молоко и др.
- Газообразные вещества - вещества не имеющие постоянной формы и стремящиеся заполнить сосуд полностью. К ним относится воздух, который состоит из нескольких газообразных веществ, кислород, углекислый газ, природный газ и др.
В XIX веке был открыт еще один вид материи "поле".
Поле невозможно воспринимать непосредственно с помощью органов чувств, поэтому его открыли только в XIX веке. Более того, ученый который предположил что существует такой вид материи, как поля, не сразу опубликовал результаты своих трудов англичанин Майкл Фарадей, потому что он понимал, что наука еще не дошла до такого уровня, что бы воспринять идею поля. Он написал письмо, на конверте, которого написал "вскрыть попозже". Внутри в письме были изложены идеи электромагнитного поля.
Если взять ограниченную область пространства, заполненную веществом, то такая область будет называться телом
Например, мел - это область пространства, заполненная углекислым кальцием. Кроме мела веществами являются сталь, стекло, вода, резина и т.д. Таким образом, запишем определение:
Область пространства занятая веществом называется телом.
Стоит понимать, что из одного и того же вещества могут состоять самые различные тела. Т.е тело и вещество - это разные понятия. И их обязательно стоит различать. Например, вода - это вещество, а капля воды - это уже физическое тело.
Физические тела подразделяются на :
- Твёрдые тела: камень, крупинка соли, автомобиль, плитка шоколада.
- Жидкие тела: вода в стакане или в пруду. Жидкие тела не имеют собственной формы, а принимают форму той ёмкости, в которой находятся.
- Газообразные тела: воздух в помещении или в воздушном шарике. Газообразные тела не имеют своей формы, но всегда заполняют весь объём той ёмкости, в которой находятся.
А также
- Природные тела: валун.
- Тела, созданные человеком: ложка, настольная лампа и т.д.
Физические тела могут иметь различный объем и форму. На картинках ниже приведем примеры тел имеющие различные формы и объемы.
Давайте посмотри на картинку ниже и попробуем ответить на вопрос чем же могут отличаться физические тела?
Как мы видим два тела, представленные на картинки: деревянный кубик и стакан отличаются друг от друга как веществом из которого они сделаны (дерево и стекло), так формой и объемом.
Далее... На свете все время происходят изменения. Эти изменения происходят с полями, веществами, телами. Такие изменения называются явлениями. Давайте запишем определения термина явления.
Изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем мире, называются явлениями
Т.е явления - это процессы изменения происходящие в неживой природе.
Но стоит различать два понятия - явления в неживой природе и физическое явление. Выше мы приводили примеры различных явлений без указания какие это явления, явления неживой природы или физические явления. Давайте теперь классифицируем эти явления и ниже рассмотрим один из примеров природного явления:
- природные явления: ветер, молния, дождь и т.д.
- физические явления: таяние льда, кипение воды, падение тела на Землю
Таким образом физика на первоначальном этапе оперирует тремя основными физическими терминами: физическое явление, физическое тело и вещество.
А теперь рассмотрим такой пример, природного явления, как молния
Молния - во время молнии происходит много чего. Во время молнии мы: видим вспышку, слышим гром, в молнии наблюдается высокая температура, электроника может выйти из строя. Приведем для наглядности схему ниже.
Т.е у такого явления, как молния, множество различных проявлений. И чем же в этом случае хороша физика? Если бы физики не смогли сделать, то что сделали с явлением молния, то тогда бы природа была бы не познаваемой. Так, что же такого смогли сделать физики? Физики сложное явление природы смогли "разложить по полочкам". И эти "полочки" называются физическими явлениями. Т.е молния - это явление природы. А наблюдаемые при этом явления - это физические явления. Теперь давайте опишем наблюдаемые физические явления.
Так же стоит отметить, что сама молния формируется за счет того, что происходит движение туч, которое описывается простейшим физическим явлением - механическим движением.
Смотря на схему, приведенную выше стоит отметить, что тот же выше упоминаемый физик Макл Фарадей заметил, что существует теснейшая взаимосвязь, поэтому в настоящее время говорят не отдельно об электрических и магнитных явлениях, а об электро-магнитных явлениях.
Таким образом, любые превращения вещества изменение его свойств без изменения состава вещества называется называется - физическими явлениями.
- К механическим явлениям относятся любые формы движения: движение поезда, движение автомобиля, полет самолета, движение людей или животных.
- К тепловым явлениям, например, относится парообразование, таяние, кипение или плавление различных веществ
- К электрическим явлениям относятся: гром, молния, либо сварка, так же работа всех электрических приборов.
