Исследовательская работа физика вокруг нас. Для всех и обо всем
Королев Илья
физика во всем, физика везде, физика во всем.
Скачать:
Предварительный просмотр:
«Физика вокруг нас»
Выполнил ученик 10 «Б» класса МОУ СОШ №3 им.В.Н. Щёголева
Королёв Илья
План работы:
- Физика. Понятие.
- История.
- Физика в природе.
- Физика в медицине.
- Физика и литература.
- Физика и искусство.
- Вывод.
Физика. Понятие.
Фи́зика (от др.-греч. φύσις «природа») - область естествознания, наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания.
Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности - Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. 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 русский язык слово «физика» было введено Михаилом Васильевичем Ломоносовым, когда он издал первый в России учебник физики в переводе с немецкого языка. Первый русский учебник под названием «Краткое начертание физики» был написан первым русским академиком Страховым.
В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё 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 ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.
История
Одна из главных особенностей человека - способность (в определённой мере) предсказывать будущие события. Для этого человек строит мысленные модели реальных явлений (теории); в случае плохой предсказательной силы модель уточняется или заменяется на новую. Если создать практически полезную модель явления природы не удавалось, её заменяли религиозные мифы («молния есть гнев богов»).
Средств для проверки теорий и выяснения вопроса, какая из них верна, в древности было крайне мало, даже если речь шла о земных каждодневных явлениях. Единственная физическая величина, которую умели тогда достаточно точно измерять - длина; позже к ней добавился угол. Эталоном времени служили сутки, которые в Древнем Египте делили не на 24 часа, а на 12 дневных и 12 ночных, так что было два разных часа, и в разные сезоны продолжительность часа была разной. Но даже когда установили привычные нам единицы времени, из-за отсутствия точных часов большинство физических экспериментов были просто невозможно провести. Поэтому естественно, что вместо научных школ возникали полурелигиозные учения.
Преобладала геоцентрическая система мира, хотя пифагорейцы развивали и пироцентрическую, в которой звёзды, Солнце, Луна и шесть планет обращаются вокруг Центрального Огня. Чтобы всего получилось священное число небесных сфер (десять), шестой планетой объявили Противоземлю. Впрочем, отдельные пифагорейцы (Аристарх Самосский и др.) создали гелиоцентрическую систему. У пифагорейцев возникло впервые и понятие эфира как всеобщего заполнителя пустоты.
Первую формулировку закона сохранения материи предложил Эмпедокл в V веке до н. э.:
Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, уничтожиться.
Позже аналогичный тезис высказывали Демокрит, Аристотель и другие.
Термин «Физика» возник как название одного из сочинений Аристотеля. Предметом этой науки, по мнению автора, было выяснение первопричин явлений:
Так как научное знание возникает при всех исследованиях, которые простираются на начала, причины или элементы путём их познания (ведь мы тогда уверены в познании всякой вещи, когда узнаём её первые причины, первые начала и разлагаем её впредь до элементов), то ясно, что и в науке о природе надо определить прежде всего то, что относится к началам.
Такой подход долго (фактически до Ньютона) отдавал приоритет метафизическим фантазиям перед опытным исследованием. В частности, Аристотель и его последователи утверждали, что движение тела поддерживается приложенной к нему силой, и при её отсутствии тело остановится (по Ньютону, тело сохраняет свою скорость, а действующая сила меняет её значение и/или направление).
Некоторые античные школы предложили учение об атомах как первооснове материи. Эпикур даже полагал, что свобода воли человека вызвана тем, что движение атомов подвержено случайным смещениям.
Кроме математики, эллины успешно развивали оптику. У Герона Александрийского встречается первый вариационный принцип «наименьшего времени» для отражения света. Тем не менее в оптике древних были и грубые ошибки. Например, угол преломления считался пропорциональным углу падения (эту ошибку разделял даже Кеплер). Гипотезы о природе света и цветности были многочисленны и довольны нелепы.
Физика в природе
Конечно, ядерные взрывы, источники энергии, "беспредел" компьютеров и лазеров, создание новых материалов показывают, что круг интересов учёных простирается далеко за рамки "осколков позапрошлого века". Однако шаржированный образ учёного, да и всей науки - живуч. Хотя мало что может быть столь далеко от истины, как картина, созданная впечатлительным и горячим поэтом. Даже когда Маяковский писал свой стих, в науке и вокруг неё разыгрывались драмы вполне шекспировского масштаба. Чтобы меня правильно поняли, отмечу, что вопрос "Быть иль не быть" в применении к человечеству а не отдельному человеку, пусть и весьма значительному, был впервые поставлен именно в благодаря физикам и на основе достижений физики.
Это совсем не случайно, что уже примерно три века прошли под знаком этой науки. Люди, занятые ею, открывали и открывают фундаментальные законы природы, определяющие строение и движение материальных объектов в огромном диапазоне расстояний, времёни и масс. Диапазоны эти грандиозны - от малых, атомных и субатомных, до космических и Вселенских.
Конечно, это не физики сказали "Да будет свет", но именно они выяснили его природу и свойства, установив отличие от тьмы, и научились ими управлять.
В процессе своей работы физики, в решающей мере крупнейшие из них, выработали определённый стиль мышления, главными элементами которого является готовность полагаться на хорошо проверенные фундаментальные законы и способность в сложном природном, да и общественном, явлении выделить основной элемент, по возможности наиболее простой, что позволяет понять само рассматриваемое сложное явление.
Эти особенности подхода позволяют физикам весьма успешно заниматься проблемами, нередко лежащими далеко за рамками их узкой специализации.
Уверенность в единстве законов природы, основанная на обширном опытном материале, уверенность в их справедливости в сочетании с ясным пониманием ограниченной области применимости уже открытых законов, толкает физику вперёд, за границу неизвестного сегодня.
Физика - наука сложная. Она требует огромных интеллектуальных усилий от людей, которые ею занимаются. Она абсолютно несовместима с любительством. Помню, как по окончании Университета и Кораблестроительного института в 1958 г., я стоял на распутье - куда идти дальше. И мой отец, очень далёкий от науки, спросил меня, смогу ли я вернуться к инженерии после десятка лет занятий физикой. Мой ответ был безоговорочное "да". "А в физику после десяти лет инженерии?", - спросил он. Моё "нет" и определило дальнейший выбор, о котором не жалел и не жалею ни секунды.
Сложность физики и важность полученных ею результатов, позволяющих создать картину мира и стимулирующей распространение её идей далеко за рамки самой этой науки, определяют общественный интерес к ней. Приведу некоторые из таких идей, в порядке поступления. Это научный (не умозрительный!) атомизм, открытие электромагнитного поля, механическая теория теплоты, установление относительности пространства и времени, понятие расширяющейся Вселенной, квантовые скачки и принципиально, не из-за погрешности, вероятностная природа физических процессов, в первую очередь, на микро-уровне, великое объединение всех взаимодействий, установление существования непосредственно не наблюдаемых субатомных частиц - кварков.
Тут то и появляются популярные книги, которые призваны не учить физике начинающих, а пояснить её интересующимся. Есть и другая цель популярных книг, особо известной среди которых для людей моего поколения является "Занимательная физика" Якова Перельмана, не родственника М. Е. Перельмана. Я имею в виду демонстрацию того, сколь многое в повседневной жизни, привычной для нас технике и технологии, можно качественно понять, основываясь лишь на уже хорошо известных фундаментальных законах физики, в первую очередь - законах сохранения энергии и импульса, и уверенности, что они универсально применимы.
Объектов применения законов физики великое множество. Почему не стоит лить воду в кипящее масло, почему мерцают звёзды на небе, почему закручивается вода, вытекая из ванной, почему щёлкает кнут и зачем возница раскручивает его над головой, чтоб усилить звук щелчка, почему когда-то норовили спрыгнуть с рельсов паровозы, но никогда не делают этого электровозы? А почему грозно ревёт приближающийся самолёт, а, удаляясь, он переходит на фальцет, и почему танцовщики или фигуристы начинают вращение, широко распахнув "объятия", но затем стремительно прижимают руки к телу? Таких "почему" встречает каждого в повседневной, не говоря уже о не повседневной, жизни великое множество. Их полезно учиться видеть, тренировать себя на поиск непонятного.
Книги М. Е. Перельмана содержат рекордное количество подобных вопросов "почему?" (более пятисот), дают им ответы, в большинстве случаев - однозначно правильные, иногда - зовущие к дискуссии, изредка - скорее всего неверные, провоцирующие несогласие. Есть и вопросы, на которые у науки на сегодняшний день простого и общепринятого ответа нет. Значит, у читателя есть простор для интенсивной интеллектуальной работы.
