Законы их степень общности точность и границы применимости

Законы их степень общности точность и границы применимости

Физические законы и теории, границы их применимости


Физический закон – эмпирически установленная и выраженная в строгой формулировке устойчивая связь между повторяющимися явлениями, процессами и состояниями тел и других материальных объектов в окружающем мире. Выявление физических закономерностей составляет основную задачу физической науки. Для того чтобы некая связь могла быть названа физическим законом, она должна удовлетворять следующим требованиям: ● Эмпирическая подтверждённость. Физический закон считается верным, если подтверждён многократными экспериментами.

● Универсальность. Закон должен быть справедлив для большого числа объектов. В идеале – для всех объектов во Вселенной. ● Простота. Физические законы обычно выражаются в виде короткого словесного утверждения или компактной математической формулы.

● Устойчивость. Физические законы не меняются со временем, хотя и могут признаваться приближениями к более точным законам.

Теоретическая физика – способ познания природы, при котором тому или иному кругу природных явлений сопоставляется какая-либо математическая модель. В такой формулировке теоретическая физика не вытекает из «опыта», а является самостоятельным методом изучения Природы. Однако область её интересов, естественно, формируется с учётом результатов эксперимента и наблюдений.

Продуктом теоретической физики являются физические теории.

Поскольку теоретическая физика работает именно с математическими моделями, крайне важным требованием является математическая непротиворечивость завершённой физической теории. Вторым обязательным свойством, отличающим теоретическую физику от математики, является возможность получать внутри теории предсказания для поведения Природы в тех или иных условиях (то есть предсказания для экспериментов) и, в тех случаях, где результат эксперимента уже известен, давать согласие с экспериментом. Сказанное выше позволяет обрисовать общую структуру физической теории.

Она должна содержать: ● описание круга явлений, для которых строится математическая модель; ● аксиомы, определяющие математическую модель; ● аксиомы, сопоставляющие математическим объектам наблюдаемые, физические объекты; ● непосредственные следствия математических аксиом и их эквиваленты в реальном мире, которые истолковываются как предсказания теории.

Все физически законы являются следствием эмпирических наблюдений и верны с той точностью, с которой верны экспериментальные наблюдения, то есть в рамках границы применимости.

Это ограничение не позволяет утверждать, что какой-либо из законов носит абсолютный характер. Известно, что часть законов заведомо не являются абсолютно точными, а представляют собой приближения к более точным. Так, законы Ньютона справедливы только для достаточно массивных тел, двигающихся со скоростями, значительно меньшими скорости света.

Более точными являются законы квантовой механики и специальной теории относительности. Однако, и они, в свою очередь, являются приближениями более точных уравнений квантовой теории поля.

Законы их степень общности точность и границы применимости

Бесплатная консультация по телефону: Москва Горячая линия Поэтому при каждом физическом измерении указывается не только его результат, но и точность, с которой этот результат получен.

Только в пределах точности измерений можно сравнивать результаты разных опытов друг с другом и с соответствующими предсказаниями теории. В науке и технике разработана целая теория – теория ошибок, которая устанавливает правила расчета экспериментальных ошибок. С элементами этой теории мы познакомимся в лабораторном практикуме по физике.Теоретическая и экспериментальная физика тесно связаны между собою.
С элементами этой теории мы познакомимся в лабораторном практикуме по физике.Теоретическая и экспериментальная физика тесно связаны между собою.

Экспериментальная физика дает информацию об изучаемом явлении, теоретики эту информацию анализируют и создают теорию этого явления. Иногда теория создается, исходя из общих представлений о свойствах материи, в отсутствии экспериментальных фактов.Измерить физическую величину – значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу величины.И в начале 20-го века для объяснения атомных явлений трудами нескольких ученых была создана квантовая механика.

Третий пример: хорошо знакомая вам из курса физики основной школы геометрическая оптика, основанная на представлении о световых лучах, прекрасно согласуется с опытом, если размеры предметов, с которыми взаимодействует свет, намного больше длины световой волны.Энергетика химических процессов СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ В XIX в.термодинамика провозгласила парадоксальный вывод: если бы мир был гигантской машиной, то такая машина неизбежно бы остановилась, т.к.Проводя эксперименты с любым природным явлением, невозможно охватить все процессы, связанные с этим явлением. Например, скольжение тела по наклонной плоскости зависит от плотности воздуха, от шероховатостей их поверхностей и многих других параметров, контролировать которые иногда не представляется возможным.

