Представьте, что вы встретились с первобытным человеком!
И как бы вы ему объяснили, что такое колесо? А гвоздь? Молоток? Поэтому для всех ученых, инженеров и обычных людей нужен один язык, или правильная ТЕРМИНОЛОГИЯ. На прошлом занятии мы познакомились с понятием физического явления. Давайте вспомним некоторые примеры: снегопад, растворение сахара в чае, распространение запаха в воздухе и др.
КАК ИЗУЧАЮТ ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ?
Все природные явления протекают согласно определённым правилам — законам природы. Физика открывает и изучает эти закономерности, стремясь обобщить полученные результаты, распространив их на широкий круг явлений. Полученные формулировки называют законами физики. В этом состоит цель физики как науки.
Учёные познают окружающий мир различными способами, которые принято называть методами научного познания. Среди их разнообразия рассмотрим характерную цепочку, включающую наблюдение явлений, выдвижение гипотезы, проведение эксперимента и установление закономерностей (законов)
НАБЛЮДЕНИЕ - это изучение явлений в естественных условиях, без вмешательства человека в их ход.
Наблюдения проводят несколько раз, чтобы получить более полную картину. Наблюдения позволяют нам накапливать факты — результаты наблюдений: например, размеры тени изменяются в течение дня, после лета наступает осень.
Для обобщения таких фактов или их объяснения выдвигается гипотеза.
ГИПОТЕЗА — это предположение, вероятно истинное, описывающее некоторые особенности наблюдаемого явления.
Чтобы успешно изучать явления природы и находить закономерности, недостаточно только наблюдать и регистрировать наблюдения, хотя множество знаний человечество получило именно этим путём. Знания также добывают, когда ставят опыты или эксперименты и проводят при этом запланированные измерения.
ЭКСПЕРИМЕНТ (ОПЫТ) — метод познания, при котором физическое явление изучают в специально созданных условиях.
Если проведённые эксперименты противоречат выдвинутой гипотезе, то её признают ложной и отвергают. Гипотезам, многократно подтверждённым экспериментом, дают статус научных знаний и право называться физическими закономерностями (законами).
Например, многократное измерение температуры воздуха в жаркий день на разном расстоянии от водоёма позволит выдвинуть или подтвердить гипотезу, что в жару у воды прохладнее. Если поднести магнит к различным телам, можно выяснить, что он притягивает к себе не всякий предмет.
Измерение времени, за которое определённое количество сахара полностью растворяется в воде при различных температурах, позволит выдвинуть гипотезу, что в горячей воде сахар растворяется быстрее, чем в холодной.
Физический закон обычно можно записать в виде формулы, которая будет называться математической записью физического закона.
Таким образом, алгоритм изучения физических явлений может быть следующим:
Наблюдение — накопление фактов — гипотеза —
эксперимент — закономерность (закон).
Нередко гипотеза существует лишь до тех пор, пока новые экспериментальные факты её не опровергнут. Это заставляет учёных возвращаться к предыдущему шагу — формированию новой гипотезы.
Итак, к любому новому знанию идем по следующему пути.
Давайте посмотрим видео и на его основе пройдем путь научного познания, сформулировав итоги наблюдения, гипотезу, опишем эксперимент и сделаем вывод.
Изучая законы природы, физики постоянно сталкиваются с её многообразием. На всех стадиях наблюдений и опытов проводится анализ полученных результатов, выбирается главное, отбрасывается лишнее. В итоге вместо реального объекта исследования во всём его многообразии может быть создана его более доступная упрощённая схема — модель. Метод познания, который базируется на замене реального объекта его моделью и дальнейшем её изучении, чтобы получить знания о реальном объекте, называется моделированием.
Например, компьютерная модель нашей Галактики помогает исследовать процессы в реальных галактиках.
Самая простая модель в физике — точка. В случаях, когда размерами и формой физических тел можно пренебречь, применяют эту модель.
Например, самолёт летит из Москвы в Лондон, и необходимо рассмотреть его движение. Размеры самолёта намного меньше пройденного им расстояния, и, если нас не интересуют подробности пилотирования, эти размеры можно не учитывать, приняв самолёт за точку. Но когда необходимо рассмотреть движение воздушных потоков относительно крыльев самолёта, пренебречь размерами крыльев не получится. В этом случае нет возможности поставить реальный эксперимент. Так, например, форма и обтекаемость самолетов последнего поколения вначале моделируются на компьютере, потом строится макет для изучения в аэротрубе, который испытывается, а уж потом экспериментальные натурные испытания.
Домашняя лабораторная работа
Из наблюдений известно, что на ветру белье сохнет быстрее. Запишите гипотезу, проделайте эксперимент с помощью домашних бытовых приборов, сформулируйте вывод.
Подготовьтесь к тесту по теме:
В какой последовательности происходит процесс научного познания мира?
А. Предположения → наблюдение → эксперименты.
Б. Наблюдение → эксперименты → предположения.
В. Наблюдение → предположения → эксперименты.
Что исследует физика?
А. Явления.
Б. Эксперименты.
В. Законы.
С чего начинается научный метод познания?
А. С предположения.
Б. С наблюдения.
В. С экспериментов.
Какое из предположений может быть принято в качестве научной гипотезы?
А. То, которое может быть проверено на опыте.
Б. Любое.
В. То, которое может быть математически обосновано.