- К звуковым явлениям относятся все явления в которых тела способны издавать звуки. Например, радио, телевизор, телефоны, любые музыкальные инструменты или звуки природы.
- К магнитным явлениям относятся движение стрелки компаса или эффект того, что магнит может притягивать к себе различные металлические предметы. Например, некоторые современные поезда работают с использованием магнитных явлений.
Т.е физики научились сложное явление природы раскладывать по полочкам и представлять их как совокупность множества параллельно происходящих физических явлений и каждый вид этих явлений изучает свой раздел физики
Когда физики проникли вглубь вещества и выяснили, что вещество состоит из молекул, молекулы состоят из атомов, а у атомов сложная структура, то появились еще другие разделы физики, которые занимаются описание этих элементов: "атомная физика", "ядерная физика" и "физика элементарных частиц". Это очень необычные разделы физики, так как мир атома нельзя описать теми же законами, которыми описываются разделы "классической физики", например движение автомобиля или другие механические движения.
Таким образом, если кратко резюмировать, то физика - это наука явлениях неживой природы. Эти явления мы называем явления природы. Эти явления очень разнообразны, но физики научились эти явления раскладывать на части, анализировать и рассматривать уже не явление природы в целом, а отдельные его части : световые (оптика), звуковые (акустика), тепловые (термодинамика) и т.д.
Все перечисленные выше разделы физики последовательно будут рассматриваться далее от простого (механика), до самого сложного (физикой элементарных частиц). Физику элементарных частиц в школьном курсе физики, конечно, не так подробно рассматривают, так как это уже больше задача университетского курса физики, но тем не менее кое-какие общие моменты физики элементарных частиц мы будем рассматривать в дальнейших статьях.
Физические явления очень разнообразные и задача физики разложив их по полочкам объяснить каждое из этих явления т.е почему оно происходит. Как там "цепляются эти шестеренки в природе", благодаря чему происходит то или иное явление.
Следующий шаг это умение описать конкретное явление на количественном уровне т.е предсказать, что получится даже если не производить опыт какой-то опыт, а просто использовать язык математики. Для этого необходимо знать законы физики, о которых мы поговорим немного позже.
Некоторые явления, на первый взгляд, объяснить невозможно, но далее в видео приведем примеры часть из которых объяснить довольно просто, а некоторые воспринимаются как "чудо".
В конце лекции для закрепления пройденного материала я вам предлагаю заполнить несколько таблиц.
Первая таблица в которой указаны в столбцах такие физические термины, как: физическое тело, вещество и физическое явление, а ниже приведены слова или словосочетания, которые необходимо расположить согласно их принадлежности к тому или иному физическому термину.
Книга, водопад, масло, луна, таяние, эхо, подводная лодка, глина, капля воды, резина, гроза, свинец, гром, рельсы, пурга, алюминий, рассвет, буран, Луна, спирт, ножницы, ртуть, снегопад, стол, медь, вертолет, нефть, кипение, метель, выстрел, наводнение.
Вторая таблица в которой указаны физические явления, а ниже представлены действия, которые отражают то или иное физическое явление. Необходимо расставить действия по виду физического явления.
Шар катится, свинец плавится, холодает, слышны раскаты грома,снег тает, звезды мерцают, вода кипит, наступает рассвет, эхо, плывет бревно, маятник часов колеблется, облака движутся, гроза, летит голубь, сверкает молния, шелестит листва, горит электрическая лампочка.
Давайте подведем итог этой лекции. На этой первой лекции мы начали изучения такой науки как "физика". Дали ее определение и узнали ее главную задачу. Произвели краткий экскурс в истории физики. Узнали, что физика - это наука, которая занимается изучением не живой природы, установили взаимосвязь физики с другими науками, как о живой, так и не живой природе. Ввели понятие "явление природы", как предмет изучения физики. Связали понятие природы со Вселенной. Узнали из чего все состоит во Вселенной: вещества и поля и дали их определение. Так же ввели понятие "тело" и на примерах определили его отличие от понятия "вещества" и как эти понятия между собой связаны. Поговорили о форме и объеме тел, как эти понятия так же связаны между собой. Далее более подробно рассмотрели понятия"явление природы" и "физическое явление". На примере схемы разобрали, что такое природное явление и как это явление можно разбить на составные части, далее отдельным природным явлениям мы поставили в соответствие уже физические явления, которые эти природные явления описывают. Далее уже для физических явлений мы определили те разделы физики, которые занимаются изучением этих явлений. В конце лекции мы на трех опытах продемонстрировали различные физические явления и их проявления и получили практическое задание на определение терминов, введенных в этой лекции.
На этом все. Эту лекцию заканчиваем.
Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.