Попутно автор объясняет общеизвестное для профессионалов, но вызывающее столь сильное недоумение у посторонних. Именно, автор подчёркивает операционный характер многих определений в такой общепризнано точной науке, как физика. Профессионалам известно, что даже наиболее фундаментальные из понятий, которыми оперирует физика, такие как время и энергия, пространство и импульс уточняются по мере развития самой науки.
Даже вакуум, когда-то бывший аналогом абсолютной пустоты, отсутствия чего бы то ни было в самоочевидном "пустом" пространстве, со временем "оброс" отнюдь нетривиальными чертами, из примитивного став сложнейшим объектом изучения. Универсальность физического подхода диктует сходное отношение к определениям нетривиальных понятий и в других областях, весьма далёких от физики.
Читать упомянутые книги М. Е. Перельмана интересно и профессионалам - чтобы спорить, находить другие, допускающие простое, иногда наглядное, объяснение вопроса. Ну а неспециалист сможет расширить свой кругозор, не обязательно торопясь дать своё, отличное от авторского, объяснение. Стоит помнить, что написанное - словесный слепок, нередко сильно упрощенный, с иногда очень сложного физического построения, основанного на далёкой от простоты в обиходном смысле этого слова физической теории. Не надо следовать примеру того реального персонажа, директора одного московского НИИ который отрицал частную теорию относительности Эйнштейна (общую он не читывал!) потому, что в формулы входит скорость света! "А что будет, если свет выключить?", - писал в отдел науки ЦК КПСС маститый оружейник.
Изучая физику, начиная понимать её законы, приобщаешься к особой красоте, возникает реально дополнительное измерение в восприятии окружающего мира. Об этом писал когда - то великий физик Р. Фейнман, отмечая, что понимание природы свечения звёзд, механизма их рождения и смерти делает картину ночного звёздного неба ещё более прекрасной и романтичной.
Хочу, в заключение, отметить один, несколько неожиданный, аспект пользы знания физики, притом отнюдь не поверхностного. О нём как-то рассказал академик А. Б. Мигдал. Он загорал в горах, а рядом расположилась парочка. Молодой человек объяснял своей приятнейшей спутнице, почему дневное небо синее. Он рассказывал ей про рассеяние света, упомянул лорда - теоретика Рэлея. Девушка сидела с открытым ртом, восхищённо глядя на эрудита. А того несло, и он, проявив неосторожность и невнимание к старшим, сказал, что вероятность рассеяния излучения пропорционально кубу частоты.
Но Мигдал уже был начеку. Припоминая классика, здесь уместного лишь в весьма ослабленной форме, сказать: возможно, академик "в мыслях, под ночною тьмою, уста невесты целовал". "Молодой человек, вероятность рассеяния не может быть пропорциональна кубу частоты - это бы очевидным образом противоречило инвариантности теории относительно изменения знака времени. У Релея, как и должно быть, вероятность пропорционально не кубу, а четвёртой степени частоты!",- своим обычным тоном, не допускающим возражений, заявил Мигдал. Нет нужды говорить, что треугольник изменил свою форму, и толстопузая гипотенуза стала катетом, достигнув вершины.
Словом, читайте про физику, а кому не поздно - учите её. Это окупится.
Физика в медицине
Медицинская физика – это наука о системе, которая состоит из физических приборов и излучений, лечебно-диагностических аппаратов и технологий.
Цель медицинской физики – изучение этих систем профилактики и диагностики заболеваний, а также лечение больных с помощью методов и средств физики, математики и техники. Природа заболеваний и механизм выздоровления во многих случаях имеют биофизическое объяснение.
Медицинские физики непосредственно участвуют в лечебно-диагностическом процессе, совмещая физико-медицинские знания, разделяя с врачом ответственность за пациента.
Развитие медицины и физики всегда были тесно переплетены между собой. Еще в глубокой древности медицина использовала в лечебных целях физические факторы, такие как тепло, холод, звук, свет, различные механические воздействия (Гиппократ, Авиценна и др.).
Первым медицинским физиком был Леонардо да Винчи (пять столетий назад), который проводил исследования механики передвижения человеческого тела. Наиболее плодотворно медицина и физика стали взаимодействовать с конца XVIII – начала XIX вв., когда были открыты электричество и электромагнитные волны, т. е. с наступлением эры электричества.
Назовем несколько имен великих ученых, сделавших важнейшие открытия в разные эпохи.
Конец XIX – середина ХХ вв. связаны с открытием рентгеновских лучей, радиоактивности, теорий строения атома, электромагнитных излучений. Эти открытия связаны с именами В. К. Рентгена, А. Беккереля,
М. Складовской-Кюри, Д. Томсона, М. Планка, Н. Бора, А. Эйнштейна, Э. Резерфорда. Медицинская физика по-настоящему стала утверждаться как самостоятельная наука и профессия только во второй половине ХХ в. – с наступлением атомной эры. В медицине стали широко применяться радиодиагностические гамма-аппараты, электронные и протоновые ускорители, радиодиагностические гамма-камеры, рентгеновские компьютерные томографы и другие, гипертермия и магнитотерапия, лазерные, ультразвуковые и другие медико-физические технологии и приборы. Медицинская физика имеет много разделов и названий: медицинская радиационная физика, клиническая физика, онкологическая физика, терапевтическая и диагностическая физика.
Самым важным событием в области медицинского обследования можно считать создание компьютерных томографов, которые расширили исследования практически всех органов и систем человеческого организма. ОКТ были установлены в клиниках всего мира, и большое количество физиков, инженеров и врачей работало в области совершенствования техники и методов доведения ее практически до пределов возможного. Развитие радионуклидной диагностики представляет собой сочетание методов радиофармацевтики и физических методов регистрации ионизирующих излучений. Позитронная эмиссионная томография-визуализация была изобретена в 1951 г. и опубликована в работе Л. Ренна.
Физика и литература
В жизни, порой, не замечая этого, физика и литература тесно переплетаются. Ещё с древности люди для того, чтобы донести до потомков литературное слово, использовали изобретения, основываясь на знаниях физики. О жизни немецкого изобретателя Иоганна Гуттенберга известно мало. Однако, великий изобретатель, чтобы донести до нас литературные шедевры, изучал законы физики и механики. В организованной им типографии, он напечатал первые в Европе книги, что сыграло огромную роль в развитии человечества.
Первый русский печатник – Иван Фёдоров, современникам был известен, как учёный и изобретатель. Он, например, умел отливать пушки, изобрёл многоствольную мортиру. А первые замечательные образы литературного и полиграфического искусства - «Апостол» (1564 г.) и «Часовник» (1565 г.) навеки останутся в народной памяти.
Имя Михаила Васильевича Ломоносова мы называем одним из первых в ряду самых замечательных представителей отечественной науки и культуры. Великий физик, он оставил ряд трудов, имеющих важное значение для промышленного развития России. Большое место в его научных трудах занимала оптика. Он сам изготовлял оптические приборы и оригинальные зеркальные телескопы. Исследуя небо с помощью своих приборов, вдохновлённый бесконечностью Вселенной, Ломоносов писал прекрасные стихи:
Открылась бездна звезд полна.
Звездам числа нет, бездне – дна…
Без такой науки, как физика не было бы такого литературного жанра, как научно – фантастический роман. Одним из создателей этого жанра стал французский писатель Жюль Верн (1828 – 1905 гг.) Вдохновлённый великими открытиями XIX века, знаменитый писатель окружил физику романтическим ореолом. Все его книги «С Земли на Луну» (1865 г.), «Дети капитана Гранта» (1867-68 гг.), «20 000 лье под водой» (1869-70 гг.), «Таинственный остров» (1875 г.) проникнуты романтикой этой науки.
В свою очередь, многих изобретателей и конструкторов вдохновляли невероятные приключения героев Жюля Верна. Так, например, швейцарский учёный – физик Огюст Пиккар, словно повторяя пути фантастических героев, поднимался на изобретённом им стратостате в стратосферу, делая первый шаг на пути к раскрытию тайны космических лучей. Следующим увлечением О. Пиккара была идея покорения морских глубин. Изобретатель сам погружался на морское дно, на построенном им батискафе (1948 год).
Ещё около 160 лет назад в журнале «Отечественные записки» были опубликованы «Письма об изучении природы» (1844 – 1845 гг.) А. И. Герцена – одно из самых значительных и оригинальных произведений в истории как философской, так и естественно-научной русской мысли. Революционера, философа, автора одного из шедевров русской классической литературы сочинения «Былое и думы» - Герцена, тем не менее, живо интересовали естественные науки, в том числе физика, что он неоднократно подчёркивал в своих сочинениях.