Важно Часто используем теоретические методы научного познания, основой которых служит модель данного явления.

В модели явления присутствуют все главные его характеристики, а второстепенные отброшены.Действие статистических законов характерно для больших групп явлений, где велика роль случайности.Причинность здесь проявляется иначе, чем в динамических законах.Законы развития характеризуют переходы от одного состояния к другому, прев- ращение систем в друг друга и т.д.Это законы диалектики, биологические законы развития популяций. Законы функционирования отражают способ существования систем в определенном качестве, воспроизводят тип структурных отношений в результате влияния на систему условий ее существования, других систем, а также взаимовлияния собственных элементов (закон спроса и предложения, ценообразования). Во всех этих явлениях одна противоположность не существует без другой и в то же время отрицает другую.Закон взаимного перехода количественных и качественныхк неизбежной абсолютизации классической механики.

Возникло философское учение — механистический детерми­низм, классическим представителем которого был Пьер Симон Лаплас (1749—1827), французский математик, физик и философ.Лапласовский детерминизм выражает идею абсолютного детерми­низма — уверенность в том, что все происходящее имеет причи­ну в человеческом понятии и есть непознанная разумом необхо­димость.Суть его можно понять из высказывания Лапласа: Современные события имеют с событиями предшествующими связь, осно­ванную на очевидном принципе, что никакой предмет не может начать быть без причины, которая его произвела.Это ограничение не позволяет утверждать, что какой-либо из законов носит абсолютный характер. Известно, что часть законов заведомо не являются абсолютно точными, а представляют собой приближения к более точным.Тогда кривая зависимости ​\( x(y) \)​ будет лежать в «коридоре ошибок», проведенном по крайним точкам этих интервалов.Физическая картина мираСовременная физика содержит небольшое число фундаментальных физических теорий, которые, однако, вместе с данными о характере физических процессов и явлений дают приближенное, но наиболее полное отображение различных форм движения материи (тепловая, механическая, электромагнитная).Материя состоит из вещества и поля. Четкой границы между веществом и полем нет.Однако область её интересов, естественно, формируется с учётом результатов эксперимента и наблюдений.Продуктом теоретической физики являются физические теории.

Поскольку теоретическая физика работает именно с математическими моделями, крайне важным требованием является математическая непротиворечивость завершённой физической теории. Вторым обязательным свойством, отличающим теоретическую физику от математики, является возможность получать внутри теории предсказания для поведения Природы в тех или иных условиях (то есть предсказания для экспериментов) и, в тех случаях, где результат эксперимента уже известен, давать согласие с экспериментом.Сказанное выше позволяет обрисовать общую структуру физической теории.Научный эксперимент вчера и сегодня.

  1. Фальсификации в мире науки и паранаучные фальсификации
  2. Научное наблюдение: от древних веков до наших дней
  3. Научный факт: краеугольный камень науки
  4. Измерение: поиск меры для Мира
  5. Миф vs наука

Конспекты на семинар:

  1. Построение моделей как основной метод современных экспериментальных и теоретических исследований.Материальные, функциональные, аналоговые и математические

Вклад М.В.Ломоносова в развитие МКТ.

1.Просмотрите §56-58. Обратите внимание на выделенные заголовки текста.Отметьте для себя, какие пункты вы знаете хорошо, о чем вы только частично помните, что вам встречается впервые.Лекция 2 Научный метод в естествознании.

Структурные элементы научной картины мира Лекция 3 Фундаментальные идеи и понятия естествознания в содержании естественнонаучной картины мир.Материя, движение, взаимодействие, пространство и время.Лекция 4 Фундаментальные идеи и понятия естествознания в содержании естественнонаучной картины мира.Порядок и беспорядок в природе. Лекция 5. Физическая картина мира.Химическая картина мира Биологическая картина мира Лекция 6.Научный эксперимент вчера и сегодня.Великие экспериментаторы.МифВ такой формулировке теоретическая физика не вытекает из «опыта», а является самостоятельным методом изучения Природы.Интересное о физике — Энциклопедия по физике Учебник по Физике для 10 класса — Физика и научный метод познания Учебник по Физике для 11 класса — Электродинамика Учебник по Физике для 10 класса — Физика и научный метод познания Учебник поВажно Проводя эксперименты с любым природным явлением, невозможно охватить все процессы, связанные с этим явлением.Например, скольжение тела по наклонной плоскости зависит от плотности воздуха, от шероховатостей их поверхностей и многих других параметров, контролировать которые иногда не представляется возможным.

