Тема 4.4. Практические методы: эксперимент и моделирование
Опыт (эксперимент) – способ изучения объектов и процессов природы, состоящий в практическом или теоретическом преобразовании условий, в которых протекает явление, с целью установления или иллюстрации определенного теоретического положения. Опыт проходит в специально созданных искусственных условиях и позволяет выяснить воздействие на объект или процесс лишь одного заранее определенного фактора из многообразного комплекса внешних воздействий.
По сравнению с наблюдением опыт является более сложной формой изучения природы, так как он предполагает:
· активное воздействие на изучаемый предмет или явление;
· специально подготовленные условия;
· соотнесение наблюдаемых в опыте явлений и процессов с тем, что происходит в естественной природе, и формулировку выводов.
Опыты необходимо проводить в сравнении с контрольными объектами и на их основе учить младших школьников сопоставлять, находить общие и отличительные признаки объекта исследования.
Проведение опытов способствует формированию у младших школьников научных знаний и общеучебных практических умений и навыков. Учебный опыт является основой в познании и критерием истинности знаний, так как дает возможность проследить закономерности в природе.
Опыты по естествознанию можно проводить как на уроках, так и во внеурочное время (длительные опыты). Длительные опыты проводятся в течение недели или учебной четверти, а некоторые из них продолжаются и в летнее время. Их ставят на учебно-опытном участке или дома в летние каникулы.
На уроках естествознания чаще всего опыты применяются при изучении нового материала как подтверждение, иллюстрация к рассказу или объяснению учителя. Можно использовать опыты для создания проблемных ситуаций на уроке, а также как метод контроля при проверке домашнего задания. Это дает возможность избежать формализма в знаниях учащихся, повышает интерес к изучаемому материалу.
Учебные программы предусматривают четкий отбор объектов и явлений природы, которые изучаются экспериментально.
Количество опытов, их объем, сложность увеличиваются от класса к классу. Такая закономерность обоснована: на первых этапах обучения школьники не обладают ни знаниями об объектах природы, ни навыками работы с ними. Поэтому опыты проводятся под непосредственным руководством взрослого (учителя, родителей), который показывает, как нужно работать с предметами природы, указывает, что делать, как наблюдать, на что обратить особое внимание, куда и как записывать результаты работы.
В начальной школе проводятся опыты:
· по исследованию свойств воздуха, воды, минералов, почвы, полезных ископаемых и других объектов природы;
· по изучению световых, тепловых, магнитных, звуковых и других явлений;
· по выяснению условий, необходимых для прорастания семян, роста и развития растений и животных.
Учебные опыты подразделяют на демонстрационные (см. выше) и лабораторные. Лабораторные опыты предполагают самостоятельную исследовательскую деятельность всех учащихся. Они могут проводиться индивидуально или в группах (по 2-4 учащихся). При нехватке лабораторного оборудования группы учащихся выполняют разные опыты, а затем докладывают о полученных результатах в классе и делают коллективные выводы.
При проведении лабораторных опытов учащиеся приобретают навыки обращения с оборудованием; у них формируются важные практические и интеллектуальные умения: измерять и вычислять, обрабатывать результаты и сравнивать их, проверять известные и выбирать новые пути самостоятельных исследований.
Технология проведения опытов. Оформление результатов.
Общие требования к проведению уроков с лабораторными работами
Технология проведения опытов (экспериментов) включает три этапа.
1. Подготовка к опыту. На этом этапе учитель подводит детей к необходимости постановки опыта для воспроизведения того или иного природного явления, для выявления свойств изучаемого предмета. С целью активизации учащихся перед ними ставится определенная задача или создается проблемная ситуация. Подбирается, устанавливается и проверяется оборудование при активном участии школьников. Проводится инструктаж детей, как нужно вести наблюдение в процессе проведения опыта, намечается порядок действий. Учитель на доске пишет тему, цель опыта, план проведения, дает образец оформления результатов. В процесе ознакомления с планом выдвигается гипотеза, которую могут подтвердить или опровергнуть результаты.
2. Проведение опыта. Эксперимент начинается с формулировки задачи, описания оборудования, материалов, условий проведения опыта. Далее следует постановка опыта и наблюдение. Учитель должен объяснить детям, за какой частью прибора следует наблюдать, чего ожидать и т.д.
3. Анализ результатов опыта. Анализ начинается с повторения цели опыта. Дети рассказывают, какие материалы и оборудование использовали, в какой последовательности ставили опыт (порядок действий), что установили. Далее следует вывод и теоретическое обоснование.
Для проведения лабораторных опытов учащихся тщательно готовят. Содержание и цели опыта изучаются по учебнику или инструктивным карточкам, подготовленным учителем. Определяется последовательность проведения опыта, прогнозируются его результаты, при этом очень важно познакомить учащихся с правилами работы, с приборами, объектами и техникой безопасности. Учитель грамотно и четко показывает лабораторные приемы и манипуляции в процессе предварительной подготовки.
Во время выполнения опытов необходимо управлять деятельностью школьников, следить за ее результатами, но не отвлекать внимания детей. Учитель оказывает индивидуальную помощь в случае затруднений. В конце лабораторных опытов детям дается время на уборку своего стола. Затем проводится обсуждение результатов. Результаты опытов оформляются в тетради, лучше в форме краткой таблицы, так как младшие школьники пишут много лишних слов.
Например, при исследовании свойств полезных ископаемых заполняется такая таблица:
| Название | Свойства | Вывод о применении | ||
| полезного ископаемого | цвет | плотное или рыхлое | тяжелее или легче воды | особые свойства |
| Гранит | ||||
| Каменный уголь | ||||
| Глина | ||||
| Торф | ||||
| и т.д. |
При наличии копировальной техники можно подготовить информационные листы с алгоритмом проведения опытов, которые остаются у детей. В них определяются цели и задания, даются схематические рисунки опытов, приводятся проблемные вопросы, ориентирующие на установление причинных связей, ключевые слова и фразы, помогающие формулировать краткие выводы.
Так, например, при исследовании состава почвы информационный лист может быть следующего содержания:
Изучение состава почвы
1. Насыпь в пластиковый стакан немного почвы и изучи ее состав. Брось комочек сухой почвы в воду. Из почвы выходят пузырьки … .
2. Положи в фарфоровую чашку немного свежей почвы и нагрей ее на огне. Над почвой подержи холодное стекло. Что происходит со стеклом? … ._ В почве содержится …_.
3. Продолжай нагревать почву. Что ты наблюдаешь? …_ Это сгорает … . Можно ли по цвету почвы сделать вывод о наличии в ней перегноя? … .
4. Насыпь прокаленную почву в стакан с водой и размешай палочкой. На дно стакана оседает … .
5. Осторожно слей мутную воду в другой стакан и профильтруй ее. На фильтре останется … .
6. Помести несколько капель профильтрованной воды на стекло и подержи над огнем. Вода …, а на стекле появятся мелкие кристаллы … .
Вывод. В состав почвы входят:… .
Особо эффективными являются проблемные (исследовательские) опыты. Они отличаются тем, что дети сами выдвигают гипотезу исследования, намечают его пути, подбирают необходимые материалы и оборудование.
К примеру, перед выполнением лабораторных опытов ставится проблемная задача: «После дождя в одних местах вода просачивается в почву быстро, в других длительное время задерживается на поверхности. При этом образуются лужи. Объясните, почему так происходит. Докажите экспериментально, какая почва лучше пропускает воду».
Учебная проблема ставит учащихся в позицию активных исследователей, требует самостоятельного разрешения многих задач: сбора и оценки данных, выдвижения альтернативных гипотез, обоснованного выбора способов накопления недостающей информации. Решение проблемы активизирует продуктивное мышление, ведет к количественному росту познанных предметов и явлений, присущих им свойств и отношений, формирует творческий подход к обучению.
Учителю полезно завести специальную картотеку, где на каждой карточке дан перечень оборудования и материалов к каждому опыту, кратко описывается ход опыта и результат. Например:
Тень гномона
Цель: показать, что длина тени меняется при изменении положения источника света.
Оборудование: фонарик, линейка, пластилин.
Ход эксперимента:
* Положите пластилин на стол.
* Закрепите на пластилине линейку перпендикулярно столу.
* Посветите фонариком на линейку, изменяя его положение.
* Наблюдайте за изменением длины тени.