Теперь необходимо обратиться к литературному наследию Л. Н. Толстого. Во-первых, потому что великий писатель был педагогом – практиком, а во-вторых, что многие его произведения касаются естественных наук. Наиболее известна комедия «Плоды просвещения». Писатель крайне негативно относился «ко всяким суевериям», он считал, что они «препятствуют истинному учению и мешают ему проникать в душу людей». Толстой так понимал роль науки в жизни общества: во-первых, он являлся сторонником организации жизни общества на строгой научной основе; во-вторых, он делает мощный акцент на нравственно – этические нормы, и в силу этого естественные науки в трактовке Толстого оказываются науками второстепенными. Именно поэтому Толстой осмеивает в «Плодах просвещения» московское барство, в головах которого перемешаны наука и антинаука.
Надо сказать, что во времена Толстого с одной стороны тогдашняя физика переживала тяжёлый кризис в связи с опытной проверками основных положений теории электромагнитного поля, которые опровергли гипотезу Максвелла о существовании мирового эфира, то есть той физической среды, которая передаёт электромагнитное взаимодействие; а с другой стороны было повальное увлечение спиритизмом. В своей комедии Толстой описывает сцену спиритического сеанса, где отчётливо просматривается естественнонаучный аспект. Особенно показательна лекция профессора Кругосветлова, где делается попытка дать медиумическим явлениям естественнонаучное толкование.
Если же говорить о современном значении комедии Толстого, то, пожалуй, следует отметить следующее:
1. Когда по каким – либо причинам, то или иное явление природы не получает своевременного объяснения, то его псевдонаучное, а порой и антинаучная интерпретация является весьма распространённым делом.
2. Знаменателен сам факт рассмотрения писателем научной тематики в художественном произведении.
Позже, в заключительной главе трактата «Что такое искусство?» (1897 год) Лев Николаевич подчёркивает взаимосвязь науки и искусства, как двух форм познания окружающего мира с учётом, разумеется, специфики каждой из этих форм. Познание через разум в одном случае и через чувства в другом.
Видимо не случайно великий известный американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847 – 1931 гг.) один из своих первых фонографов послал Л. Н. Толстому, и благодаря этому для потомков сохранён голос великого русского писателя.
Русскому учёному Павлу Львовичу Шиллингу суждено было войти в историю благодаря его работам в области электричества. Однако одно из главных увлечений Шиллинга – востоковедение – сделало его имя широко известным. Учёный собрал огромную коллекцию тибетско-монгольских литературных памятников, ценность которой трудно преувеличить. За что в 1828 году П. Л. Шиллинг был избран членом – корреспондентом Петербургской академии наук по разряду литературы и древностей Востока.
Невозможно себе представить мировую литературу без поэзии. Физика в поэзии занимает отведённую ей достойную роль. Поэтические образы, навеянные физическими явлениями, придают зримость и предметность миру мыслей и чувств поэтов. Какие только писатели не обращались к физическим явлениям, возможно даже сами, не ведая того, описывали их. У любого физика фраза «Люблю грозу в начале мая…» вызовет ассоциации с электричеством.
Передачу звука многие поэты описывали по-разному, но всегда гениально. Так, например, А. С. Пушкин в своём стихотворении «Эхо» прекрасно описывает это явление:
Ревёт ли зверь в лесу глухом,
Трубит ли рог, гремит ли гром,
Поёт ли дева за холмом -
На всякий звук
Свой отклик в воздухе пустом
Родишь ты вдруг.
У Г. Р. Державина «Эхо» выглядит немного по-другому:
Но, вдруг, отдавшись от холма
Возвратным грохотанием грома,
Гремит и удивляет мир:
Так ввек бессмертно эхо лир.
Также обращались к теме звука почти все поэты, воспевая и неизменно восхищаясь передачей его на расстояние.
Кроме того, почти все физические явления вызывали у творческих людей вдохновение. Трудно найти такого поэта в мировой литературе, который бы хоть раз не написал произведения о земле и небе, о солнце и звёздах, о грозе и молнии, о кометах и затмениях:
И, как и всякая комета,
Смущая блеском новизны,
Ты мчишься мёртвым комом света,
Путём, лишённым прямизны!
(К. К. Случевский)
У неба учишься и следуешь за ним:
Сама в движении, а полюс недвижим.
(Ибн Хамдис)
Ещё наши родители помнят спор, который разгорелся на рубеже 60–ых – 70–ых между «физиками» и «лириками». Каждый старался найти приоритеты именно в своей науке. Не победителей, не проигравших в том споре не было, и не могло быть, так как невозможно сравнивать две формы познания окружающего мира.
Хотелось бы закончить отрывком из произведения Роберта Рождественского (знаменитого шестидесятника), посвященным физикам – атомщикам. Произведение называется «Людям, чьих фамилий я не знаю»:
Сколько вы б напридумали разного!
Очень нужного и удивительного!
Вы – то знаете, что для разума
Никаких границ не предвидено.
Как бы людям легко дышалось!
Как бы людям светло любилось!
И какие бы мысли бились
В полушарьях земного шара!..
Но пока что над миром веет
Чуть смягчающее недоверье.
Но пока дипломаты высокие
Сочиняют послания мягкие,-
До поры и до времени всё-таки
Остаётесь вы безымянными.
Безымянными. Нелюдимыми.
Гениальными невидимками…
Каждый школьник в грядущем мире
Вашей жизнью хвастаться будет…
Низкий – низкий поклон вам, люди.
Вам, Великие.
Без фамилий.
Физика и искусство
Изобразительное искусство хранит богатейшие возможности для эстетического воспитания в процессе преподавании физики. Часто способные к живописи ученики тяготятся уроками, на которых точные науки преподаются им в виде свода законов и формул. Задача учителя - показать, что людям творческих профессий знания по физике просто необходимы профессионально, поскольку «…художнику, не обладающему определенным мировоззрением, в искусстве ныне делать нечего – его произведения, блуждающие вокруг частностей жизни, никого не заинтересуют и умрут, не успев родиться». Кроме того, очень часто интерес к предмету начинается именно с интереса к учителю, и учитель обязан знать хотя бы основы живописи и быть художественно образованным человеком, чтобы между ним и его учениками зародились живые связи.
Использовать эти сведения можно по-разному: иллюстрировать художественными произведениями физические явления и события из жизни физиков или, наоборот, рассматривать физические явления в технике живописи и технологии живописных материалов, подчеркивать использование науки в искусствах или описывать роль цвета на производстве. Но при этом необходимо помнить, что живопись на уроке физики не цель, а лишь помощница, что любой пример должен быть подчинен внутренней логике урока, ни в коем случае не следует сбиваться на художественно-искусствоведческий анализ.
Ученик встречается с искусством уже на первых уроках физики. Вот он открывает учебник, видит портрет М.В.Ломоносова и вспоминает знакомые по урокам литературы слова А.С.Пушкина, что Ломоносов «сам был нашим первым университетом». Здесь можно рассказать об экспериментах ученого с цветным стеклом, показать его мозаичное панно «Полтавская битва» и зарисовки полярных сияний, прочитать его поэтические строки о науке, о радости, которая приходит с приобретением новых знаний, очертить сферу интересов ученого как физика, химика, художника, литератора, привести слова академика И.Артоболевского: «Искусство для ученого – не отдых от напряженных занятий наукой, не только способ подняться к вершинам культуры, а совершенно необходимая составляющая его профессиональной деятельности».
Особенно выигрышным в этом отношении является раздел «Оптика»: линейная перспектива (геометрическая оптика), эффекты воздушной перспективы (дифракция и диффузное рассеяние света в воздухе), цвет (дисперсия, физиологическое восприятие, смешение, дополнительные цвета). Полезно заглянуть и в учебники живописи. Там раскрыто значение таких характеристик света, как сила света, освещенность, угол падения лучей. Рассказывая о развитии взглядов на природу света, учитель говорит о представлениях ученых древности, о том, что они объясняли свет как истечение с величайшей скоростью тончайших слоев атомов от тел: «Эти атомы сдавливают воздух и образуют отпечатки образов предметов, отражаемых во влажной части глаза. Вода является посредником видения, и потому влажный глаз видит лучше сухого. Но воздух есть причина, почему неясно видны удаленные предметы».
Различные ощущения света и цвета можно описать при изучении глаза, рассмотреть физическую основу оптических иллюзий, самой распространенной из которых является радуга.
Первым понял «устройство» радуги И.Ньютон, он показал, что «солнечный зайчик» состоит из различных цветов. Очень впечатляющим является повторение в классе опытов великого ученого, при этом хорошо процитировать его трактат «Оптика»: «Зрелище живых и ярких красок, получившихся при этом, доставляло мне приятное удовольствие».