Часто используем теоретические методы научного познания, основой которых служит модель данного явления.В модели явления присутствуют все главные его характеристики, а второстепенные отброшены.Все физические законы и теории являются приближением к действительности, поскольку при построении теорий используется определенная модель явлений и процессов. Поэтому как законы, так и теории имеют определенные границы применимости. Например, классическая механика, основанная на трех законах Ньютона и законе всемирного тяготения, справедлива только при движении тел со скоростями, намного меньшими скорости света.

Если же скорости тел становятся сравнимыми со скоростью света (например, удаленные от нас космические объекты или элементарные частицы в ускорителях), предсказания классической механики становятся неправильными.Внимание Магнитные свойства вещества.Колебательный контур.Эти законы абстрагируются от случайности, необходимость действует здесь в относительно чистом виде.Статистические законы — это законы средних чисел, которым подчиняется масса случайностей. Действие статистических законов характерно для больших групп явлений, где велика роль случайности.Причинность здесь проявляется иначе, чем в динамических законах.Физические законы не меняются со временем, хотя и могут признаваться приближениями к более точным законам.Теоретическая физика – способ познания природы, при котором тому или иному кругу природных явлений сопоставляется какая-либо математическая модель. В такой формулировке теоретическая физика не вытекает из «опыта», а является самостоятельным методом изучения Природы.

Однако область её интересов, естественно, формируется с учётом результатов эксперимента и наблюдений.Продуктом теоретической физики являются физические теории. Поскольку теоретическая физика работает именно с математическими моделями, крайне важным требованием является математическая непротиворечивость завершённой физической теории.Когда этот вес достигает величины 222, происходит нарушение меры, качественное изменение, и радий превращается в газообразный радон, физические и химические свойства которого иные, чем у радия.Закон единства и борьбы противоположностей играет особую роль в структуре диалектики, так как раскрывает источник развития и движения.

Поэтому В.И.Ленин называл его сутью, ядром диалектики. Важнейшие категории, которыми мы оперируем, рассматривая данный закон: тождество, различие, противоположности, противоречия.Всем предметам и явлениям окружающего мира свойственна относительная устойчивость, определенность, иначе они просто не существовали бы. Этот момент постоянства, устойчивости, единства, многообразия и непрерывности отражается в категории тождество.Устойчивость и изменчивость, т.е.Эксперимент и теория в физическом познании мираПознание окружающего мира с помощью научного метода заключается в следующем: опираясь на опыт, установить количественные законы природы и проверить их с помощью эксперимента.Научный метод познания природы состоит из следующих этапов:

  1. выдвижение гипотезы для объяснения закономерностей явления;
  2. создание модели явления;
  3. установление закономерностей явления, определение причин и следствий этого явления;
  4. экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы;
  5. создание теории;
  6. объяснение других явлений на основе выдвинутой теории.
  7. наблюдение;

В физике используют два метода научного познания: экспериментальный и теоретический.По мере изучения какого-либо явления перед человеком все больше открываются его свойства и связи с другими явлениями.Она должна содержать:● описание круга явлений, для которых строится математическая модель;● аксиомы, определяющие математическую модель;● аксиомы, сопоставляющие математическим объектам наблюдаемые, физические объекты;● непосредственные следствия математических аксиом и их эквиваленты в реальном мире, которые истолковываются как предсказания теории.Все физически законы являются следствием эмпирических наблюдений и верны с той точностью, с которой верны экспериментальные наблюдения, то есть в рамках границы применимости.