Результат: с увеличением высоты фонарика тень от линейки становится короче и наоборот.
Вывод: как длина тени от линейки зависит от высоты фонарика, так и длина тени от гномона зависит от высоты Солнца (утром, в полдень и вечером проводится наблюдение за длиной тени от гномона). В полдень – самая короткая тень, значит, Солнце находится в самой верхней точке [5].
Организация лабораторных опытов в начальной школе достаточно сложна, поскольку требует специального оборудования и тщательной подготовки учителя и учащихся. Их использование сопряжено с существенными временными затратами.
Таким образом, ценность опытов заключается в том, что их проведение позволяет устанавливать причинно-следственные связи между объектами, способствует более глубокому пониманию явлений, происходящих в природе.
Источник
Статья "О методах изучения природы"
статья на тему
Статья знакомит с понятием научного метода познания, рассказывает о классификации методов.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| o_metodah_izucheniya_prirody.docx | 16.09 КБ |
| vvedenie.docx | 12.02 КБ |
Предварительный просмотр:
О МЕТОДАХ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ
Физика относится к числу естественных наук, задачей которых является изучение природы в целях её подчинения человеку. В древности слово «физика» означало природоведение. Впоследствии природоведение расчленилось на ряд наук: физику, химию, астрономию, геологию, биологию, ботанику и т. д.
Об опыте (наблюдении, эксперименте) как методе изучения природы мы знаем из основного курса физики. Путем обобщения данных опыта были сформулированы физические понятия, например, такие, как движение, газ, жидкость; введены физические величины для характеристики свойств предметов — скорость, масса, объем, давление, температура и др.; сформулированы эмпирические (найденные из опыта) законы, например, закон Паскаля для жидкостей и газов, законы Бойля — Мариотта и Гей-Люссака для газов.
Метод, позволяющий получать новое знание с помощью проведения опыта (эксперимента), называют экспериментальным. Этот метод — один из основных способов получения научных знаний. Он наиболее часто применяется в школе на уроках по курсу физики. Важно, однако, иметь в виду, что опыты, наблюдаемые на уроках — это учебные опыты. Они отличаются от опытов, проводимых в научной лаборатории.
Научному эксперименту предшествует обоснованное предположение (гипотеза). Это предположение определяет цель и содержание эксперимента. Измерения проводятся в точно учитываемых условиях, данные измерений тщательно обрабатываются. Эксперимент завершается оценкой погрешности полученного результата.
В научном эксперименте ученый задает природе вопрос, ответ на который заранее неизвестен. Для получения надежных выводов опыт обычно повторяется многократно. Это ведет к тому, что продолжительность научного эксперимента нередко исчисляется годами, а иногда и десятками лет. Опыты Джоуля по измерению соотношения между работой и количеством теплоты, например, продолжались с 1839 по 1850 г., а затем были повторены в 1878 г.
Опыт (наблюдение, эксперимент) не может быть единственным источником знания. Наблюдения, например, говорят нам о том, что Солнце всходит и заходит, а Земля покоится. Повседневный опыт показывает, что тяжелое тело падает быстрее, чем легкое, что без действия силы тела не могут двигаться. Наука, как известно, за истинные принимает утверждения, противоречащие этим непосредственным наблюдениям.
Данные опыта должны быть осмыслены и воспроизведены в системе научных понятий и законов. Поэтому наряду с опытом в качестве метода изучения природы выступает теория.
Теория обобщает данные опыта на основе мышления, обогащает их и представляет собой новое, более глубокое знание. Теория выходит за пределы непосредственного (чувственного) восприятия и ставит задачу найти объективно существующие закономерности. «Сила науки, — говорил Д. И. Менделеев, — в теоретическом мышлении. Если нет теоретического обобщения, то наше знание еще не является наукой, силой, а оно есть рабство перед изучаемым».
Эксперимент часто проводится для того, чтобы подтвердить или опровергнуть теорию. Однако сам по себе эксперимент, если он не связан с определенными теоретическими предпосылками, не имеет научной ценности. Некоторые экспериментальные открытия, например, открытие электризации, в свое время не оказали никакою влияния на развитие физики потому, что не была подготовлена теоретическая база. Экспериментальный метод плодотворен только в сочетании с теоретическим.