Позднее физик и талантливый музыкант Томас Юнг покажет, что различия в цвете объясняются различными длинами волн. Юнг является одним из авторов современной теории цветов наряду с Г.Гельмгольцем и Дж.Максвеллом. Приоритет же в создании трехкомпонентной теории цветов (красный, синий, зеленый – основные) принадлежит М.В.Ломоносову, хотя гениальную догадку высказывал и знаменитый архитектор эпохи Возрождения Леон Батиста Альберти.
В подтверждение огромного влияния на впечатление силы цвета можно привести слова известного специалиста по технической эстетике Жака Вьено: «Цвет способен на все: он может родить свет, успокоение или возбуждение. Он может создать гармонию или вызвать потрясение: от него можно ждать чудес, но он может вызвать и катастрофу». Необходимо упомянуть, что свойствам цвета можно дать «физические» характеристики: теплые (красный, оранжевый) - холодные (голубой, синий); легкие (светлые тона) - тяжелые (темные). Цвет можно «уравновесить».
Хорошей иллюстрацией физиологического восприятия смешения цветов может послужить картина В.И.Сурикова «Боярыня Морозова»: снег на ней не просто белый, он небесный. При близком рассмотрении можно увидеть множество цветных мазков, которые издали, сливаясь воедино, и создают нужное впечатление. Этот эффект увлекал и художников-импрессионистов, создавших новый стиль – пуантилизм - живопись точками или мазками в форме запятых. «Оптическая смесь» – решающий фактор в технике исполнения, например, Ж.П.Сера, позволяла ему добиваться необыкновенной прозрачности и «вибрации» воздуха. Ученики знают результат механического смешения желтый + синий = зеленый, но неизменно удивляются эффекту, возникающему при наложении рядом на холст мазков дополнительных цветов, например зеленого и оранжевого, – каждый из цветов становится ярче, что объясняется сложнейшей работой сетчатки глаза.
Много иллюстраций можно подобрать на законы отражения и преломления света. Например, изображение опрокинутого пейзажа на спокойной поверхности воды, зеркала с заменой правого на левое и сохранением размеров, формы, цвета. Иногда художник вводит зеркало в картину с двойной целью. Так, И.Голицын в гравюре с изображением В.А.Фаворского, во-первых, показывает лицо старого мастера, вся фигура которого обращена к нам спиной, а во-вторых, подчеркивает, что зеркало здесь - еще и инструмент для работы. Дело в том, что офорт или гравюру на дереве или линолеуме режут в зеркальном отражении, чтобы оттиск получился нормально. В процессе работы мастер проверяет изображение на доске по отражению в зеркале.
Известный популяризатор науки физик М.Гарднер в своей книге «Живопись, музыка и поэзия» заметил: «Симметрия отражения – один из древнейших и самых простых способов создавать изображения, радующие глаз».
Вывод
Итак, мы убедились, что физика окружает нас везде и всюду.
Список используемой литературы:
- Большая советская энциклопедия.
- Интернет энциклопедия «Википедия»
Мультимедийный проект
«Физика вокруг нас…»
Примечание: переход с титульного слайда на физические явления по кнопкам (найди все;))
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА. ЛИНЗЫ
Определение: линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями
Линзы бывают собирающими и рассеивающими
Собирающие и рассеивающие линзы
СОБИРАЮЩАЯ ЛИНЗА
СОБИРАЮЩАЯ ЛИНЗА
РАССЕИВАЮЩАЯ ЛИНЗА
Это линзы, середина которых толще чем края, преобразующие световой пучок в сходящийся.
края толще, чем середина, преобразующие параллельный пучок световых лучей в расходящийся
собирающая линза в середине толще, чем у краев
F – фокус линзы, О – оптический центр, ОF – фокусное расстояние Главная оптическая ось – прямая, проходящая через центр линзы Побочные оси – остальные лучи, проходящие через цент
Термины геометрической оптики
Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми или перевернутыми, действительными или мнимыми, увеличенными или уменьшенными.
Теплопроводность
Это вид теплообмена, при котором происходит непосредственная передача энергии от частиц более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части.
Само вещество не перемещается вдоль тела- переносится лишь энергия.
Механизм теплопроводности
Амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки
в точке А меньше, чем в точке В. Вследствие взаимодействия атомов друг с другом амплитуда колебаний атомов, находящихся рядом с точкой В, возрастает.
Теплопроводность веществ
МЕДЬ
Металлы обладают хорошей теплопроводностью
Меньшей - обладают жидкости. Газы плохо проводят тепло
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ВОЗРАСТАЕТ
ЖЕЛЕЗО
ВОДА
Хорошая теплопроводность металлов приносит пользу в быту.
СНЕГ
Хорошая теплопроводность материалов учитывается при строительстве домов.
ШЕРСТЬ
ВОЗДУХ
Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.
КОНВЕКЦИЯ
Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.
Конвекция – э то перенос тепла струями жидкости или газа
Нагревающийся воздух от лампы, поднимается вверх перенося с собой энергию. Конвекция в твердых телах и вакууме происходить не может.
Механизм конвекции в газах
Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх
Механизм конвекции в жидкостях
Жидкость нагревается и вследствие уменьшения ее плотности, движется вверх. на место поднявшейся жидкости приходит холодная, процесс повторяется
КОНВЕКЦИЯ
Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.
В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря - это дневные и ночные бризы
Охлаждается корпус космического корабля, обеспечивается водяное охлаждение двигателей
внутреннего сгорания.
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН
Солнце нагревает Землю, моря, океаны. Однако причиной такой теплопередачи не может быть ни теплопроводность, ни конвекция! Почему? Тепло от костра передается человеку путем излучения энергии, так как теплопроводность воздуха мала, а конвекционные потоки направлены вверх.
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН
Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.
Теплообмен, при котором энергия переносится различными лучами.
Нагретые тела излучают электромагнитные волны в различных диапазонах. Излучение может распространяться и в вакууме.
Температура солнца очень высока поэтому оно излучает много энергии. Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, это - источник жизни на Земле.
Гроза зарождается в темных грозовых облаках, или тучах, которые иногда собираются в небе в конце жаркого летнего дня.
Сильные ветры внутри грозовых туч сталкивают капли воды друг с другом, и от этого образуются электрические заряды.
Молния и гроза
Они разряжаются ослепительной вспышкой электричества – молнией.
Искры у молнии очень горячие и очень быстро нагревают воздух. Он как будто взрывается с оглушительным грохотом! Этот грохот называется – гром.
ДОЖДЬ
Вода испаряется
Пар поднимается вверх, конденсируется
Мельчайшие капли плавают в атмосфере
Образуются облака
Облака действием воздушных потоков они переносятся на огромные расстояния, иногда преодолевая несколько тысяч километров.
В процессе своего движения они сталкиваются между собой, превращаясь в более крупные капли.
Когда они достаточно вырастут, то упадут на землю в виде дождя.
Град
Град образуется в мощном кучевом облаке при сильных восходящих потоках воздуха.
На этих потоках поддерживаются крупные переохлажденные (до -10…-20°С) капли воды. На высоте 8-10 км, где температура достигает -35…-40°С, капли замерзают, образуются ледяные частички - зародыши градин.
Ударяясь друг о друга, сталкиваясь с еще не успевшими замерзнуть переохлажденными каплями, они примораживают их к себе, толстеют, тяжелеют и опускаются в более низкие облака, где переохлажденных капель еще больше.
Чтобы "набрать" в диаметре 1 см, каждая градина должна испытать примерно 100 миллионов столкновений с облачными капельками. За считанные минуты град покрывает землю ледяными шариками слоем 5-7 см.
В районе Кисловодска в 1965 году выпал град, покрывший землю слоем в 75 см!
Роса
Роса, атмосферные осадки в виде капелек, осаждающихся вечером, ночью и рано утром при положительных температурах на поверхности земли, предметах, растениях и др.
Роса образуется в результате охлаждения воздуха и конденсации водяного пара на данной поверхности, температура которой понижается ниже точки росы вследствие потери тепла излучением в вечерние и ночные часы.
Особенно интенсивно роса образуется при ясной погоде и слабом ветре.
Количество осадков при росе невелико и составляет в среднем около 0,1-0,3 мм за ночь.
Радуга
Радуга, оптическое явление в атмосфере, имеющее вид разноцветной дуги на небесном своде.
Солнечные лучи освещают завесу дождя, расположенную на противоположной стороне неба
Центр находится в направлении прямой, проходящей через солнечный диск и глаз наблюдателя
Дуга радуги представляет собой часть круга, описанного вокруг этой точки радиусом в 42°
Явление, подобное радуги можно наблюдать в брызгах фонтанов, водопадов, огне.
ОБЛАКА
Облака́ - взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли. Состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами ).
Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C . Облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C - кристаллические.
СЛОИСТЫЕ
ПЕРИСТЫЕ
Осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые).
Облака наблюдаются в тропосфере.