Это ограничение не позволяет утверждать, что какой-либо из законов носит абсолютный характер. Известно, что часть законов заведомо не являются абсолютно точными, а представляют собой приближения к более точным.Тогда кривая зависимости ​\( x(y) \)​ будет лежать в «коридоре ошибок», проведенном по крайним точкам этих интервалов.Физическая картина мираСовременная физика содержит небольшое число фундаментальных физических теорий, которые, однако, вместе с данными о характере физических процессов и явлений дают приближенное, но наиболее полное отображение различных форм движения материи (тепловая, механическая, электромагнитная).Материя состоит из вещества и поля.

Четкой границы между веществом и полем нет. Всем формам материи присущ корпускулярно-волновой дуализм. Лекция 2 Научный метод в естествознании. Структурные элементы научной картины мира Лекция 3 Фундаментальные идеи и понятия естествознания в содержании естественнонаучной картины мир.Материя, движение, взаимодействие, пространство и время.
Структурные элементы научной картины мира Лекция 3 Фундаментальные идеи и понятия естествознания в содержании естественнонаучной картины мир.Материя, движение, взаимодействие, пространство и время. Лекция 4 Фундаментальные идеи и понятия естествознания в содержании естественнонаучной картины мира.Порядок и беспорядок в природе.

Лекция 5. Физическая картина мира.Химическая картина мира Биологическая картина мира Лекция 6.

Научный эксперимент вчера и сегодня.Великие экспериментаторы.

МифФизика – одна из основ естественных наук.Изучение физики имеет важнейшее значение и для развития техники: люди получили возможность сконструировать самолеты и космические корабли, электронные приборы, компьютерную технику и многое другое. Как правило, опыты проводятся в специальных лабораториях, с использованием лабораторных приборов и оборудования.

Изучая физические явления, стремятся не только выяснить их причины, но и наиболее точно описать их, выразить количественные соотношения.Для этого приходится проводить измерения физических величин.

Измерить физическую величину – значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу величины.Такое деление законов еще раз подтверждает что непознаное, не точно исчисляемое и объясняемое постепенно становится явью с помощью новых концепций.

Появление статистических методов в познании, а также развитие теории вероятностей вот новое оружие современного ученого. Причинное объяснение многих физических явлений, т.е.

ре­альное воплощение зародившегося еще в древности принципа причинности в естествознании, привело в конце XVIII — начале XIX вв. к неизбежной абсолютизации классической механики.Возникло философское учение — механистический детерми­низм, классическим представителем которого был Пьер Симон Лаплас (1749—1827), французский математик, физик и философ. Лапласовский детерминизм выражает идею абсолютного детерми­низма — уверенность в том, что все происходящее имеет причи­ну в человеческом понятии и есть непознанная разумом необхо­димость.Суть его можно понять из высказыванияИ в начале 20-го века для объяснения атомных явлений трудами нескольких ученых была создана квантовая механика.Третий пример: хорошо знакомая вам из курса физики основной школы геометрическая оптика, основанная на представлении о световых лучах, прекрасно согласуется с опытом, если размеры предметов, с которыми взаимодействует свет, намного больше длины световой волны.

Но если размеры предметов сравнимы с длиной световой волны или намного меньше ее, вступает в силу волновая теория света, в основе которой лежит представление о световых волнах.Физика и научный метод познания.

2014 → → Интересное о физике -> Энциклопедия по физике Учебник по Физике для 10 класса -> Физика и научный метод познания Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика Учебник по Физике для 10 класса -> Физика и научный метод познания Учебник поВажно Проводя эксперименты с любым природным явлением, невозможно охватить все процессы, связанные с этим явлением.Например, скольжение тела по наклонной плоскости зависит от плотности воздуха, от шероховатостей их поверхностей и многих других параметров, контролировать которые иногда не представляется возможным. Часто используем теоретические методы научного познания, основой которых служит модель данного явления.В модели явления присутствуют все главные его характеристики, а второстепенные отброшены. Складывалось впечатление, что знание физики близко к своему полному завершению – столь мощную силу демонстрировал фундамент классической физики.Карпенков С.Х.

Основные концепции естествознания.М.: ЮНИТИ, 1998.

Ньютон и философские проблемы физики XX века.Внимание Коллектив авторов под ред.М.Д. Ахундова, С.В. Илларионова.Закон, связывающий давление идеального газа со средней кинетической энергией молекул: основное уравнение MKT (уравнение Клаузиуса).ГРАНИЦЫ ПРИМЕНИМОСТИ MKT идеального газа определяются преимущественно пределами применимости используемой модели идеального газа.Это усугубляется тем, что для учителей физики нет литературы, в которой они могли прочитать о том, как развивать критичность в процессе обучения своему предмету.При этом бессистемное изучение границ применимости физических законов и теорий, входящих в содержание обучения, стихийно влияет на развитие критичности мышления учащихся.

Ахундова, С.В. Илларионова.Закон, связывающий давление идеального газа со средней кинетической энергией молекул: основное уравнение MKT (уравнение Клаузиуса).ГРАНИЦЫ ПРИМЕНИМОСТИ MKT идеального газа определяются преимущественно пределами применимости используемой модели идеального газа.Это усугубляется тем, что для учителей физики нет литературы, в которой они могли прочитать о том, как развивать критичность в процессе обучения своему предмету.При этом бессистемное изучение границ применимости физических законов и теорий, входящих в содержание обучения, стихийно влияет на развитие критичности мышления учащихся. Объект исследования — возможности процесса обучения физике в развитии критичности мышления. Предмет исследования — процесс формирования представлений о границах применимости физических законов и теорий как средство развития критичности мышления учащихся.

Поделиться: РубрикиЗаписи×Рекомендуем посмотретьРубрикиПопулярноеКонтактыг.Москва, Берзарина, ул., дом 4, строение 27 (495) 852-03-94 © Copyright 2021, Юрист . Все права защищены.

Формирование знаний школьников о структуре физической теории

  1. , учитель физики, заместитель директора
  2. , учитель физики

Разделы: Вопросу включения методологических знаний в курс физики средней школы посвящены работы известных отечественных учёных, таких, как В.Ф.Ефименко, Г.М.Голин, А.А.Бух, В.Г.Разумовский, Б.И.Спасский, В.В.Мултановский, А.А.Пинский, Н.С.Пурышева и др.

Г.М.Голин [1] выделил следующую систему методологических знаний:

  • Стержневые методологические идеи физики.
  • Физическая теория и методы теоретического познания.
  • Научный эксперимент и методы экспериментального (эмпирического) познания.
  • Основные закономерности развития физики.

Одним из элементов данной системы является физическая теория и методы теоретического познания. Физическая теория – это целостная система физических знаний, в полной мере описывающая определённый круг явлений и являющаяся одним из структурных элементов физической картины мира (см. табл.1). Физическая картина мира Исходные философские идеи и понятия Физические теории Связи между теориями Материя, движение, пространство и время, взаимодействие.

Классическая механика Статистическая физика Электродинамика Квантовая теория Принципы: соответствия, дополнительности, симметрии, причинности Таблица 1. Структура физической картины мира Школьный курс физики структурирован вокруг четырёх фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярно-кинетической теории, электродинамики, квантовой теории.

Теоретическое ядро школьного курса физики воплощает четыре указанные фундаментальные теории, специально адаптированные для школьного курса. “Это позволяет выделить в курсе физики генеральные направления в виде учебно-методических линий и затем формировать весь материал вокруг этих линий. Такая генерализация учебного материала позволяет обеспечивать формирование у учащихся адекватных представлений о структуре современной физики, а также реализацию теоретического способа обучения…” [2.

С. 33]. Генерализация учебного материала направлена на обеспечение качественного усвоения системы знаний, являющихся научной базой общего политехнического образования, на обеспечение эффективности учебного процесса и глубокого и цельного восприятия определённой области знаний; на формирование и развитие творческого, научно-теоретического способа мышления. ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ Основание Ядро Следствия Интерпретация Эмпирический базис. Система понятий. Модели. Законы.

Законы сохранения. Принципы и постулаты. Фунд. физ. Постоянные. Объяснение эмпирических фактов и предсказание нового.

Истолкование основных понятий и законов. Границы применимости теории. Таблица 2.

Структура физической теории Опираясь на работы В.Ф.Ефименко [3], В.В.Мултановский [4] выделил следующие структурные элементы физической теории: основание, ядро, следствия и интерпретации (см.

табл.2). В рамках школьного курса физики наиболее полно могут быть рассмотрены структура классической механики (см. табл.3) и молекулярно-кинетической теории.

Полностью раскрыть структуру такой фундаментальной теории как классическая электродинамика не представляется возможным (в частности, вследствие недостаточного математического аппарата школьника). Однако в этом случае формирование знаний у учащихся о структуре физической теории можно осуществить на примере частной теории – теории Друде-Лоренца (см.

табл.4). КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Основание Ядро Следствия Интерпретация

  1. Эмпирический базис:

наблюдение явлений (движение тел, свободное падение, колебание маятника…)

  1. Модели:
  2. Система понятий:

мат.

точка, абс.тв.тело

  1. Кинематические уравнения движения
  1. Законы:

законы Ньютона, движения абс.

тв. тел, закон всемирного тяготения

  1. Законы сохранения:

ЗСЭ, ЗСИ, ЗСМИ

  1. Принципы:

Дальнодействия, независимости действия сил, относительности Галилея

  1. Постулаты:

Однородности и изотропности пространства, однородности времени.

  1. Фунд.

    физ. постоянные:

гравит. постоянная

  1. Объяснение различных видов движения
  2. Предсказание:
  3. Решение прямой и обратной задачи механики
  4. Применение законов в технике (космос, самолёты, транспорт…)

Открытие планет Нептун и Плутон Границы применимости теории: макроскопические тела

Таблица 3.

Структура классической механики КЛАССИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ ДРУДЕ-ЛОРЕНЦА Основание Ядро Следствия Интерпретация

  1. Эмпирический базис:

1) Опыт Рикке (1901); 2)Опыт Мандельштама и Папалекси (1913); 3) Опыт Толмена и Стюарта (1916).

Основные положения теории: 1) Движение электронов подчиняется законам классической механики. 2) Электроны друг с другом не взаимодействуют. 3) Электроны взаимодействуют только с ионами кристаллической решётки, взаимодействие это сводится к соударению. 4) В промежутках между соударениями электроны движутся свободно.

4) В промежутках между соударениями электроны движутся свободно.

5) Электроны проводимости образуют электронный газ, подобно идеальному газу, “электронный газ” подчиняется законам идеального газа.

  1. Вывод закона Ома.
  2. ВАХ металлов.
  3. Объяснение природы сопротивления металлов.
  4. Вывод закона Джоуля-Ленца.

Границы применимости и недостатки теории: классическая теория не может объяснить закон Дюлонга и Пти, температурную зависимость удельного сопротивления металлов, сверхпроводимость.

Таблица 4. Структура классической электронной теории Друде-Лоренца Структура физической теории, представленная в таблице 4, может быть использована для структурирования содержания обобщающего урока по теме “Электрический ток в металлах”, который является первым уроком при изучении темы “Электрический ток в различных средах” в 10 классе.

Обобщение и систематизация знаний на уровне физической теории способствует осознанию учащимися методологических знаний, пониманию логики процесса познания.

Очень важно в этом случае, чтобы процесс познания предстал перед учащимися в динамике.

Именно в этом случае наиболее полно может быть отражён методологический характер знания. В соответствие с чем, развёртывание учебного материала целесообразно осуществлять согласно этапам цикла познания: опытные факты > гипотеза (модель) > теоретические следствия > эксперимент (см.

табл.5). При этом опорный конспект в тетради учащихся может быть представлен в виде таблицы 4. Факты Гипотезы Теоретические следствия Эксперимент 1) Опыт Рикке (1901); 2)Опыт Мандельштама и Папалекси (1913); 3) Опыт Толмена и Стюарта (1916). Электронная проводимость металлов.

Модель движения свободных электронов в кристаллической решётке при отсутствии и наличии электрического поля

  1. ВАХ металлов.
  2. Объяснение природы сопротивления металлов.
  3. Вывод закона Джоуля-Ленца.
  4. Вывод закона Ома.

Экспериментальная проверка законов Ома и Джоуля-Ленца. Таблица 5. Обобщение учебного материала при изучении темы “Электрический ток в металлах” Рассмотрение границ применимости теории Друде-Лоренца оградит учеников от догматизма при изучении физики. Очень важно, чтобы изученный материал не рассматривался учащимися как завершённая схема, лишённая противоречий.

Необходимо, чтобы школьники понимали, что абсолютная истина не достижима, а процесс познания – это постоянное стремление к абсолютной истине через ряд сменяющих друг друга истин относительных.

Тем самым учитель подводит их к пониманию сути методологического принципа соответствия. (Впоследствии можно коснуться и содержания другого методологического принципа – принципа дополнительности, указав на то, что теория Максвелла и теория Друде-Лоренца описывают явление электропроводности с разных точек зрения и тем самым дополняют друг друга.) В <>представлен подробный план-конспект урока-обобщения по теме “Электрический ток в металлах”, в <> – обобщённый план изучения раздела “Электрический ток в различных средах” и обобщённый план изучения физической теории, в <> – компьютерная презентация по теме. Литература

  • Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е.Каменецкий, Н.С.Пурышева, Н.Е.Важеевская и др.; Под ред. С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. – М.: Издательский центр “Академия”, 2000. — 368 с.
  • Голин Г.М. Вопросы методологии физики в курсе средней школы. – М. Просвещение, 1987.
  • Мултановский В.В. Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе – М.: Просвещение, 1977. — 168 с.
  • Ефименко В.Ф. Методологические вопросы школьного курса физики. – М.: Педагогика, 1976. — 224 с.
  • Маншиньян А.А. Теоретические основы создания и применения технологий обучения. – М.: Прометей, 1999. — 136 с.

17.03.2008 Поделиться страницей:

Законы классической механики

Определение 1 Механика — обширный раздел физики, исследующий законы изменения положений физических тел в пространстве и времени, а также постулаты, основанные на законах Ньютона.

Рисунок 1. Основной закон динамики.

Автор24 — интернет-биржа студенческих работЗачастую данное научное направление физики называют «Ньютоновской механикой».

Классическая механика на сегодняшний день подразделяется на такие разделы: Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

  1. динамику – занимается исследованием движения материальных веществ.
  2. кинематику — изучает геометрические особенности движения без рассмотрения его причин;
  3. статику — рассматривает и описывает равновесие тел;

представляет собой одну из простейших и вместе с тем наиболее распространенную форму существования живой материи. Поэтому классическая механика занимает исключительно значимое место в естествознании и считается главным подразделом физики.Классическая механика в своих постулатах изучает движение рабочих тел, со скоростями, которые намного меньше скорости света.

Согласно специальной гипотезе относительности, для движущихся на огромной скорости элементов не существует абсолютного пространства и времени.

В результате характер взаимодействия веществ становится сложнее, в частности, их масса начинает зависеть от скорости движения. Все это стало объектом рассмотрения формул релятивистской механики, для которых константа световой скорости играет фундаментальную роль.

Классическая механика базируется на следующих основных законах.

  • Три закона Ньютона. Первый устанавливает обязательное наличие свойства инертности у физических тел и постулирует наличие таких концепций отсчёта, в которых движение свободного вещества происходит с постоянной скоростью. Второй постулат вводит понятие силы как главной меры взаимодействия активных элементов и на основе теоретических фактов постулирует взаимосвязь между ускорением тела, его величиной и инертностью. Третий ньютоновский закон — для каждой действующей на первое тело силы существует противодействующий фактор, равный по величине и противоположный по направлению.
  • Закон сохранения внутренней энергии является следствием законов Ньютона для стабильных, замкнутых систем, в которых действуют исключительно консервативные силы. Полная механическая сила замкнутой системы материальных тел, между которыми действуют только тепловая энергия, остается постоянной.
  • Принцип относительности Галилея. Согласно данному принципу существует множество систем отсчёта, в которых любое свободное тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной по направлению скоростью. Эти концепции в науке называются инерциальными, и осуществляю движение относительно друга прямолинейно и равномерно.

Рисунок 2. Формулы по механике. Автор24 — интернет-биржа студенческих работИз трех фундаментальных теорий движения тела Ньютона вытекают определенные следствия, одно из которых — сложение общего количества элементов по правилу параллелограмма.

Согласно данной идее, ускорение любого физического вещества зависит от величин, в основном характеризующих действие иных тел, определяющих особенности самого процесса. Механическое действие на исследуемый объект со стороны внешней среды, которая кардинально изменяет скорость движения сразу нескольких элементов, называют силой. Она может иметь многогранную природу.В классической механике, которая имеет дело со скоростями, значительно меньшими скорости света, масса считается одной из основных характеристик самого тела, не зависящей от того, движется оно или находится в состоянии покоя.

Масса физического тела находится вне зависимости от взаимодействия вещества с другими частями системы.

Замечание 1 Таким образом, масса стала постепенно пониматься как количество живой материи.

Установление понятий массы и силы, а также метода их измерения позволило Ньютону описать и сформулировать второй закон . Итак, масса есть одна из ключевых характеристик материи, определяющая ее гравитационные и инертные свойства.Первое и второе начало механики относятся соответственно к систематическому движению одного тела или материальной точки.

При этом учитывается только действие других элементов в определенной концепции. Однако любое физическое действие есть взаимодействие.Третий закон механики уже фиксирует данное утверждение и гласит: действию всегда соответствует противоположно направленное и равное противодействие.

В формулировке Ньютона этот постулат механики справедлив лишь для случая непосредственной взаимосвязи сил или при внезапной передаче действия одного материального тела на другое. В случае перемещения за длительный промежуток времени третий закон применяется тогда, когда временем передачи действия возможно пренебречь.Вообще все справедливы для функционирования инерциальных систем отсчета. В случае неинерциальных концепций ситуация совершенно иная.

При ускоренном движении координат относительно самой инерциальной системы первый закон Ньютона невозможно использовать — свободные тела в ней будут менять свою скорость движения с течением времени и зависеть от скорости движения и энергии других веществ.Рисунок 3. Границы применимости законов классической механики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работВ результате достаточно стремительного развития физики в начале XX столетия сформировалась определенная сфера применения классической механики: ее законы и постулаты выполняются для движений физических тел, скорость которых значительно меньше скорости света.

Было определено, что с ростом скорости масса любого вещества будет автоматически возрастать.Несоответствие принципов в классической механике в основном исходило из того, что будущее в известном смысле полностью находится в настоящем – этим и определяется вероятность точного предвидения поведения системы в любой отрезок времени.

Замечание 2 Ньютоновский способ сразу стал главным инструментом познания сущности природы и всего живого на планете.

Законы механики и методы математического анализа вскоре показали свою эффективность и значимость. Физический эксперимент, который базировался на измерительной технике, обеспечивал ученым небывалую ранее точность.

Физическое знание все в более значительной степени становилось центральной промышленной технологией, что стимулировало общее развитие других важных естественных наук.

В физике все изолированные ранее электричество, свет, магнетизм и теплота стали целыми и объединенными в электромагнитную гипотезу. И хотя сама природа тяготения оставалась так и неопределенной, ее действия возможно было рассчитать. Утвердилась и реализовалась концепция механистического детерминизма Лапласа, которая исходит из возможности точно определить поведение тел в любой момент времени, если изначально определены исходные условия.Структура механики как науки казалась достаточно надежной и прочной, а также практически завершенной.

В итоге сложилось впечатление, что знание физики и ее законов близко к своему финалу – столь мощную силу показал фундамент классической физики.

Границы применимости физических законов и теорий

 Все физические законы и теории являются приближением к действительности, поскольку при построении теорий используется определенная модель явлений и процессов.

Поэтому как законы, так и теории имеют определенные границы применимости.

Например, классическая механика, основанная на трех и , справедлива только при движении тел со скоростями, намного меньшими скорости света. Если же скорости тел становятся сравнимыми со скоростью света (например, удаленные от нас космические объекты или элементарные частицы в ускорителях), предсказания классической механики становятся неправильными. Тут в «игру» вступает , созданная в начале 20-го века Эйнштейном.

Второй пример: поведение мельчайших частиц вещества — так называемых элементарных частиц, а также строение атома не могут быть поняты в рамках классической механики: оказалось, что явления, происходящие на очень малых расстояниях и в очень короткие промежутки времени, находятся вне границ ее применимости.

И в начале 20-го века для объяснения атомных явлений трудами нескольких ученых была создана квантовая механика. Третий пример: хорошо знакомая вам из курса физики основной школы геометрическая оптика, основанная на представлении о световых лучах, прекрасно согласуется с опытом, если размеры предметов, с которыми взаимодействует свет, намного больше длины световой волны.

Но если размеры предметов сравнимы с длиной световой волны или намного меньше ее, вступает в силу волновая теория света, в основе которой лежит представление о световых волнах.