Наблюдения что это такое в физике
Опыты, эксперименты и наблюдения в физике: в чем между ними разница
Содержание:
Эксперимент, опыт, наблюдение – основополагающие методы изучения окружающего мира, постижения закономерностей природы. Люди испокон веков следят за протекающими вокруг них явлениями, часть из увиденного пытаются повторять в определённых условиях, имитировать протекающие в природе процессы. Рассмотрим, что такое в физике опыт, наблюдение, эксперимент, чем отличаются. Приведём примеры трёх методов познания законов творца.
Чем отличается опыт от эксперимента
Эксперимент – метод исследования, направленный на:
Из латинского «слово» переводится как «опыт», то есть понятия аналогичные. В русском языке они имеют слегка отличающуюся окраску.
Экспериментальное исследование – опыт, проводимый в строго заданных рамках, часто реализуется в лабораторных или иных специальных условиях, нацелен преимущественно на точный результат, его повторяемость. Обычно требует специального материально-технического обеспечения.
В чем разница между опытом и экспериментом?
При проведении опытов человек не ограничивается ничем: используемой материальной базой, внешними условиями, однако работает в ограниченном опытном пространстве. Эксперимент – разновидность опыта, проводимого в заданных условиях при регулярном контроле изучаемых и зависящих от них параметров.
Алгоритм проведения эксперимента включает:
Исследования, проводимые для удовлетворения любопытства, относят к экспериментам.
Эксперимент – научно проведённый опыт.
Чем эксперимент отличается от наблюдения
Опыт: бросаем камни в озеро и измеряем время, за которое волны дойдут до берега.
Эксперимент: опускаем камни весом около 30 г с высоты 1 м в воду с температурой
18 °C под прямым углом в безветренную погоду. Измеряем, за сколько образовавшаяся волна дойдёт до забитого возле берега кола.
Наблюдение: смотрим, как прогуливающийся мальчик с отцом бросают камни, замечаем, что волны, поднятые разными по весу камнями, доходят до берега со слегка отличающейся скоростью. Наблюдаем, что ветер влияет на скорость распространения волн.
Страницы работы
Фрагмент текста работы
Наблюдение – метод исследования предметов и явлений объективной действительности в том виде, в каком они существуют в природе. Наблюдаемой называют любую физическую величину, значение которой можно найти экспериментально (измерить).
Гипотеза – вероятное предположение о причине каких-либо явлений, достоверность которого при современном состоянии науки не может быть проверена и доказана.
Эксперимент – изучение того или иного явления в точно учитываемых условиях, когда имеется возможность следить за ходом изменения явления, активно воздействовать на неё.
Опыт – совокупность накопленных знаний.
Механика – наука, изучающая механические движения, т.е. перемещения тел друг относительно друга или изменение форм тела.
Материальная точка – физическое тело, размерами и формой которого можно пренебречь.
Поступательное движение – движение, при котором любая прямая, жёстко связанная с телом, перемещается параллельно самой себе.
Мгновенная скорость (скорость) – характеризует быстроту изменения радиус-вектора перемещения r в момент времени t.
Ускорение – характеризует быстроту изменения скорости в момент времени t.
Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю.
Нормальное ускорение – по направлению.
Угловая скорость – векторная величина производной от элементарного углового перемещения по времени.
Угловое ускорение – векторная величина, равная первой производной от угловой скорости по времени.
Импульс – векторная мера кол-ва механического движения, которое может быть передано от одного тела к другому при условии, что движение не меняет своей формы.
Механическая система – совокупность тел, выделенных для рассмотрения.
Внутренние силы – силы, с которыми взаимодействуют между собой тела, входящие в рассматриваемую систему.
Внешние силы – действуют со стороны тел, не принадлежащих системе.
Система называется замкнутой или изолированной, если отсутствуют внешние силы
Прямая задача механики – зная силы, найти движение (функции r(t), V(t)).
Обратная задача механики – зная движение тела, найти силы, действующие на него.
Масса (аддитивная величина):
1. Мера инертности при поступательном движении тела (инертная масса)
2. Мера кол-ва вещества в объёме тела
3. Мера гравитационных свойств тел, участвующих в гравитационных взаимодействиях (гравитационная масса)
1. В способности тела сохранять состояние движения
2. В способности тела под действием других тел изменять состояние не скачками, а непрерывно.
3. Сопротивляться изменению состояния своего движения.
Системы отсчёта, по отношению к которым свободная м.т. находится в состоянии относительного покоя или равномерного прямолинейного движения, называются инерциальными (в них выполняется I закон Ньютона).
I закон Ньютона: Если система отсчёта движется относительно инерциальной с ускорением, то она называется неинерциальной.
II закон Ньютона: В инерциальной системе скорость изменения импульса м.т. равна результирующей силе, действующей на неё и совпадает с ней по направлению.
III закон Ньютона: Силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине и противоположны по направлению.
Абсолютная скорость – скорость м.т. относительно неподвижной системы отсчёта.
Относительная скорость – скорость м.т. относительно подвижной системы отсчёта.
Переносная скорость – скорость подвижной системы отсчёта относительно
Первый урок физики в 7-м классе по теме: «Что изучает физика. Некоторые физические термины, наблюдения и опыты»
Разделы: Физика
Оборудование: коробок спичек, свеча, весы, барометр, секундомер, термометр, шарик, желоб, электрическая спираль, маятник, линза, экран, компас, набор магнитов, компьютер, проектор, презентация “Что изучает физика”.
“Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой тянись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.”
Фирдоуси (Персидский и таджикский поэт 940–1030 г.г)
Методические приемы: лекция с элементами беседы.
I. Знакомство учеников с кабинетом физики и преподавателем. Организационный момент
II. Изучение нового теоретического материала (лекция учителя)
1. Из истории физики.
Учитель.Сегодня мы с вами начинаем изучение нового предмета – физики. На сегодняшнем уроке вы узнаете, что изучает физика, как она возникла, какое большое значение она имеет для понимания явлений природы и трудовой деятельности человека.
С давних времен человек наблюдал за окружающим миром, от которого зависела его жизнь, пытался понять явления природы. Солнце давало людям тепло и приносило иссушающий зной, дожди поили живительной влагой поля и вызывали наводнения, неисчислимые бедствия несли ураганы и землетрясения. Не зная причин их возникновения, люди приписывали эти действия сверхъестественным силам, но постепенно они стали понимать действительные причины природных явлений и приводить их в определенную систему. Так зародились науки о природе.
Трудно было человеку миллионы лет назад,
Он совсем не знал природы,
Слепо верил в чудеса!
Он всего, всего боялся
И не знал, как объяснить
Бурю, гром, землетрясенье,
Трудно было ему жить.
И решил он, что ж бояться,
Лучше просто всё узнать.
Самому во все вмешаться,
Людям правду рассказать.
Создал он Земли науку,
Кратко “физикой” назвал.
Под названьем тем коротким
Он природу распознал!
В русском языке слово “физика” появилось в XVIII веке, благодаря Михаилу Васильевичу Ломоносову, ученому-энциклопедисту, основоположнику отечественной науки, философу-материалисту, поэту, заложившему основы современного русского языка, выдающемуся деятелю просвещения, который сделал перевод с немецкого первого учебника по физике. Именно тогда в России и стали серьезно заниматься этой наукой.
Физика изучает мир, в котором мы живем, явления, в нем происходящие, открывает законы, которым подчиняются эти явления. Главная задача физики – познать законы природы, свойства различных веществ и поставить их на службу человеку.
Установив фундаментальные законы природы, человек использует их в процессе своей деятельности. Мы широко пользуемся электрическими приборами: плитками, чайниками, утюгами, пылесосами, холодильниками. Создание этих приборов стало возможным благодаря изучению электрических явлений и свойств различных материалов. Трудно представить нашу жизнь без радио и телевидения, компьютеров и стовых телефонов, изобретением которых мы также обязаны физике. Подумайте, представителям каких профессий нужны знания по физике.
Учащиеся. Необходимы знания по физике представителям всех ведущих профессий: строителям, космонавтам, металлургам, конструкторам, инженерам, военным и т.д.
Ответы на все эти вопросы дает именно физика.
Физика является интересной и, одновременно с этим, достаточно сложной наукой. Только постоянные усилия в изучении этой науки позволят вам глубоко понимать содержание и смысл законов, по которым развивается наш мир.
Изучение физики – это, в общем, бесконечный процесс, который можно сравнить с движением по лестнице всегда вверх.
Итак, приглашаю Вас, дорогие ребята, в захватывающий путь по исследованию простых явлений окружающего мира методами физической науки. Желаю успеха в постижении тайн мироздания, в раскрытии смысла понятий и законов физики!
Откройте тетради, запишите тему урока : “Что изучает физика. Некоторые физические термины. Наблюдения и опыты”.
Далее по ходу лекции учителя, учащиеся составляют опорный конспект (далее в тексте зеленый цвет шрифта).
Физика – это наука о наиболее простых и наиболее общих свойствах мира.
В XVIII веке М.В. Ломоносов ввел в русский язык слово “физика”, издал в переводе с немецкого первый учебник по физике.
2. Изучение терминологии.
Учитель.Чтобы рассказывать о физике, изучать ее, приходится использовать специальные слова – термины.
Физические термины – это специальные слова, которыми пользуются в физике для краткости, определенности и удобства.
Физическое тело – это каждый окружающий нас предмет. (Показ физических тел: ручка, книга, парта)
Материя – это всё то, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания (небесные тела, растения, животные и др.)
Физические явления – это изменения, происходящие с физическими телами. (Учитель показывает картинки природных явлений, а ученики отвечают – какое природное явление изображено на них). Учитель отпускает из поднятой руки спичечный коробок, дав ему упасть на стол. Какое явление здесь наблюдается? (Движение) Учитель зажигает спичку, свечу, зажигалку. Какое явление можно наблюдать? (Горение)
Учитель приводит примеры и демонстрирует опыты, связанные с физическими явлениями: скатывание шарика по желобу, электрическая искра, действие магнитов на железо, получение изображения свечи на экране при помощи линзы, кипение воды.
Физические приборы – это специальные устройства, которые предназначены для измерения физических величин и проведения опытов.
Какие приборы вы знаете? Учащиеся приводят примеры: линейка, секундомер, термометр, барометр ( учитель демонстрирует приборы).
4. Обсуждение проблемы: какими методами, способами изучают физические явления.
Учитель. Давайте подумаем о том, как можно изучать физику. Откуда появляются у человека знания?
Учащиеся. Многие первичные знания появляются из собственных повседневных наблюдений.
Учитель. Совершенно верно. Именно с наблюдений и начиналась физика. Философы и ученые Древней Греции, такие как Аристотель, Архимед, Демокрит, в основном вели наблюдения. Из наблюдений они пытались установить закон, которому подчиняется то или иное наблюдаемое явление, и поставить знание установленного закона на службу человеку.
Представьте себя на некоторое время учеными-физиками. Вам предстоит совершить какое-то научное открытие, изобрести что-нибудь. Сразу это возможно? Могут ли открытия рождаться без знаний?
Учащиеся. Необходимо изучить предшествующий опыт, нужно многократно наблюдать одно и то же явление, чтобы увидеть, как оно изменяется при различных обстоятельствах. Ученый сначала может только предполагать, догадываться о том, как может происходить то или иное явление в новых условиях, но ему необходимо проверить и доказать предположения. Для этого ученый прибегает к опытам и измерениям.
Учитель. Совершенно верно. Изучение явлений – это достаточно долгий и тернистый путь – от гипотез, догадок, интуиции, наблюдений, через опыты к выводам. То есть источником физических знаний являются наблюдения и опыты.
Источники физических знаний
Окна в мир: зрение, слух, осязание, обоняние, вкус
Гипотеза,
догадка,
фантазия,
мечта,
интуиция
Вопрос природе на её языке вещей и событий
III. Проверка усвоения изученного материала
(Фронтальный опрос учащихся; предварительно учитель сообщает о разной степени сложности заданий и желает учащимся успехов в выполнении более высокого уровня сложности;количество заданий можно сократить).
1. Приведите примеры тел, изготовленных из следующих веществ: дерева, бумаги, пластмассы.
2. Из каких веществ состоят следующие физические тела: книга, линейка, парта.
3. Назовите, какие физические тела могут быть сделаны из стекла, из резины, из пластмассы.
4. Какие из приведенных явлений являются механическими: движется автобус, плывет лодка, кипит вода.
5. Какие из приведенных явлений являются тепловыми: ученики греются у костра, Солнце нагревает крышу дома, летит мяч.
1. Укажите, что относится к понятию “физическое тело”, а что к понятию “вещество”: автобус, трамвай, медь, мел, мед, очки.
2. Какое из приведенных ниже слов обозначает физическую величину: алюминий, длина, килограмм, термометр, Земля.
3. Какое из приведенных ниже слов обозначает единицу физической величины: объем, температура, плавление, метр, скорость.
4. Назовите из приведенных ниже явлений только физические: таяние снега, кипение воды, гниение картофеля, выпадение снега, почернение серебряной монеты.
5. Какими основными физическими явлениями сопровождается выстрел из пушки?
1. В двух бидонах находилось молоко. В одном из них молоко скисло, а в другом отстоялись сливки. В каком из бидонов произошло физическое явление? Какое?
2. Мальчики во время похода попали в грозу. Они обратили внимание на то, что гром слышен всегда после удара молнии. Какое предположение можно сделать на основе этих наблюдений?
3. Какие наблюдения вы проводили в природе? Какие физические явления наблюдали? Приходилось ли вам ставить опыты? Какие? Каков главный признак, отличающий опыт от наблюдения?
1. Молоко продают в различной упаковке: бутылках, полиэтиленовых пакетах и бумажных коробках. Назовите достоинства и недостатки каждого из видов упаковки.
2. Влияет ли, по-вашему, функциональное назначение предмета(тела) на выбор вещества, из которого этот предмет (тело) изготовлен?
3. Обувь изготавливают из кожи, кожезаменителя, резины и специальных пластиков. Какие достоинства и недостатки имеет обувь каждого вида?
IV. Итоговое повторение
По ходу ответов учащиеся зарисовывают в тетрадях схему.
V. Домашнее задание
§ 1-3 читать, ответить на вопросы в конце параграфов учебника (Перышкин А.В. Физика. 7 кл. –М.: Дрофа, 2002).
В предлагаемые таблицы напишите по три примера.
Конспект урока по физике на тему «Некоторые физические термины. Наблюдения и опыты»
Урок 1: Что изучает физика? Некоторые физические термины.
Наблюдения и опыты.
Цель урока: познакомить учащихся с новым предметом школьного курса; определить место физики как науки; научить различать физические явления и тела, методы изучения физики.
Оборудование: две ложки разного размера, скрепки, стальной шарик, линейка из дерева и др.
1. Что изучает физика?
Сегодня состоится ваше первое знакомство с удивительно интересной наукой – физикой.
Впервые слово «физика» появилось в сочинениях Аристотеля в 4 веке до нашей эры. В переводе с греческого языка слово «фюзис» означает «природа». В русский язык этот термин ввел в XVIII веке Михаил Васильевич Ломоносов. Физика – это одна из основных наук о природе. Таким образом, можно сделать вывод: физика изучает различные явления природы.
В жизни мы постоянно сталкиваемся с различными изменениями, которые происходят в окружающем нас мире.
Явления – это изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем нас мире.
Например: зимой вода отвердевает и превращается в лед, а весной наоборот, снег и лед таят (плавятся) и превращаются в воду, вода кипит и превращается в пар, дует ветер, гремит гром, сверкает молния, падают листья с деревьев и др.
Но не все явления являются физическими.
Физические явления – это любые превращения вещества или проявления его свойств, происходящие без изменения состава вещества.
Задача физики состоит в том, чтобы открывать и изучать различные закономерности (законы), которые связывают между собой различные физические явления, происходящие в природе.
Какие же бывают виды физических явлений?
1) физические явления могут быть механическими. Например, скатывание шарика по наклонной плоскости.
Пример механического явления
2) существуют электрические явления. Например, при замыкании электрической цепи загорается лампочка. 
Пример электрического явления
3) явления могут быть магнитными. Возможно, вы знаете, что магниты, поднесенные друг к другу одноименными полюсами, отталкиваются, а поднесенные разноименными полюсами – притягиваются. Также известно, что магниты притягивают предметы, сделанные из одного материала (например, железа), но заметно не действуют на предметы из других материалов (стекла, дерева, пластмассы).
Пример магнитного явления
4) даже самый обычный мыльный пузырь может стать объектом изучения физики. Радужное переливание красок его стенок – это световые (оптические) явления.
Пример светового явления
Пример теплового явления
6) колебания струн скрипки или гитары, колебания воздуха в духовых музыкальных инструментах порождают звук. Совсем другой звук возникает от волн морского прибоя. Звуковые явления также изучает физика.
Примеры звуковых явлений
Важно понимать, что явления природы и физические явления – не совсем одно и то же. Как правило, явление природы – это несколько физических явлений, происходящих одновременно.
Каждый из вас видел такое природное явление как молния, ударяющая в землю, – это одновременно:
— электрическое явление (между тучей и землей протекает электрический ток),
— магнитное явление (они всегда сопровождают протекание электрического тока), 
— тепловое (воздух в канале молнии разогревается до температуры в несколько тысяч градусов),
— световое (вспышка молнии видна за несколько километров),
— звуковое (мощные раскаты грома).
Для описания физических явлений используются специальные термины. Мы будем знакомиться с ними постепенно, и очень скоро из этих терминов сложится язык физической науки. С некоторыми из них мы познакомимся прямо сейчас.
Вы видите различные предметы. Каждый из них мы будем называть физическим телом или просто телом. Тела можно охарактеризовать по их внешнему виду. Они могут иметь форму и объем. Некоторые тела могут быть одной формы, но разного объема. Другие же, наоборот, одного объема, но разной формы.
Правда, существуют тела, у которых нет формы, – это жидкости. А есть и тела, у которых нет ни формы, ни объема, – это газы. Об этом мы будем говорить на следующих уроках. 
Тела могут состоять из различных веществ. Например, шарик стальной, основу термометра составляет стекло, а на катушку намотана медная проволока.
Тела могут состоять из различных веществ.
Обратите внимание на термины, которыми мы пользуемся. Шарик – это физическое тело, сталь, из которой он сделан, – вещество, а скатывание шарика по наклонной плоскости – это физическое явление.
Стальной (вещество) шарик (тело) скатывается (явление) с наклонной плоскости.
Вещество – это все то из чего состоят физические тела. Вещество – это один из видов материи. Материя – это все то, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания.
То есть, любые физические тела материальны.
5. Наблюдения и опыты.
Вам хотелось узнать, «а что будет, если. », именно это непреодолимое желание узнать «а что будет, если. » постоянно испытывают ученые-физики во время любого исследования. Сейчас мы поговорим об основных этапах научного исследования, о том, что такое наблюдения, опыты (эксперименты), что такое гипотеза, что такое теория, и что является целью любого физического исследования.
Человек начал задумываться о физических явлениях очень давно. Наверное, когда в первый раз посмотрел на звездное небо; наверное, когда в первый раз увидел падение камня; наверное, когда в его ладони растаяла снежинка; а может быть, когда ему удалось разжечь первый в мире костер. Эти явления на первых порах представлялись чудесными и необъяснимыми, казались проявлениями сверхъестественных сил. Но постепенно человек стал проникать в тайны явлений природы. Как же это происходило?
Самым первым способом изучать природу было наблюдение, когда человек наблюдал за физическими явлениями, происходящими в природе. Что же такое наблюдение?
Наблюдение – это изучение явлений природы без вмешательства в их ход.
Изучать – это не просто смотреть, как происходит явление, но и задумываться, почему оно происходит так, а не иначе.
Например, из наблюдений, вы знаете, что листок бумаги падает медленнее, чем книга. И вы задумываетесь: почему так происходит? Давайте вместе подумаем.
У вас возникают различные догадки о причине того, что мы наблюдаем. Такие догадки, недоказанные предположения, в науке называются гипотезами.
Гипотеза – недоказанное предположение (предварительная догадка), о том, как протекает явление.
Гипотез может быть несколько. Например, в случае с листком бумаги и книгой, гипотез может быть две.
Гипотеза № 1. Листок бумаги падает медленнее, так как он легче, чем книга.
Гипотеза № 2. Падению листка бумаги мешает сопротивление воздуха.
Обе гипотезы не могут быть справедливыми. По крайней мере, одна из них ошибочна. Чтобы подтвердить справедливость одной гипотезы и опровергнуть другую, необходимо изучить наблюдаемое явление в специально созданных условиях, провести эксперимент (опыт).
Опыт – это изучение явлений природы в специально созданных условиях.
Проведем такой эксперимент. Возьмем два одинаковых листка бумаги и разместим один листок вертикально, а другой на той же высоте, но горизонтально. Если теперь одновременно отпустить оба листка, то вертикально расположенный лист будет падать намного быстрее горизонтального. Оба листка одинаково притягиваются к земле, но вертикальный листок не испытывает такого сопротивления воздуха, как горизонтальный.
Еще один эксперимент. Положим листок бумаги на книгу, расположим книгу горизонтально и отпустим. Мы увидим, что легкий листок и тяжелая книга будут падать вместе, так как книга заслоняет листок от встречного потока воздуха.
Теперь на основании проведенных опытов мы можем сделать выводы. Оба опыта подтверждают справедливость гипотезы № 2 и опровергают гипотезу № 1.
И так, когда все вопросы становятся ответами, когда все опыты поставлены и выводы сделаны, то об этом физическом явлении можно было бы выводить закономерности его происхождения как, по каким законам происходит то или иное физическое явление.
Гипотеза, справедливость которой подтверждена опытным путем, превращается в теорию, в которой описываются закономерности изучаемого явления.
Главная задача теории – предсказывать результаты еще не проведенных экспериментов.
Физическая теория всегда сопровождается математическими расчетами. Она позволяет предсказать результаты измерений различных физических величин, которые описывают изучаемое явление. Что такое физическая величина и что такое измерение, вы узнаете на следующем уроке.
1. Язык из которого к нам пришло слово физика?
1. Латинский. 2. Немецкий. 3. Греческий. 4. Английский.
2. Какой ученый вел слово физика в России?
1. Аристотель. 2. Ломоносов. 3. Менделеев. 4 Эйнштейн.
3. Какое из перечисленных явлений не является механическим?
1. Движение самолета. 2. Течение воды по трубам. 3. Вращение земли вокруг своей оси. 4. Кипение воды.
4. К тепловым явлениям относится?
1. Свечение солнца. 2. Отражение света от зеркал. 3. Таяние льда. 4. Влияние Земли на стрелку компаса.
5. К электромагнитным явлениям не относится?
1. Образование снега. 2. Электрический ток. 3. Образование молнии во время грозы. 4. Влияние земли на стрелку компаса.
Параграф учебника § 1-3, задачи № 4,5 из Сборника вопросов и задач А.Е. Марон
Провести домашний эксперимент и подготовить отчет
1. Возьмите два одинаковых листка из школьной тетради. Скомкайте один из листков. Второй расположите горизонтально на одной высоте со скомканным листком. Проведите эксперимент. Отпустите оба листка одновременно. Какой из листков первым достигнет пола?. Сделайте выводы.
2. Возьмите два одинаковых стакана. Один наполните холодной водой, второй – горячей. Всыпьте в каждый стакан по чайной ложке поваренной соли и в течение некоторого времени размешивайте воду в стаканах с одинаковой интенсивностью. Сформулируйте гипотезу о зависимости скорости растворения вещества в воде от температуры. Проверьте справедливость гипотезы, взяв вместо соли сахар. Сделайте выводы.