Изредка наблюдаются другие виды облаков: перламутровые облака (на высоте 20-25 км) и серебристые облака (на высоте 70-80 км).
СЕРЕБРИСТЫЕ
С копление в воздухе мельчайших продуктов конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10° это мельчайшие капельки воды, при −10…-15° - смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° - кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).
Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100 % (по крайней мере, превышает 85-90 %).
В сильные морозы (-30° и ниже) туманы могут наблюдаться при любой относительной влажности воздуха (даже менее 50 %) - за счёт конденсации водяного пара, образующегося при сгорании топлива и выбрасываемого в атмосферу через выхлопные трубы и дымоходы.
Непрерывная продолжительность туманов составляет обычно от нескольких часов (а иногда полчаса-час) до нескольких суток, особенно в холодный период года.
Ветер
Ветер – это движение воздуха относительно земной поверхности.
Причина возникновения ветра – неравномерное распределение атмосферного давления. Характеристики ветра: скорость, направление. Ветер силой выше 20 метров в секунду называется ураганным и способен причинить разрушения.
Циклон приносит с собой резкое изменение ветра по направлению и по скорости. Средняя скорость движения циклонов 25-40 километров в час. Циклоны и антициклоны нередко захватывают очень большие пространства, простирающиеся на тысячи километров.
Очень сильные, ураганные ветры возникают в циклонических возмущениях, зарождающихся на тропическом фронте, над южными морями.
Эти циклоны носят название тропических.
Снегопад
О садки, выпадающие зимой в виде снега.
На большой высоте пар в снеговых тучах начинает замерзать и превращается в маленькие ледяные кристаллики. Из этих кристалликов получаются снежинки.
Метель
П еренос снега ветром в слоях, близких к земной поверхности. Различают позёмок, низовую и общую метель.
Позёмок и низовая метель представляют собой явления подъёма снега ветром со снежного покрова, происходящие без выпадения снега из облаков.
Общая, или верхняя, метель представляет собой выпадение снега при достаточно сильном (обычно свыше 10 м/сек ) ветре и сопровождается значительным увеличением снежного покрова во всём районе, охваченном метелью.
Иней
Л едяные кристаллы, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов в холодные, ясные и тихие ночи.
По форме частички инея напоминают снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью.
Иней образуется вследствие охлаждения земной поверхности в результате теплового излучения, вызывающего понижение температуры прилегающих слоев воздуха и сублимацию водяного пара на поверхности охладившейся ниже 0°С.
Лёд , вода в твёрдом состоянии; известно 10 кристаллических модификаций льда и аморфный лед.
Лед встречается в природе в (материкового, плавающего, подземного и т.д.), а также в виде снега, инея и т.д. Природный лед обычно значительно чище, чем вода, т.к. растворимость веществ (кроме NH 4 F) во льду крайне плохая.
СОСУЛЬКИ
Оттаявшая вода стекает и каплями свисает с края, охлаждается и замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, также замерзающая, затем третья капля, и так далее. Постепенно образуется маленький ледяной бугорок. В другой раз при такой же погоде эти ледяные наплывы ещё удлиняются - так образуются сосульки.
Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц
Для существования электрического тока необходимы следующие условия:
- Наличие свободных электрических зарядов в проводнике;
- Наличие внешнего электрического поля для проводника.
Первая электрическая батарея появилась в 1799 году. Её изобрел итальянский физик Алессандро Вольта (1745 - 1827) - итальянский физик, химик и физиолог, изобретатель источника постоянного электрического тока.
Его первый источник тока – «вольтов столб» был построен в точном соответствии с его теорией «металлического» электричества. Вольта положил друг на друга попеременно несколько десятков небольших цинковых и серебряных кружочков, проложив меж ними бумагу, смоченную подсоленной водой.
Электрофорная машина. Механический источник тока - механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
До конца XVIII века все технические источники тока были основаны на электризации трением. Наиболее эффективным из этих источников стала электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака)
Термоэлемент. Тепловой источник тока - внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
Термоэлемент (термопара) - две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, то в них возникает ток. Заряды разделяются при нагревании спая. Термоэлементы применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях в качестве датчика температуры.
Фотоэлемент. Энергия света c помощью солнечных батарей преобразуется в электрическую энергию
Фотоэлемент. При освещении некоторых веществ светом в них появляется ток, световая энергия превращается в электрическую.
В данном приборе заряды разделяются под действием света. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи. Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.
Солнечная батарея
Электромеханический генератор (от лат. generator - производитель) - устройство, аппарат или машина, производящая какой-либо продукт. Заряды разделяются путем совершения механической работы. Применяется для производства промышленной электроэнергии.
Гальванический элемент - химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией.
Устройство
гальванического элемента
Источники тока прошлого века…
Батарея (элемент питания) - обиходное название источника электричества для автономного питания портативного устройства. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения.
Аккумулятор (от лат. accumulator - собиратель) - устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования.
Аккумулятор - химический источник тока многоразового действия. Если поместить в раствор соли два угольных электрода, то гальванометр не показывает наличие тока. Если же аккумулятор предварительно зарядить, то его можно использовать в качестве самостоятельного источника тока.
Существуют различные типы аккумуляторов: кислотные и щелочные. В них заряды разделяются также в результате химических реакций.
Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей.
Классификация источников тока
Источник тока
Фотоэлемент
Способ разделения зарядов
Действие света
Термоэлемент
Применение
Солнечные батареи
Нагревание спаев
Электромехани-ческий генератор
Совершение механической работы
Гальванический элемент
Измерение температуры
Производство промышленной эл. энерг.
Химическая реакция
Аккумулятор
Фонарики, радиоприемники
Химическая реакция
Автомобили
Применение источников тока
Развитие взглядов на природу явления свободного падения. Опыт Галилея
Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Чтобы проверить это предположение Галилео Галилей сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро массой 80 кг и значительно более легкую мушкетную пулю массой 200 г.
Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму и достигли земли одновременно. До него господствовала точка зрения Аристотеля, который утверждал, что легкие тела падают с высоты медленнее тяжелых.
Галилей Галилео (15.2.1564-8.1.1642) – итальянский физик, механик, астроном и математик, один из основателей точного естествознания, поэт, филолог и критик.
Теоретическое обоснование опыта Галилея
Практическое применения закона на примере гравиметрической разведки залежей полезных ископаемых. С помощью обыкновенного маятника и гравитационных аномалий можно определить залежи полезных ископаемых.
СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ ТЕЛ
Это движение тел в безвоздушном пространстве (вакууме) без начальной скорости только лишь под действием притяжения Земли (под действием силы тяжести) .
Идеальное свободное падение - в вакууме , где независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения. Наблюдать идеальное свободное падение тел можно в трубке Ньютона, если с помощью насоса выкачать из неё воздух.
В земных условиях идеальное свободное падение тел невозможно, т.к. действует сила трения о воздух.
УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ
; (Гравитационная постоянная)
G=6,7*10 -11
Условное обозначение ускорения свободного падения – g.
М з =6*10 24 кг; (Масса Земли)
R з =6400 км = 64*10 5 м; (Радиус Земли)
При свободном падении все тела вблизи поверхности Земли независимо от их массы приобретают одинаковое ускорение, называемое ускорением свободного падения .
Ускорение свободного падения на Земле приблизительно равно:
g = 9,81м/с 2
Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли.
Свободное падение тела – это равноускоренное движение. Все формулы для равноускоренного движения применимы для
свободного падения тел.
Величина скорости при свободном падении тела в любой момент времени:
Перемещение тела:
Средняя скорость
v 1 2
v 2
v 1
II участок пути
I участок пути
2 v 1 v 2
l
v ср =
v ср =
t
v 1 + v 2
Средняя скорость – скалярная величина, равная отношению пути к промежутку времени, затраченному на его прохождение
[v] = [м/с]
Мгновенная скорость
Это средняя скорость за бесконечно малый промежуток времени
Физический смысл : Модуль мгновенной скорости численно равен расстоянию, которое может пройти тело за единицу времени, продолжая двигаться также, как оно двигалась в данный момент времени.
l
v - мгновенная скорость;
Δt - промежуток времени
v =
Δl – путь;
t
Вектор скорости
Позволяет определить численное значение скорости
Направление вектора скорости помогает определить перемещение
Δr - перемещение
Так как v ~ ∆r , то вектор скорости v совпадает по направлению с вектором перемещения ∆r
r
v =
t
Вектор скорости v всегда направлен по касательной к траектории
Относительная скорость
v 1
v 12 = v 1 – v 2
v 2
|v 12 | = |v 1 | – |v 2 |
v 1
|v 12 | = |v 1 | + |v 2 |
v 2
Равномерное прямолинейное движение
Прямолинейное движение
движение, при котором направление вектора скорости не меняется, но может меняться численное значение скорости
Равномерное движение
движение, при котором за равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Движется с постоянной скоростью!