Теория систематизирует данные опыта на основе определенных обобщений, идей. Она служит орудием получения новых знаний и указывает пути практического использования открытых закономерностей. Критерием правильности выводов теории служит опыт, практика.
Процесс развития знания, таким образом, идет от опыта (наблюдения, эксперимента) к абстрактному (отвлеченному) мышлению — теории, а затем к практике.
Научное знание представляет собой единство эмпирического и теоретического. Тем не менее в познании обычно выделяют два уровня эмпирический и теоретический. Разделение этих уровней познания отражает различие в методах поиска знаний.
Эмпирическое исследование включает в себя опыт как средство получения фактов и выявления внешних связей, эмпирическое обобщение фактов, формирование эмпирических понятий и эмпирических законов.
Теоретическое знание включает в себя, во-первых, систему исходных теоретических понятий, принципов и гипотез, во-вторых, совокупность выводов, следствий (умозаключений), получаемых из основных положений с помощью логических и математических выкладок.
Исходные понятия, принципы или гипотезы составляют основание теории. В основе термодинамики, например, лежат понятия и два принципа (начала) термодинамики—термодинамика как теория построена на основе принципов. Молекулярно-кинетическая теория строится на иной основе на основе предположений (гипотез) о молекулярном строении тел и о свойствах молекул. Эти предположения задают модель (механическую аналогию) свойств системы молекул, поэтому говорят, что молекулярно-кинетическая теория строится на основе модельных гипотез.
Принципы или гипотезы, положенные в основу теории, представляют собой обобщение опытных данных — наблюдений, эксперимента, производственной практики. Однако в обобщении опытных данных содержится элемент теоретического знания: как принципы, так и гипотезы не выводятся непосредственно и однозначно из опыта. Для нахождения принципов и гипотез одних данных опыта недостаточно.
Вторую часть теоретического знания, как уже отмечалось, составляет система выводов, получаемых из основных положений с помощью логических и математических выкладок, — система математических соотношений между физическими величинами, отражающими свойства предметов. Соответствие этих выводов данным опыта служит подтверждением правильности исходных положений теории.
Выводы из основных положений в той или иной теории могут быть получены различными приемами. Эти приемы, позволяющие получать новые знания, служат методами исследования в рамках теории. В термодинамике, например, мы узнаем о методе круговых процессов, в молекулярно-кинетической теории — о статистическом методе.
Физическая теория верно отражает природу описываемых явлений, если ее применять в той области, для изучения которой она создана. Любую теорию нельзя считать тождественной природе. Теория — это отображение, картина реальных физических явлений, но отображение в единстве и цельности, в системе. Ее задача — «служить руководящим началом для теоретической мысли и эксперимента» (Л. Больцман), быть способом объяснения и способом продвижения человеческой мысли к истине.
С24 Термодинамика и молекулярная физика: Факультатив, курс: Учеб, пособие для учащихся.—3-е изд., перераб, — М.: Просвещение, 1986.— 160 с.; ил
Предварительный просмотр:
Статья разработана к вводному уроку физики, 10 класс, при изучении методов познания. Разработка поможет учащимся подготовиться к семинарскому занятию или зачету по предмету. Она знакомит с понятием научного метода и познания, рассказывает о классификации методов. Информация представлена достаточно подробно и доступно для восприятия. Способ организации текстового материала помогает быстро запомнить ключевые понятия и основные положения.
Разработка будет интересна:
— учителям физики в качестве методического пособия для проведения занятия по данной теме;
— Учащимся.
Источник
Биология в лицее
Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ 
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Наблюдение — это один из способов изучения природы.
Каждый из нас ежедневно использует метод наблюдения в повседневной жизни: мы наблюдаем за играющим щенком, рыбками в аквариуме, за другими людьми. Например, во время урока учитель в классе наблюдает за учениками, а ученики — за учителем.
Наблюдение за очень мелкими или удалёнными объектами проводят с помощью увеличительных приборов: лупы, микроскопа, бинокуляра, бинокля, телескопа.
Эксперимент, или опыт, — один из методов изучения природы.
Слово «эксперимент» в переводе с латинского языка как раз и означает «опыт», «проба».
При проведении опыта исследователь воспроизводит в лаборатории то или иное природное явление. При этом он внимательно следит за тем, как оно происходит. Если необходимо, исследователь повторяет один и тот же опыт много раз.
Эксперимент отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом.
С помощью эксперимента было выяснено, что осьминоги могут использовать подручные предметы (камешки, палочки, обломки кораллов) для того, чтобы достать пищу из сосудов с узким горлышком.
Измерение — один из способов изучения природы.
Измерить можно, к примеру, размер и массу животного, его температуру и скорость передвижения, можно подсчитать количество семян у растения.
Для измерений часто используют измерительные приборы: линейку, весы, термометр, секундомер или часы и др.
Биологам нередко нужно знать численность животных того или иного вида на какой-нибудь территории. Чтобы это определить, подсчитывают, сколько раз встретились животные, их следы, норы или гнёзда на определённом участке. Численность птиц определяют весной по их голосам.
Источник
Научные методы изучения природы
На первом уроке физики (Физика – это наука о природе. Физические тела и физические явления), мы изучили, что физика изучает явления неживой природы и из этих явлений физика выделяет более простые, более конкретные физические явления. Мы узнали, что физические явления бывают механические, световые, звуковые, электромагнитные, тепловые.
Откуда же люди узнали, что существуют такие явления? Ответ очевиден: наблюдали. А что значит наблюдали, и как надо наблюдать? Об этом пойдёт речь в этой статье.
Дело в том, что изучение природы не происходит вот просто так: смотришь и уже знаешь физику. Нет. Существуют специальные научные методы изучения природы, с которыми сейчас начнём знакомится.
Научные методы
Что такого особенного в слове научные? Дело в том, что очень часто нам кажется одно, а на самом деле происходит другое. Давайте сейчас проведём такой самообман. На рисунке ниже два одинаковых отрезка.
Два отрезка одинаковой длины.
А сейчас каждый отрезок снабдим разными окончаниями.
Те же два отрезка, но с окончаниями.
А теперь попросим кого-нибудь постороннего сказать, какой из отрезков длиннее. И что? Каждый скажет, что нижний отрезок длиннее. Обман зрения. Следовательно, если вы хотите исследовать природу, если вы хотите изучать физику, то очень часто нельзя верить тому, что вы видите своими глазами. Есть такая поговорка: "Не верь глазам своим", и то, что нельзя верить глазам своим, вы видите прямо сейчас. Два одинаковых отрезка кажутся разными по длине из-за того, что созданы специальные условия для обмана зрения. Поэтому когда речь идёт о научных методах, нужно всегда стараться исключить все условия, при которых возможен обман зрения, при которых можно получить какие-то ложные данные.
Наблюдение
Какие же методы изучения природы мы знаем? Как было сказано ранее, один из таких методов – наблюдение. До Галилея, с глубокой древности, учёные изучающие природу, например, тот же Аристотель, ни каких экспериментов не ставили. Что такое эксперимент мы ещё расскажем в этой статье. Они просто смотрели вокруг и размышляли. То, что они делали, мы называем наблюдения. Чем же отличается наблюдение? Что это такое? Это один из методов исследования природы. Например, мы прекрасно знаем из повседневной жизни, что камень падает быстро, а тополиный пух очень медленно. Аристотель, наблюдая то же самое, говорил, что тяжёлые тела падают быстро, а медленные медленно. Что это? Результат какого исследования? Наблюдения. Так что же такое наблюдение? Аристотель что-то специально делал для своего исследования, создавал какие-то специальные условия? Нет, он просто смотрел. Итак, наблюдение – это исследование явления без создания специальных условий.
Возникает вопрос: а всегда ли лёгкое тело падает медленно, а тяжёлое быстро? Этот вопрос является предположением. На научном языке предположение называется – гипотеза.
Гипотеза
Гипотеза – это тоже этап, один из методов научного исследования природы. Теперь мы высказываем гипотезу, которая обобщает результаты нашего наблюдения за падением камня и тополиного пуха – любое тяжёлое тело всегда падает быстрее лёгкого.
Попробуем теперь проверить эту гипотезу. А что значит проверить? Это что-то сделать, чтобы узнать справедлива наша гипотеза или нет, подтвердить её или опровергнуть. Проверяют гипотезу при помощи эксперимента. Эксперимент отличается от наблюдения тем, что мы проводим исследование в специально созданных условиях.
Эксперимент
Эксперимент – это исследование явления в специально созданных условиях.
А теперь проведём эксперимент. Возьмём два одинаковых листа бумаги. Если их отпустить, то они будут падать одинаково медленно. А теперь мы создадим для нашего эксперимента специальные условия, и состоять они будут в следующем – мы помнём один лист. Очевидно, что вес помятого листа бумаги не изменился. Давайте теперь отпустим эти два листа бумаги. Оказывается, что один и тот же лист бумаги, если он свёрнут в комочек, падает быстрее. А теперь скомканный лист бросим вместе с книгой. В результате они упадут практически одинаково.
Эксперимент показал, что комок бумаги падает быстрее не свёрнутого листа. За экспериментом следует какой-то вывод, гипотеза, которая объясняет результаты эксперимента. Гипотеза – кроме силы тяжести, что-то влияет на скорость падения бумаги, предположительно – воздух.
Вслед за этой гипотезой будет опять эксперимент. Мы что-то предположили, и теперь нужно сразу же это проверить. Эксперимент: проведём падение тела так, чтобы воздух не мешал, то есть исключим влияние воздуха или уменьшим его. Это можно сделать по разному. Например, скомкав лист мы уменьшили влияние воздуха на него при падении. Можно сделать по другому. Можно бросить лист ребром, в этом случае сопротивление воздуха будет меньше и лист также будет падать быстрее.
Галилео Галилей, со своими учениками, он уменьшил влияние воздуха другим способом. На тело действует сила притяжения Земли. Чем массивнее тело, тем больше сила притяжения земли. Если вы хотите, чтобы влияние воздуха, а мы видим, что влияние воздуха при падении тела зависит от площади нижней поверхности тела, так вот, если вы хотите чтобы влияние воздуха было меньше, нам надо взять тела из вещества, которое сильно притягиваются к Земле, то есть которое имеет высокую массу при малых размерах. Например, можно взять чугунное ядро и свинцовую пулю. И вот Галилей бросал с Пизанской башни эти предметы. На самом деле его ученики бросали, а он наблюдал и делал выводы. Но создавая специальные условия, он фактически проводил эксперимент. Мушкетная пуля сравнительно лёгкая, но из-за маленьких размеров воздух на неё практически не влияет. Оказалось, что пуля и ядро падают на землю практически одновременно, хотя пуля лёгкая, а ядро тяжёлое. Галилей уменьшил влияние воздуха вот таким способом, за счёт увеличения вклада сил тяжести.
Ньютон пошёл по другому пути. Ньютон жил позже Галилея. Исаак Ньютон просто напросто выкачивал воздух из трубки в которой падали предметы разной массы: тяжёлые и лёгкие. Он бросал пёрышко и дробинку. Когда в трубке воздух был, то перо немного опустилось, а дробинка за это время упала на дно трубки. Но когда Ньютон откачал воздух, оказалось следующее: как только трубку перевернули и они начали падать, они достигли нижнего края трубки одновременно. Воздуха нет – нечему мешать движению, и поэтому и пёрышко, и дробинка достигают дна одновременно.
Физические законы
Итак, на основании гипотезы, подтверждённой различными экспериментами, мы делаем вывод, который уже можно назвать физическим законом.
Закон свободного падения: все тела падают под действием силы тяжести одинаково. Пока что не будем вдаваться в подробности, что значит "одинаково". Об этом мы поговорим в другой статье очень детально.
С какими мы столкнулись понятиями:
- Наблюдение.
- Гипотеза.
- Эксперимент.
- Закон.
Обратите внимание, что мы периодически возвращались после эксперимента к новой гипотезе и к новому эксперименту, но на всё более высоком уровне. Мы поднимались от незнания к знанию не по прямой, а по спирали. Хотя, с точки зрения математики, правильно назвать её винтовой линией, так как спираль – это плоская кривая.
Теперь давайте вернёмся к закону свободного падения: все тела падают под действием силы тяжести одинаково. А как это одинаково? Как можно описать это на количественном уровне? Для этого существуют физические величины, которые придумывают учёные. Примеры физических величин: метр, килограмм, секунда. Эти физические величины оказываются связанными между собой (например, скорость можно измерить в метрах в секунду) и эти величины описывают явления природы. А то, что связывает различные физические величины называется теорией.
Физическая теория
На основании законов, открытых учёными, строится теория, то есть количественное описание физических явлений. Так что мы можем в список выше добавить пятый пункт: теория.
Так, например, была построена механика. Исаак Ньютон, обобщив законы свободного падения, которые были открыты Галилеем, сумел описать на количественном уровне движение тел под действием силы тяжести. Он открыл закон, который называется "Закон всемирного тяготения". Оказывается, не только лист бумаги, чугунное ядро, свинцовая пуля и другие предметы притягиваются к Земле. Луна также притягивается к Земле. Сравнивая движение Луны и движение яблока, которое бросили, Ньютон установил, что любые два тела притягиваются друг к другу. Два человека, сидящие за партой притягиваются друг к другу, к парте, к учителю.
Открыв этот закон физики построили теорию движения планет. Солнечная система подчиняется закону всемирного тяготения. Более того, на основании особенностей движения планет, были открыты новые планеты. Было предсказано, что за Ураном должна быть ещё одна планета, потому что движение Урана было не совсем таким, как думали астрономы. Эта планета была названа Нептун. Это было сделано, как говорят, на кончике пера.
Но вот беда, оказывается, что теория, которую сейчас называют классической физикой, не всегда могла описать различные физические явления. Оказывается, что если скорость тела приближается к скорости света, то понятная нам механика перестаёт работать. Эйнштейн создаёт теорию относительности, в которой рассматривается движение тел с огромными околосветовыми скоростями. Оказывается, скорость света нельзя превысить. А старая добрая классическая механика является частным случаем этой новой теории относительности.
Далее, пытаясь описать свечение нагретых тел, Макс Планк в 1900 году был вынужден предположить (вынужден, так как ему это предположение не нравилось), что нагретые тела испускают свет не непрерывно, а определёнными порциями. То есть, физические величины могут меняться скачкообразно, что противоречит старой доброй классической физике. Так родилась квантовая механика. Теперь старая добрая классическая физика получалась из квантовой механики как частный случай.
То есть, никогда физики не останутся без работы, потому что проводя всё более сложные и сложные эксперименты, физики открывают явления, которые старая физика не может описать и им приходиться строить новые разделы физики. Квантовая механика, теория относительности, а сейчас существуют и более новые разделы физики, которые описывают микромир, при чём при огромных скоростях движения частиц.
Абсолютного знания не существует. Никогда не наступит такого момента, что мы скажем: "Всё, физика открыта". Кстати, такое мнение существовало в конце 19 века. А потом Планк открывает квантовую механику и квантовую физику.
Чем полезно изучение физики
Изучение физики очень полезно для умственного развития. Зная физику, вы понимаете, как "цепляются шестерёнки" везде. Из 15 нобелевских лауреатов по экономике, 13 заканчивали физические факультеты. Изучая физику, вы в целом научаетесь ориентироваться в мире, который вас окружает.
Давайте сравним математика и физика. Математик – это острейший ум, он великолепно умеет решать задачи. Но только у него есть один недостаток: для того чтобы математик смог решить задачу, эту задачу ему нужно точно сформулировать. Вот тебе вот это дано, получи, пожалуйста, вот это. И математик хороший справится с этим. А у физика ситуация другая. Природа не формулирует конкретных условий задач, и хороший физик это тот, который умеет в фантастическом хаосе физических явлений выделить что-то, что можно познавать. То есть выделить что-то, что можно уже анализировать, проводить опыты, чтобы выяснять подробности этого чего-то. Это называется умение, даже лучше сказать талант поставить задачу. Физики умеют ориентироваться в мире, в котором нету чётко сформулированных условий задач. Они эти задачи формулируют, для этого они используют различные, так называемые модели. Например, есть такая модель — материальная точка. Материальная точка – это тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. И вот если считать тело материальной точкой, то описать его движение гораздо проще, чем если описывать движение тела большого размера. Подробную информацию об этом вы получите при изучении раздела "Механика".
Итак, чем хорош физик? Тем, что он умеет решать задачи, у которых нет чётко поставленного условия. Та же история и в экономике, та же история и в жизни.
Источник