Закон равномерное прямолинейное движение
x, м
r = r 0 + vt
Δ r = v Δ t
x = x 0 + v х t
Δ r = r – r 0
График зависимости перемещения (координаты) от времени
t, с
0
x = x 0 + v х t
х 0 – начальное положение тела
х – положение тела в данный момент времени
По графику движения можно определить:
x, м
Положение тела в любой момент времени
Найти место и время встречи тел
Определить скорость движения тела
x = v х t
x = x 0 + v х t
x 0
t, с
0
α 2 α 3 v 2 = 100 м/с v 1 v 2 v 3 v 3 = 50 м/с Больший угол наклона прямой x(t) означает большую скорость движения тела α 1 t, с α 2 α 3 0 v, м/с v 1 v 2 v 1 График зависимости скорости от времени S = |∆r| v 2 Перемещение численно равно площади фигуры под графиком 0 t, с " width="640"
x, м
v 1 = 150 м/с
α 1 α 2 α 3
v 2 = 100 м/с
v 1 v 2 v 3
v 3 = 50 м/с
Больший угол наклона прямой x(t) означает большую скорость движения тела
α 1
t, с
α 2
α 3
0
v, м/с
v 1 v 2
v 1
График зависимости скорости от времени
S = |∆r|
v 2
Перемещение численно равно площади фигуры под графиком
0
t, с
Влажность воздуха - это содержание водяного пара в воздухе
Абсолютная влажность воздуха - это плотность водяного пара, содержащегося в воздухе.
Относительная влажность воздуха - это отношение абсолютной влажности к плотности насыщенного пара, при той же температуре.
Для измерения влажности используют зависимость различных параметров веществ от влажности воздуха
Психрометр (скорость испарения воды)
tсух = 23 0 С
По разнице температур сухого и влажного термометров и температуре сухого термометра устанавливают влажность воздуха по психрометрической таблице
Конденсационный гигрометр
t росы = 15 0 С
С помощью гигрометра измеряют точку росы – температуру, до которой необходимо охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным.
Волосяной гигрометр
удлинение волоса при заданной нагрузке
Михейковская средняя общеобразовательная школаФизический вечер на тему:
«Физика вокруг нас»
Мероприятие составил и провел:
учитель высшей категории
Лавнюженков Сергей Павлович
201 3-2014 учебный год
Программа вечера:
I . Вступительная часть.
II. Разминка.
III. Конкурс эмблемы, названия, девиза команд.
IV. Физическая пауза (занимательные опыты)
V. Конкурс капитанов (кто быстрее?)
VI. Физические загадки.
VII. Кроссворд.
VIII. Игра со зрителями (физическая пауза)
IX. Кто больше?
X. Ты мне, я тебе (вопросы участников соревнования).
XI. Подведение итогов. Награждение.
XII. Заключение.
Литература:
Физика 7 - 8 класс.
Журнал “Физика в школе” №3 1990 г., №1 1991 г.
Л.А. Горев “Занимательные опыты по физике” 1985 г.
В.И. Лукашик “Сборник вопросов и задач по физике” 1985 г.
Ланге “Экспериментальные физические задачи на смекалку” 1985 г.
I. Вступительная часть.
Добрый вечер, дорогие ребята! Мы хотим, чтобы у всех собравшихся на сегодняшний вечер физики было хорошее настроение, чтобы вы узнали, что - то новое и не скучали.
В начале послушайте, как умели шутить великие учёные - физики:
«Ты так устал, на тебе лица нет», - сказала жена известному изобретателю Эдисону. - уходи из дому на сутки, отдохни в своё удовольствие. Эдисон послушался и куда - то исчез. Через день она нашла его... в лаборатории за очередным опытом. «Так хорошо отдохнул!» - радостно сказал ей муж при встрече.
Однажды великий физик Резерфорд застал поздно вечером в лаборатории одного из своих учеников. «Работаю!» - с гордостью сказал тот. «А что вы делали днём?» - спросил учёный. «Работал», - последовал ответ. «А рано утром?» «Работал», - вновь услышал он. “Когда же вы обдумываете опыты?” - возмутился Резерфорд.
Физик Кирхгоф однажды рассказывал о созданном им спектральном анализе. «Спектр Солнца свидетельствует, что там есть золото», - заметил он. «Что за польза от такого открытия! Ведь золото с Солнца не достанешь!» - возразил один слушатель. Вскоре Кирхгофу за его открытие присудили золотую медаль. «Ну, рот я и достал золото с Солнца!» - пошутил он.
Репортёр спросил А. Эйнштейна, записывает ли он свои великие мысли и, если записывает, то куда - в блокнот, записную книжку или специальную картотеку? Эйнштейн посмотрел на объёмистый блокнот репортёра и сказал: «Милый мой! Настоящие мысли приходят так редко в голову, что их нетрудно и запомнить».
Одна дама попросила А. Эйнштейна позвонить ей вечером по телефону. «Правда, мой номер так трудно запомнить», - сказала она, - 24361. «О нет!» - возразил физик. – «12 умноженное на два и 19, возведённое в квадрат. Так просто».
Для участия в физическом «бое» приглашаются команды 7 и 8 классов. Поприветствуем их, ребята!
Команда 7 класса: «Архимеды».
Команда 8 класса: «Ньютоны».
Перед большими соревнованиями любой спортсмен проводит разминку. Поэтому и мы с вами начнём с разминки.
II. Разминка.
Участникам команд по очереди предлагаются загадки на физическую тематику. За каждый правильный ответ угадавшему даётся жетон. Одна минута на обдумывание.
7 класс
8 класс
Виден край, а не дойдёшь. Что это?
(горизонт)
В огне не горит и в воде не тонет?
(лёд)
Может ли горизонт являться телом отсчёта?
(нет, т.к. движется вместе с наблюдателем)
Может ли лёд быть нагревателем? Когда?
(может, когда температура тела ниже температуры льда)
Красивое коромысло над лесом повисло?
(радуга)
Летит - молчит, лежит - молчит. Когда умрёт, тогда заревёт. Что это такое?
(снег)
Перечислите основные цвета радуги?
(к, о, ж, з, г, с, ф)
Почему в сильный мороз снег под ногами скрипит?
(ломаются кристаллы снега)
Не взять меня и не поднять, не распилить пилой. не вырубить и не прогнать, не вымести метлой. Но только мне придёт пора - сама уйду я со двора.
(тень)
Без рук, без ног, а в избу лезет. О чём идёт речь?
(холод, тепло)
Как получить от одного предмета тень разной длины?
(наклонять предмет под разными углами к источнику света)
Почему при холодной погоде многие животные спят клубком?
(уменьшается охлаждение организма)
III. Конкурс эмблемы, названия, девиза команд.
Команды поочерёдно представляют на суд зрителей свои названия, девизы, эмблемы.
IV. Физическая пауза (занимательные опыты)
Каждой команде необходимо объяснить опыт, который демонстрируют учащиеся.
№ опыта
7 класс
8 класс
Заполнение графина вверх дном.
Два стакана с водой. В одном яйцо плавает, в другом оно тонет
На гранёный стакан положили фанеру с тяжёлой гирей (10 кг). Ударили по гири молотком. Почему стакан не разбился?
Имеются учебные весы. На них находятся два одинаковых алюминиевых тела. Весы в равновесии. Если одно тело нагревать, то весы выходят из равновесия. Почему?
Имеется сосуд с водой. Если из него выкачивать с помощью насоса воздух, то создаётся впечатление что вода в нём кипит. Почему?
Опыт с “Артезианским водолазом”
V. Конкурс капитанов (кто быстрее?)
Каждому капитану даётся одинаковый стакан без воды и соломинка. Задание состоит в том, кто быстрее заполнит стакан водой, взятой из другого сосуда с помощью соломинки. При этом учитывается не только время, но и количество воды в стаканах.
VI. Физические загадки.
Коллективное отгадывание загадок. Предлагаются одновременно двум командам, отвечает та команда, которая первая подняла руку. Неправильный ответ и право ответить представляется другой команде. При условии, если ни одна из команд не знает ответа на загадку, право помочь предлагается зрителям (болельщикам команд). Если болельщик отвечает правильно, то очко присуждается его команде.
1. Две сестры качались, правды добивались.
А когда добились, то остановились.
(весы)
2. С ластами, а не тюлень
Плавает, а не рыба
не скрывается, а в маске.
(водолаз)
3. Отгадай-ка что за строчки?
Буквы в них - тире и точки.
(азбука Морзе)
4. Что за птица алый хвост,
Полетела в стаю звёзд?
(ракета)
5. Возле уха - завитуха, а в серёдке - разговор.
(радионаушники)
6. Она с винтом пустилась в пляс,
А он, кружась в доске увяз.
(отвёртка)
7. С края на край режет черный каравай.
Кончит, повернётся, за то же возьмётся.
(плуг)
8. Всем поведает хоть и без языка.
Когда будет ясно, а когда - облака.
(барометр)
9. В нашей комнате одно есть волшебное окно.
В нём летают чудо птицы, бродят волки и лисицы.
Знойным летом снег идёт, а зимою - сад цветёт.
В том окне чудес полно, что же это за окно?
(телевизор)
VII. Кроссворд.
Каждой команде даётся кроссворд. За 5 минут необходимо его разгадать. Выигрывает та команда, которая угадает все слова или же большее количество слов. За каждое правильно угаданное слово даётся очко.
7 класс.
по горизонтали.
Изменение с течение времени положения.
Прибор для измерения температуры.
Одно из агрегатных состояний вещества.
Единица измерения температуры.
Вещество, входящее в состав человека.
по вертикали
Мельчайшая частица вещества.
Частица вещества.
Явление сохранения телом скорости.
Вещество, входящее в состав воздуха.
Единица измерения массы.
Ответы.
по горизонтали.
Движение.
Термометр.
Жидкость.
Градус.
Вода.
по вертикали
Атом.
Молекула.
Инерция.
Азот.
Тонна.
8 класс.
по горизонтали.
Источник электрического тока.
Единица измерения времени.
Физическое явление, применяемое в парной.
Единица измерения энергии.
по вертикали
Элемент двигателя.
Процесс выделения из воды воздуха.
Предмет, хранящий тепло и холод.
Вид теплопередачи.
Способ изменения внутренней энергии.
Ответы.
по горизонтали.
Аккумулятор.
Секунда.
Испарение.
Калория.
по вертикали
Цилиндр.
Кипение.
Термос.
Конвекция.
Работа.
VIII. Игра со зрителями (физическая пауза)
Пока команды разгадывают кроссворд, игра со зрителями. Зрителям предлагается побыть в роли экспериментатора, т.е. проделать ряд опытов.
Опыт № 1. Вытащить из - под бутылки листок бумаги, чтобы бутылка не упала.
Опыт № 2. Достать денежку из - под стакана, не дотрагиваясь до него.
Опыт № 3. Поднять тарелку, используя при этом толь кусок мыла.
Опыт № 4. Имеется горячая электроплитка. Капнули на неё воду. Почему она не сразу
испаряется?
За правильную демонстрацию опыта или его объяснение присуждается очко команде, за которую болеют зрители.
IX. Кто больше?
Командам представляется возможность коллективной демонстрации опыта: Кто больше?
Необходимо подвешивать груз на “слипшиеся” свинцовые цилиндры, пока они под тяжестью груза не разорвутся. Каждый груз - очко. У кого больше подвешенных грузов, тот выиграл.
X. Домашнее задание. Ты мне, я тебе (вопросы участников соревнования).
Каждый из участников команды задаёт команде - сопернице вопрос. При правильном ответе команда получает очко, если ответа нет - очко тому, кто вопрос задал.
XI. Подведение итогов.
Судьи подсчитывают очки, заработанные командами. Объявляется победитель.
XII. Заключение.
Вот и подошёл к концу наш весёлый вечер. Мы думаем, что он стал для вас интересным походом в мир природы. Ждём от вас предложений и вопросов для ещё одной “встречи” с этой удивительной наукой. Всего вам хорошего! До свидания!
Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.
- Участник:Федаева Анна Владимировна
- Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна
1)Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения;
2) Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя;
3) Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21 веке.
Введение
Человека, как высшую ценность нашей цивилизации, изучает ряд научных дисциплин: биология, антропология, психология и другие. Однако создание целостного представления о феномене человека невозможно без физики. Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса, а оснований для этого достаточно. Физика в большей мере, чем любая из естественных наук, расширила границы человеческого познания. Физика дала в руки человека наиболее мощные источники энергии, чем резко увеличила власть человека над природой. Физика является сейчас теоретическим фундаментом большинства основных направлений технического прогресса и областей практического использования технических знаний. Физика, ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет весьма важное значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле. Человек – элемент физического мира природы. На него, как и на все объекты природы, распространяются законы физики, например, законы Ньютона, закон сохранения и превращения энергии и другие. Поэтому, на мой взгляд, затронутая тема является чрезвычайно актуальной для современного человека.
Обоснование выбора проекта: мы каждый день, не замечая этого, соприкасаемся с физикой. Мне стало интересно, а, как и где мы соприкасаемся с физикой в быту или на улице.
Цели и задачи моей работы:
- Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения.
- Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя
- Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21веке.
Центростремительная сила
Вот мальчик вращает камень на веревке. Он крутит этот камень все быстрее, пока веревка не оборвется. Тогда камень полетит куда-то в сторону. Какая же сила разорвала веревку? Ведь она удерживала камень, вес которого, конечно, не менялся. На веревку действует центробежная сила, отвечали ученые еще до Ньютона.
Еще задолго до Ньютона ученые выяснили, для того, чтобы тело вращалось, на него должна действовать сила. Но особенно хорошо это видно из законов Ньютона. Ньютон был первым ученым, кто систематизировал научные открытия. Он установил причину вращательного движения планет вокруг Солнца. Силой, вызывающей это движение, оказалась сила тяготения.
Раз камень движется по окружности, значит, на него действует сила, изменяющая его движение. Ведь по инерции камень должен двигаться прямолинейно. Эту важную часть первого закона движения иногда забывают.
Движение по инерции всегда прямолинейно. И камень, оборвавший веревку, также полетит по прямой линии. Сила, исправляющая путь камня, действует на него все время, пока он вращается. Эта постоянная сила называется центростремительной слой. Приложена она к камню.
Но тогда, по третьему закону Ньютона, должна появиться сила, действующая со стороны камня на веревку и равная центростремительной. Эта сила и называется центробежной. Чем быстрее вращается камень, тем большая сила должна действовать на него со стороны веревки. Ну и, конечно, тем сильнее камень будет тянуть - рвать веревку. Наконец ее запаса прочности может не хватить, веревка разорвется, а камень полетит по инерции теперь уже прямолинейно. Так как он сохраняет свою скорость, то может улететь очень далеко.
Проявление и применение
Если у вас есть зонтик, та вы можете перевернуть его острым концом в пол и положите в него, например кусочек бумаги или газеты. Затем сильно раскрутите зонтик.
Вы удивитесь, но зонтик выкинет ваш бумажный снаряд, перемещая его от центра к раю обода, а затее и вовсе наружу. То же самое произойдет, если вы положите предмет потяжелее, например детский мячик.
Сила, действие которой вы наблюдали в этом опыте, называется центробежной силой. Эта сила является следствием более глобального закона инерции. Поэтому предметы участвующие, во вращательном движении стремясь согласно этому закону сохранять направление и скорость своего первоначального состояния как бы «не успевают» двигаться по окружности и поэтому начинают «вываливаться» и двигаться к краю окружности.
С центробежной силой мы встречаемся практически постоянно в нашей жизни. О чем сами и не подозреваем даже. Вы можете взять камень и привязать его к веревке и начать вращать. Вы сразу почувствуете, как веревка натягивается, и стремиться разорваться под действием центробежной силы. Эта же сила помогает велосипедисту или мотоциклисту в цирке описывать «мертвую петлю». Центробежной силой извлекают мед из сотов и сушат белье в стиральной машине. И рельсы для крутых поворотов поездов и трамваев именно из-за центробежного эффекта делают «внутренний» ниже, чем «наружный».
Рычаг
Каждому кто изучал физику, известно высказывание знаменитого греческого ученого Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Оно может показаться несколько самоуверенным, тем не менее основания к такому заявлению у него были. Ведь если верить легенде, Архимед воскликнул так, впервые описав с точки зрения математики принцип действия одного из древнейших механизмов рычага. Когда и где впервые было использовано это элементарное приспособление, основа основ всей механики и техники, установить невозможно. Очевидно, еще в глубокой древности люди заметили, что отломить с дерева ветку легче, если нажать на ее конец, а палка поможет приподнять с земли тяжелый камень, если поддеть его снизу. Причем чем длиннее палка, тем легче сдвинуть камень с места. И ветка, и палка являются простейшими примерами применения рычага принцип его действия люди интуитивно понимали еще в доисторические времена. Большинство древнейших орудий труда мотыга, весло, молоток с ручкой и другие основаны на применении этого принципа. Простейший рычаг представляет собой перекладину, имеющую точку опоры и возможность вращаться вокруг нее. Качающаяся дощечка, лежащая на круглом основании, вот самый наглядный пример. Стороны перекладины от краев до точки опоры называются плечами рычага.
Доменико Фетти. Задумавшийся Архимед. 1620 г. Уже в V тысячелетии до н. э. в Месопотамии использовали принцип рычага для создания равновесных весов. Древние механики заметили, что, если установить точку опоры ровно под серединой качающейся дощечки, а на ее края положить грузы, вниз опустится тот край, на котором лежит более тяжелый груз. Если же грузы будут одинаковы по весу, дощечка примет горизонтальное положение. Таким образом, опытным путем было обнаружено, что рычаг придет в равновесие, если к равным его плечам приложить равные усилия. А что, если сместить точку опоры, сделав одно плечо более длинным, а другое коротким? Именно так и происходит, если длинную палку подсунуть под тяжелый камень. Точкой опоры становится земля, камень давит на короткое плечо рычага, а человек на длинное. И вот чудеса! тяжеленный камень, который невозможно оторвать от земли руками, поднимается. Значит, чтобы привести в равновесие рычаг с разными плечами, нужно приложить к его краям разные усилия: большее усилие к короткому плечу, меньшее к длинному. Этот принцип был использован древними римлянами для создания другого измерительного прибора безмена. В отличие от равновесных весов, плечи безмена были разной длины, причем одно из них могло удлиняться. Чем более тяжелый груз нужно было взвесить, тем длиннее делали раздвижное плечо, на которое подвешивалась гиря. Конечно, измерение веса было лишь частным случаем использования рычага. Куда более важными стали механизмы, облегчающие труд и дающие возможность выполнять такие действия, для которых физической силы человека явно недостаточно. Знаменитые египетские пирамиды и по сей день остаются самыми грандиозными сооружениями на Земле. До сих пор некоторые ученые выражают сомнение в том, что древним египтянам было под силу возвести их самостоятельно. Пирамиды строили из блоков весом около 2,5 т, которые требовалось не только перемещать по земле, но и поднимать наверх.
Статическое электричество
Со статическим электричеством сталкивается каждый из нас. Например, вы, наверное, замечали, что после продолжительного расчёсывания ваши волосы начинают «торчать» в разные стороны. Либо же во время снятия одежды в темноте наблюдаются небольшие многочисленные разряды.
Если же рассматривать данный эффект с физической стороны, то это явление характеризуется потерей предметом внутреннего баланса, который вызван утратой (или приобретением) одного из электронов. Проще говоря – это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга.
Причиной этому служит соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт
Применение статического электричества в быту
Электричество может быть вашим хорошим помощником. Но для этого следует досконально знать его особенности и умело использовать их в нужном направлении. В технике применяют различные способы, которые основываются на следующих особенностях. Когда маленькие твёрдые либо жидкие частицы веществ попадают под воздействие электрического поля, то они притягивают ионы и электроны. Происходит накапливание заряда. Их движение продолжается уже под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое использовать оборудование, можно при помощи этого поля осуществлять различное управление движением данных частиц. Всё зависит от процесса. Такая технология стала часто применяться в народном хозяйстве.
Покраска
Окрашиваемые детали, которые перемещаются на контейнере, например, детали машины, заряжают положительно, а частицы краски – отрицательно. Это способствует быстрому их стремлению к деталям. В результате такого технологического процесса формируется очень тонкий, равномерный и достаточно плотный слой краски на поверхности предмета.
Частицы, которые были разогнаны электрическим полем, с большим усилием ударяются о поверхность изделия. Благодаря этому достигается высокая насыщенность красочного слоя. При этом расход самой краски существенно уменьшается. Она остаётся только на самом изделии.
Электрокопчение
Копчение представляет собой пропитку продукта с помощью «древесного дыма». Благодаря его частичкам, продукт получается очень вкусным. Это помогает предотвратить и его быструю порчу. Электрокопчение основывается на следующем: частички «коптильного дыма» заряжают положительными зарядами. В качестве отрицательного электрода выступает, как вариант, туша рыбы. Эти частицы дыма опускаются на неё, где происходит их частичное поглощение. Данный процесс длится всего лишь считанные минуты. А обычное копчение – это очень длительный процесс. Так что выгода очевидна.
Создание ворса
Для того чтобы в электрическом поле образовался ворсяной слой на любом виде материала, его заземляют, а на поверхность наносят слой клея. Потом сквозь специальную заряженную сетку из металла, которая располагается над данной плоскостью, начинают пропускать ворсинки. Они очень быстро ориентируются в данном электрическом поле, что способствует их равномерному распределению. Ворсинки опускаются на клей чётко перпендикулярно плоскости материала. При помощи такой уникальной технологии удаётся получить различные покрытия, схожие с замшей или даже бархатом. Такая методика позволяет получить различные разноцветные рисунки. Для этого используют ворс разной окраски и специальные шаблоны, помогающие создать определенный узор. Во время самого процесса их прикладывают поочерёдно на отдельные участки самой детали. Таким способом очень легко получить разноцветные ковры.
Сбор пыли
В чистоте воздуха нуждается не только сам человек, но ещё и очень точные технологические процессы. Из-за наличия большого количества пыли всё оборудование приходит в негодность раньше своего срока. Например, засоряется система охлаждения. Улетающая пыль с газами – это очень ценный материал. Обусловлено это тем, что очистка различных промышленных газов сегодня крайне необходима. Сейчас данную проблему очень легко решает электрическое поле. Как это работает? Внутри трубы из металла находится специальная проволока, играющая роль первого электрода. Вторым электродом служат её стенки. Благодаря электрическому полю, газ в нём начинает ионизироваться. Ионы, заряженные отрицательно, начинают присоединяться к частицам дыма, который поступает вместе с самим газом. Таким образом, происходит их заряд. Поле способствует их движению и оседанию на стенках трубы. После очищения газ движется на выход. На крупномасштабных ТЭС удаётся уловить 99 процентов золы, которая содержится в выходящих газах.
Смешивание
Благодаря отрицательному либо положительному заряду мелких частиц, получается их соединение. Частички при этом распределены очень равномерно. К примеру, при производстве хлеба не нужно совершать трудоёмкие механические процессы, чтобы замесить тесто. Крупинки муки, которые предварительно заряжают положительным зарядом, поступают при помощи воздуха в специально предназначенную камеру. Там происходит их взаимодействие с водными каплями, заряженными отрицательно и уже содержащими дрожжи. Они притягиваются. В результате получается однородное тесто.
Заключение
При изучении физики в школе надо больше внимания уделять вопросам практического применения физических знаний в быту. В школе следует знакомить учащихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы бытовых приборов. Особое внимание надо уделять вопросам возможного негативного воздействия бытовых приборов на организм человека. На уроках физики учащихся надо учить пользоваться инструкциями к электроприборам. Перед тем, как позволить ребёнку пользоваться бытовым электроприбором, взрослые должны убедиться в том, что ребёнок твёрдо усвоил правила безопасности при обращении с ним. Для того чтобы избежать большинство неприятных бытовых ситуаций нам необходимы физические знания!
Физика наука точная и сложная. Поэтому возникает вопрос, есть ли кому в 21 веке продвигаться в этой науке дальше, изучать её более глубже и уделять особое внимание?
Думаю что скамья запасных еще не опустела, есть множество ВУЗов с факультетами изучающими этот предмет, а значит и людей которые занимаются данной наукой, конечно не каждому хочется связать свою жизнь именно с физикой, но при получении образования или уже выбора профессии физика может являться весомым фактором, которая определит кем тебе быть в дальнейшем. Ведь физика – одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке.
Введение к теме проекта
Физика — это наука о природе, изучающая наиболее общие свойства окружающего нас мира. 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.
Главная цель науки - выявить и объяснить законы природы, которыми определяются все физические явления, для использования их в целях практической деятельности человека.
Мир познаваем, и процесс познания бесконечен. Изучение окружающего нас мира показало, что материя находится в постоянном движении. Под движением материи понимают любое изменение, явление. Следовательно, окружающий нас мир - это вечно движущаяся и развивающаяся материя.
Физика изучает наиболее общие формы движения материи и их взаимные превращения. Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем, например, сохранение энергии, — их называют физическими законами.
Тепловые явления в природе и технике
Оглянемся вокруг себя, и станет понятно, что физические явления окружают нас с детства, что мы многие физические знания о мире приобретаем наряду с обычным житейским опытом.
Физику иногда называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки (биология, геология, химия и др.) 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.
Электрические явления в живой природе и техн ике
Магнитные явления на Зе мле
Развитие науки идёт по следующему пути. В основе лежит наблюдение за явлениями природы, затем проведение экспериментов, создание гипотез, справедливость которых подтверждается опытами. Если гипотеза экспериментально обоснована, то на её основе создаётся теория, объясняющая данное явление не только с качественной, но и с количественной стороны.
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, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий.