Напишите по таблице рассказ физика наука о природе

1. Физика – наука о природе

Физика
– одна из наук, изучающих природу. Свое
название физика получила от греческого
слова «фюзис», что в переводе означает
«природа». Поначалу физикой называли
науку, которая рассматривала любые
природные явления. Впоследствии же круг
изучаемых физикой явлений был достаточно
четко обозначен.

Что
же называют явлениями природы? Явления
природы – это изменения, которые
постоянно в ней происходят.

Среди
физических явлений, прежде всего,
необходимо назвать:

• механические,
  которые связаны с движением тел. Физика
  не только рассматривает и описывает
  движение, но и объясняет причины, по
  которым тело начинает или прекращает
  движение, движется или покоится;

• тепловые,
  обусловленные внутренним строением
  вещества (изучает термодинамика);

• электромагнитные;

• световые.

Благодаря
важным открытиям развивается не только
сама физика, но и другие естественные
науки: химия, астрономия, биология и др.
Физика – 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.

По
мере развития науки происходит углубление
и уточнение знаний о материальном мире.
Не все свойства материального мира и
законы природы уже известны и изучены.
Однако развитие науки свидетельствует
о том, что материальный мир познаваем
и процесс познавания бесконечен.

1. Измерение величин. Единицы системы си.

Единицу
любой физической величины можно
установить произвольно. Но если единицы
всех физических величин установить
независимо друг от друга, то в формулах,
связывающих различные величины, появится
много переводных коэффициентов, что
усложнит как сами формулы, так и
вычисления. К. Гаусс показал, что для
построения системы единиц физ. Величин
достаточно выбрать несколько независимых
друг от друга единиц. Эти единицы называют
основными. Единицы физических величин,
которые определяются по уравнениям с
помощью основных единиц, называют
производными.

За
основные приняты следующие единицы.

• Метр-
  единица измерения пути.

• Килограмм-
  единица массы

• Секунда-
  единица измерения времени.

• Ампер-
  единица измерения силы электрического
  тока.

• Кельвин-
  единица измерения температуры.

• Моль-
  единица измерения количества вещества.

• Кандела-
  единица измерения силы света.

Измерение
величин.

Всё
то, что может быть выражено количественно,
называют величиной. Измерить величину,
значит сравнить её с однородной величиной
принятой за единицу.

Число,
показывающее, сколько в измеренной
величине содержится единиц измерения,
называют числовым значением этой
величины.

Величины,
характеризующие физические свойства
материи или характерные особенности
физических явлений природы называются
физическими величинами.

1. Научный метод познания.

Наблюдая,
то или иное явление мы замечаем, что
какие-то менее существенны. Из наблюдений
возникают предположения, что для целого
круга явлений существуют определённые
закономерности, такие предположения
называют научными гипотезами. Чтобы
проверить гипотезу, ученые ставят опыты
с целью выяснить, как изменяется
протекание явлений при изменении условий
их протекания. Для формулировки гипотезы,
постановки эксперимента и объяснения
его результата необходимо построить
модель данного явления или процесса –
упрощённое схематизированное
представление, в котором выделены
наиболее важные черты.

По
результатам эксперимента иногда можно
догадаться о том, что должно было б
наблюдаться в идеальной ситуации, то
есть в случае, когда все помехи были бы
устранены полностью. Это идеальная
ситуация, называется научной идеализации.

Мысленный
эксперимент – эксперимент, проведённый
с помощью воображения. Когда гипотеза
о протекании физических явлений
подтверждается экспериментом, она
становится физическим законом.

Совокупность
законов, которые описывают широкий круг
явлений, называется научной теорией.
На ряду с законами научная теория,
содержит определения физических величин
и понятий, с помощью которых формируется
законы этой теории.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Предмет (направленность): физика.

Возраст детей: 7 класс.

УМК (программа): Программа для общеобразовательных учреждений. Физика 7-9 классы.

Авторы программы: Е.М. Гутник, А.В. Пёрышкин.

Аннотация разработки: Разработка учебного занятия снабжена сопроводительной презентацией и может быть использована на вводном уроке при изучении нового материала по теме «Физика – наука о природе. Физические явления».

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Вид урока: урок-путешествие.

Продолжительность: 45 минут.

Цель урока: знакомство учащихся с особенностями изучения нового школьного предмета – физика.

Задачи урока:

образовательные:

• сформировать представление о предмете физика, истории физической науки, языке физики;
• познакомить учащихся с техникой безопасности на уроках физики;
• сформировать понятия: явления, физические явления;
• сформировать умение проводить наблюдения физических явлений;
• обеспечить отработку полученных знаний и умений.

развивающие:

• создать условия для развития мышления (учить анализировать, выделять главное, понимать тексты, объяснять и определять понятия, обобщать и систематизировать, приводить примеры);
• создать условия для развития познавательного интереса и элементов творческой деятельности;
• создать условия для развития исследовательской культуры: умений использовать научные методы познаний (наблюдение);
• создать условия для развития коммуникативных способностей, умения логически излагать свои мысли.

воспитательные:

• воспитывать положительную мотивацию к изучению физики; культуру умственного труда;
• воспитывать убежденность в познаваемости окружающего мира, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества; отношения к физике как к элементу общечеловеческой культуры;
• воспитывать внимательное, доброжелательное отношение к ответам одноклассников, уважительное отношение к мнению другого человека.

Планируемые результаты:

Личностные результаты:

• формирование ответственного отношения к учению;
• формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики;
• формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению; готовности и способности вести диалог с другими людьми и достигать в нём взаимопонимания;
• формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками и взрослыми в процессе образовательной деятельности;
• усвоение правил индивидуального и коллективного безопасного поведения в чрезвычайных ситуациях, угрожающих жизни и здоровью людей.

Метапредметные результаты:

• умение самостоятельно ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;
• умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;
• умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения;
• владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;
• умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, строить логическое рассуждение и делать выводы;
• смысловое чтение;
• умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение;
• умение осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей; планирования и регуляции своей деятельности.

Предметные результаты:

• знание понятий: явление, физическое явление;
• умение проводить наблюдения физических явлений;
• умение классифицировать физические явления.

Диагностика умений и навыков: К моменту проведения урока, учащиеся овладели знаниями, умениями и навыками из смежных предметных областей: математика, окружающий мир (природоведение, естествознание).

Методы обучения: объяснительно-иллюстративные.

Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

Подготовка к занятию: Принадлежности: учебник «Физика 7» (А. В. Перышкин); сборник вопросов и задач (А. Е. Марон), листы обратной связи (красные и зеленые листы формата А5, на каждого ученика).

Технические средства обучения: компьютер; мультимедийный проектор; экран (или интерактивная доска); документ-камера.

Демонстрационное и лабораторное оборудование: стеклянная мензурка, термометр, электрическая лампочка на подставке, линейка, рычажные весы с разновесами; мыльные пузыри; колокольчик; конструктор «Знаток»; двойной конус и направляющие рейки; камертон; подковообразный магнит; железные опилки; лист картона; свеча с эффектом северного сияния; деревянный цилиндр с воткнутыми в него канцелярскими кнопками; лист бумаги; электрофорная машина; султанчики; соединительные провода.

Необходимо организовать:

• распечатать монеты «Знание» (Приложение);
• таблицы ЗИУ (распечатать на каждого ученика);
• настроить работу ТСО;
• собрать схему из конструктора «Знаток» (см. конспект урока, эксперимент №3);
• собрать установку с электрофорной машиной (см. конспект урока, эксперимент № 9).

Структура урока

№	Этап урока	Содержание	Время
1	Организационный момент	Взаимные приветствия. Знакомство с учебником, пособиями и принадлежностями для урока.	10 мин
2	Актуализация знаний	Установление объема имеющихся у учащихся знаний. Заполнение таблицы ЗИУ.	5 мин
3	Инструктаж по технике безопасности	Знакомство с правилами техники безопасности на уроке физики.	5 мин
4	Изучение нового материала, первичная проверка знаний	Знакомство с материалом по теме занятия. Выполнение тренировочных заданий.	15 мин
5	Закрепление изученного материала	Выполнение заданий из сборника вопросов и задач. Самопроверка.	5 мин
6	Рефлексия	Заполнение таблицы ЗИУ. Оценивание работы на уроке.	3 мин
7	Домашнее задание	Запись и пояснение домашнего задания.	2 мин

Рефлексия учебной деятельности: Рефлексия учебной деятельности осуществляется учащимися посредством листов обратной связи, а также таблиц ЗИУ; при самооценке и взаимооценке ответов в ходе обсуждений. В завершении урока учитель анализирует ответы и подводит итог.

Формы контроля и оценки результатов урока: самооценка ответов учениками и учителем; взаимооценка в форме обсуждения; оценка листов ЗИУ.

Ход урока

I. Организационный момент

Здравствуйте, ребята!

Сегодня важный и ответственный день: мы отправляемся в путешествие в мир физики, которое будет продолжаться ни много ни мало – 5 лет.

Для успешного путешествия, ознакомимся с Путеводителем. (Презентация. Слайд 2)

Что взять в путешествие? (Презентация. Слайд 3. По щелчку мыши появляется картинка учебника Физика 7, А. В. Перышкина.)

Главным помощником в нашем путешествии будет учебник. На протяжении пяти лет учебники будут меняться. Познакомимся с первым из них.

Учащимся предлагается взять в руки учебник и ответить на вопросы блиц-викторины. Ученик, первым давший верный ответ, получает монетку «Знание», которые в конце урока можно «обменять» на отметку.

Блиц-викторина «Знакомимся с учебником»:

1. Как зовут автора учебника? (Александр Васильевич Перышкин)
2. Обратите внимание на форзацы учебника и назовите основную единицу работы и энергии в СИ. (Джоуль)
3. Как называется Глава 2 учебника? (Взаимодействие тел)
4. Как называется § 42 учебника? (Вес воздуха. Атмосферное давление)
5. На какой странице можно найти информацию о Юрии Алексеевиче Гагарине? (стр. 18). Обратить внимание учащихся на предметно-именной указатель на стр. 217-219.
6. Что изображено на рисунке 31? (Расположение молекул воды а) во льду; б) воде; в) в водяном паре)
7. Сколько вопросов после § 5. (Четыре)
8. Что необходимо сделать в первом задании после § 36. (Зная свою массу и площадь ботинка, вычислить какое давление вы производите при ходьбе и стоя на месте)
9. Статья с каким заголовком расположена на стр. 199? (Это любопытно…)
10. Каково последнее утверждение, размещенное в разделе «Итоги главы 2»? (Виды трения: трение покоя, трение скольжения, трение покоя)
11. Как называется раздел учебника, начинающийся на стр. 200? (Лабораторные работы) Обсудить с учащимися данный вид работ.

Ответы к заданиям блиц-викторины появляются на слайде 3 презентации, при последовательном нажатии на учебник. После завершения викторины необходимо вывести курсор мыши из области учебника и прощелкивать до появления всех необходимых принадлежностей для урока.

Также, в путешествии нам пригодятся:

• сборник вопросов и задач;
• рабочая тетрадь к учебнику, для оформления путевых заметок;
• 2 тетради по 18 листов (для творческих и контрольных работ; для лабораторных работ);
• письменные принадлежности (ручки, цветные карандаши, линейка, ластик);
• калькулятор.

Кроме того, у вас на партах лежат листы обратной связи (листочки красного и зеленого цвета). Листочками красного цвета вы можете сигнализировать о том, что при изучении материала появились вопросы. Вопрос вы можете задать непосредственно на уроке, либо записать его на красном листе и передать учителю в конце урока. Листочки зеленого цвета будут означать, что материал понятен и учитель может продолжать объяснение.

II. Актуализация знаний

Немаловажным в предстоящем путешествии является багаж имеющихся у вас знаний и умений. Откуда же он взялся, ведь вы пока не изучали физику? Ознакомившись с учебником, вы наверняка отмечали для себя уже известные факты. Их вы изучали на уроках окружающего мира, природоведения, математики, да и просто знаете из жизненного опыта.

Для того, чтобы оценить имеющийся багаж, а также определиться с областью интересов, заполните первые две колонки таблицы ЗИУ:

Знаю	Интересуюсь	Узнал на уроке

III. Инструктаж по технике безопасности

Следующий пункт нашего Путеводителя – «Техника безопасности». Что это такое? Почему так важно соблюдать правила техники безопасности? (Обсудить с учащимися. Здесь и далее, в ходе обсуждений, за интересные ответы, учащиеся могут получить монетки «Знание».)

Учитель обращает внимание на экран (Презентация. Слайд 4), и зачитывает правила техники безопасности.

Основное правило: точное выполнение всех указаний учителя!

• Все работы должны проводиться при личном присутствии в кабинете учителя физики.
• Учащиеся должны тщательно изучить описание работы и уяснить ход ее выполнения, а также пройти инструктаж по безопасности на рабочем месте.
• Нельзя держать на рабочем месте посторонние предметы. Приборы, материалы, оборудование следует располагать на рабочем месте в порядке, указанном учителем.
• Запрещено использовать поврежденные приборы и посуду.
• При любой аварийной ситуации либо ухудшении самочувствия следует немедленно прекратить работу и сообщить преподавателю.
• Нельзя оставлять рабочее место без разрешения учителя.

Далее учитель предлагает просигнализировать с помощью листов обратной связи степень понимания правил техники безопасности.

Во время выполнения экспериментов и лабораторных работ, мы будем пользоваться различными приборами. Все они требуют бережного обращения и выполнения правил техники безопасности. Причем, для разных приборов эти правила могут отличаться.

На столе учителя находятся приборы: стеклянная мензурка, термометр, электрическая лампочка на подставке, линейка, рычажные весы с разновесами.

Посмотрите на эти приборы. Давайте подумаем, какие правила нужно соблюдать при обращении с ними. (Ученики предлагают варианты.)

IV. Изучение нового материала, первичная проверка знаний

Во время нашего путешествия мы будем вести путевые заметки. Для этого откроем рабочие тетради на стр. 3 и внимательно прочитаем «Обращение к учащимся». (Ученики читают обращение вслух, по предложениям, змейкой).

Сегодня мы будем работать с § 1 и во время изучения нового материала вам предстоит заполнить стр. 4 и 5 вашей рабочей тетради. (Учащиеся, по мере прохождения материала, самостоятельно записывают необходимую информацию).

Пришло время познакомиться с историей. (Презентация. Слайд 5)

Изначально слово «физика» возникло как название одного из сочинений древнегреческого философа Аристотеля. Предметом физики, по его мнению, является выяснение первопричин природных явлений.

В русский язык слово «физика» принес Михаил Васильевич Ломоносов, издавший первый в России учебник по физике.

Для чего же нужно изучать физику? Попробуем ответить на этот вопрос, выполнив упражнение. На экране (Презентация. Слайд 6) появляются сказочные предметы. Назовите соответствующие им в реальной жизни.

Работа со слайдом презентации: нажимаем на кружочек снизу -> появляется сказочный предмет -> нажимаем на этот предмет -> появляется соответствие в реальной жизни -> нажимаем на кружочек снизу, чтобы убрать картинки и т.д.

Пары-соответствия: ступа Бабы Яги – вертолет; горшочек каши – мультиварка; волшебный клубочек – навигатор; золотая тарелочка с наливным яблочком – skype; ковер-самолет – самолет.

В процессе обсуждений приходим к выводу, который записываем в рабочую тетрадь: (Презентация. Слайд 7) Главная задача физики: познать законы природы и поставить их на службу человечеству.

А как вы думаете, какой вопрос в физике можно считать главным? (Нажимаем на центральную картинку слайда 7 презентации. Появляется вопрос «почему?»).

Учитель предлагает просигнализировать с помощью листов обратной связи степень понимания материала.

Для того, чтобы путешествие было комфортным, нам необходимо знать и понимать язык физики. (Презентация. Слайд 8). Язык физики – это физические термины – специальные слова, обозначающие физические понятия.

Откройте § 1 учебника и найдите там физические термины. Запишите их в рабочую тетрадь. (Проверка: нажимаем на учебник на слайде 8 презентации).

Обратите внимание на то, как в учебнике выделяются физические термины. Их нам нужно выучить наизусть.

Учитель предлагает просигнализировать с помощью листов обратной связи степень понимания материала.

Для успешного путешествия полезно изучить карту областей, в которых нам предстоит странствовать. (Презентация. Слайд 9)

Физические явления принято разделять на: механические, звуковые, электрические, магнитные, тепловые, световые, атомные. (Учащиеся заполняют схему в рабочей тетради).

Всем ли понятны эти названия? Сигнализируйте с помощью листов обратной связи. (При необходимости учитель нажимает на слова «Физические явления» в презентации, появляются иллюстрации-примеры соответствующих явлений).

А теперь давайте проведем некоторые наблюдения и определим, какие же явления мы наблюдали. Откройте тетрадь для творческих и контрольных работ. Для каждого наблюдения в тетради сделайте запись:

Наблюдение №_

Описание того, что наблюдали.

Какое это явление (в предложенной на слайде 9 классификации).

Учитель демонстрирует эксперименты (без комментариев), учащиеся записывают результаты наблюдений в тетрадь. После проведения всех экспериментов происходит обсуждение.

Эксперимент №1:

Оборудование: мыльные пузыри.

Ход эксперимента: учитель выдувает мыльные пузыри.

Эксперимент №2:

Оборудование: колокольчик.

Ход эксперимента: учитель звенит в колокольчик.

Эксперимент №3:

Оборудование: конструктор «Знаток».

Ход эксперимента: Из элементов конструктора «Знаток» учитель заранее собирает электрическую цепь по схеме:

Предварительно определяется направление вращения электромотора, при котором пропеллер взлетает. На уроке учитель, замыкая ключ, демонстрирует вращение пропеллера. Когда мотор разгонится до высокой скорости, резко размыкает ключ. Учащиеся наблюдают, как пропеллер взлетает

Эксперимент №4:

Оборудование: двойной конус, направляющие рейки.

Ход эксперимента: Перед демонстрацией рейки расставляются таким образом, что двойной конус помещается концами в вырезы в верху реек. Затем переносят конус вниз и наблюдают как он вкатывается вверх по рейкам.

Эксперимент №5:

Оборудование: камертон.

Ход эксперимента: учитель ударяет молоточком по ветвям камертона.

Эксперимент №6:

Оборудование: подковообразный магнит, железные опилки, лист картона, документ-камера (для демонстрации спектра на экране).

Ход эксперимента: учитель демонстрирует магнитный спектр.

Эксперимент №7:

Оборудование: свеча с эффектом северного сияния.

Ход эксперимента: учитель зажигает фитиль свечи и через некоторое время наблюдается эффект перелива цветов (эффект северного сияния).

Эксперимент №8:

Оборудование: деревянный цилиндр с воткнутыми в него канцелярскими кнопками, лист бумаги, свеча.

Ход эксперимента: Деревянный цилиндр с кнопками обернуть листом бумаги и подержать над пламенем свечи. В результате, в местах, не соприкасающихся с металлом бумага обугливается.

Эксперимент №9:

Оборудование: электрофорная машина, султанчики, соединительные провода.

Ход эксперимента: К кондукторам электрофорной машины с помощью проводов присоединить бумажные султанчики, установленные на изолирующих подставках. Учитель вращает ручку машины. Наблюдается электризация султанчиков и проскакивание искры в воздушном пространстве между шаровыми кондукторами электрофорной машины.

Обратите внимание, что не всегда однозначно удается определить принадлежность к тому или иному физическому явлению. Дело в том, что природа не знает о том, что люди разделили знания о ней на части. Поэтому для объяснения того или иного явления могут потребоваться законы, изучаемые не только в разных разделах физики, но и в разных естественных науках. (Учитель нажимает на заголовок слайда 9. Появляются смежные области. Происходит обсуждение с учащимися, как используют физические знания в других науках. Ученики записывают необходимую информацию в рабочую тетрадь.)

V. Закрепление изученного материала

А теперь нам предстоит самостоятельное выполнение заданий из сборника вопросов и задач. Откройте страницу 4 и выполните задания 2 и 3. На выполнение заданий отводится 3 минуты.

По истечении времени выполнения задания учитель обсуждает с учащимися ответы, происходит самопроверка заданий учениками. По итогам самопроверки учитель раздает монетки «Знание».

VI. Рефлексия

Вот и завершается наше знакомство с Путеводителем и подготовка к путешествию в Мир Физики. Давайте посмотрим, что нового вы узнали сегодня на уроке. Для этого заполните последний столбец таблицы ЗИУ. Вложите таблицу в тетрадь для творческих и контрольных работ и сдайте учителю.

Если у вас остались вопросы, которые вы хотите задать, можете записать их на красных листах обратной связи и сдать учителю.

А те учащиеся, кто активно работал на уроке, могут обменять полученные монетки на отметку по курсу:

более 8 монет – «5»;

6-8 монет – «4»;

3-5 монет – «3».

При этом, учащиеся имеют право не обменивать монеты и оставить их себе.

VII. Домашнее задание

Для того, чтобы предстоящее путешествие проходило успешно, необходима домашняя подготовка. (Презентация. Слайд 10)

Учитель делает пояснения к домашнему заданию.

Условные обозначения в Презентации:

 — задание выполняется устно;

(§ 1; найдите в тексте параграфа ответы на вопросы (стр.4); посчитайте, сколько физических явлений приведено в качестве примеров в тексте параграфа)

 — задание выполняется письменно;

(сборник вопросов и задач: стр. 4 задания 1 и 3 (перечислить физические явления, наблюдаемые дома); проверьте рабочие тетради и при необходимости доделайте задания к §1)

С незапамятных времен люди начали проводить систематические наблюдения за явлениями природы, стремились подметить последовательность происходящих явлений и научились предвидеть ход многих событий в природе. например, смену времен года, время разливов рек и многое другое. Эти свои знания они использовали для определения времени посева, уборки урожая и т.п. Постепенно люди убедились в том, что изучение явлений природы приносит неоценимую пользу.

Тогда появились ученые, которые посвящали свою жизнь изучению явлений природы, обобщали опыт предыдущих поколений. Они записывали результаты наблюдений и опытов, сообщали свои знания ученикам. вначале учеными были жрецы, которым их знания позволяли держать народ в подчинении. Поэтому записи ученые делали в зашифрованном виде, а учеников тщательно отбирали и они должны были хранить свои знания в тайне.

Первые книги о явлениях природы, которые стали достоянием народа, появились в Древней Греции. Это способствовало быстрому развитию науки в этой стране и появлению многих выдающихся ученых.

Греческое слово «фюзис» в переводе означает природа, поэтому науку о природе стали называть физикой.

Величайший мыслитель древности Аристотель (384—322 до н.э.) в смысл слова «физика» (от греч. — природа) вкладывал всю совокупность сведений о природе, все, что было известно о земных и небесных явлениях. В русский язык термин «физика» был введен великим ученым-энциклопедистом, основоположником материалистической философии в России М.В.Ломоносовым (1711 — 1765).

Долгое время физику называли натуральной философией (философией природы), и она фактически сливалась с естествознанием. По мере накопления экспериментального материала, его научного обобщения и развития методов исследования из натуральной философии как общего учения о природе выделились астрономия, химия, физика, биология и другие науки. Этим обусловлена органическая связь физики с другими естественными науками.

Основные науки о природе

Слово «естествознание» означает знание о природе. Поскольку природа чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и многие другие. Каждая из естественных наук занимается изучением каких-то конкретных свойств природы. При обнаружении новых свойств материи появляются новые естественные науки с целью дальнейшего изучения этих свойств или, по крайней мере, новые разделы и направления в уже имеющихся естественных науках. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и неживой природе. Важнейшими естественными науками о неживой природе являются : физика, химия, астрономия.

Физика – наука, которая изучает наиболее общие свойства материи и формы ее движения (механическую, тепловую, электромагнитную, атомную, ядерную). Физика имеет много видов и разделов (общая физика, теоретическая физика, экспериментальная физика, механика, молекулярная физика, атомная физика, ядерная физика, физика электромагнитных явлений и т.д).

Химия – наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д.

Астрономия – наука о Вселенной. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Важнейшими разделами астрономии, которые сегодня превратились, по существу, в самостоятельные науки, являются космология и космогония.

Биология – наука о живой природе. Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Биология, по-видимому, является самой разветвленной наукой (зоология, ботаника, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, вирусология, эмбриология, экология, генетика и т.д.). На стыке наук возникают смежные науки, такие как физическая химия, физическая биология, химическая физика, биофизика, астрофизика и т.д.

Итак, в процессе познания природы формировались отдельные естественные науки. Это необходимый этап познания – этап дифференциации знаний, дифференциации наук. Он обусловлен необходимостью охвата все большего и все более разнообразного числа исследуемых природных объектов  и более глубокого проникновения в их детали. Но природа – это единый, уникальный, многогранный, сложный, самоуправляющийся организм. Если природа едина, то единым должно быть и представление о ней с точки зрения естественной науки. Такой наукой является естествознание.

Естествознание – наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятая как единое целое. Последние слова в этом определении еще раз подчеркивают, что это не просто совокупность наук, а обобщенная, интегрированная наука. Это означает, что сегодня дифференциация знаний о природе сменяется их интеграцией. Эта задача обусловлена, во-первых, объективным ходом познания природы и, во-вторых, тем, что человечество познает законы природы не ради простого любопытства, а для использования их в практической деятельности, для своего жизнеобеспечения.

Процесс длительного изучения явлений природы привел ученых к идее о материальности окружающего нас мира.

Материя есть объективная реальность существующая помимо нашего сознания и данная нам в ощущении (В.И.Ленин)

Материя включает в себя все, окружающее нас, и нас самих. То есть все, реально существующее в природе (а не в нашем воображении) материально.

Учение о строении материи является одним из центральных в физике. Оно охватывает два известных физике вида материи: вещество и поле. Материя существует не только в виде вещества — физических тел, но и в виде полей, например электромагнитного, гравитационного. Например радиоволны и свет нельзя назвать веществом. Они представляют собой особую форму материи – электромагнитное поле.

Вещество характеризуется дискретностью образования и конечной массой покоя.

Поле характеризуется непрерывностью и нулевой массой покоя.

Неотъемлемое свойство материи – движение. В философском смысле любое изменение, происходящее в природе, в окружающем нас мире, представляет собой движение материи. Движение есть способ существования материи.

Все материальные объекты (тела) не остаются неизменными. С течением времени изменяются их взаимное положение, форма, размеры, агрегатное состояние, физические и химические свойства и т. д.

Движение обнимает собой все происходящие во Вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением.

Физика изучает наиболее общие формы движения материи и их взаимные превращения, такие, как механические, молекулярно-тепловые, электромагнитные, атомные и ядерные процессы.

Подобное деление на формы движения условно, однако физика в процессе изучения обычно представлена именно такими разделами.

Накопленный веками опыт убедил ученых, что материя может видоизменяться, но никогда не возникает и не исчезает. Движение материи также может изменять свою форму (превращаться из одной формы в другую), но само движение материи не создается и не уничтожается. Т.е. окружающий нас мир есть вечно движущаяся и развивающаяся материя.

Всеобщей мерой движения материи во всех её формах является энергия, а неуничтожимость движения материи выражается законом сохранения энергии.

Материя существует в пространстве и во времени.

Пространство определяет взаимное расположение (одновременно существующих) объектов относительно друг друга и их относительную величину (расстояние и ориентацию).

Т.е. пространство характеризует протяженность материальных объектов. Оно непрерывно, изотропно (свойства при поворотах не меняются) и однородно. Описывается геометрией Евклида, т.е. трехмерное (в классической физике). Единицей пространства в СИявляется 1 метр. Метр — 1,6 млн. длин световых волн атомов криптона, или длина пути, проходимого светом в вакууме за 1 / 299 792 458 с.

Время определяет последовательность явлений природы (материальных событий) и их относительную продолжительность(длительность).

В классической физике время характеризуется однородностью и непрерывностью. Не изотропно, т.е.течет в одном направлении.Единица измерения в СИ – 1 секунда. Секунда — время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Все явления природы происходят в пространстве в определенной последовательности и имеют конечную продолжительность. Следовательно, пространство и время не существуют сами по себе, в отрыве от материи, и материя не существует вне пространства и времени.

Общей мерой различных форм движения материи является энергия. Качественно различные физические формы движения материи способны превращаться друг в друга, но сама материя неуничтожима и несотворима. К такому выводу пришли еще античные философы-материалисты. Итак, физика — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения.

Физика изучает физические тела, вещества и физические явления.

Физика — основа естествознания. Физика относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений. Она является наукой экспериментальной. Многие ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Факты остаются, а истолкование их иногда меняется в ходе исторического развития науки, в процессе все более глубокого понимания основных законов природы.

Роль естествознания в жизни людей велика. Естествознание является основой жизнеобеспечения – физиологического, технического, энергетического. Естествознание – это теоретическая основа промышленности и сельского хозяйства, всех технологий, различных видов производства, в том числе производства энергии, продуктов питания, одежды и т.д. Естествознание – это важнейший элемент культуры человечества, это один из существенных показателей уровня цивилизации.

Особенности естественнонаучного метода познания:

1. Носит объективный характер

2. Предмет познания типичен

3. Историчность не обязательна

4. Создает только знание

5. Естествоиспытатель стремится быть сторонним наблюдателем

6. Опирается на язык терминов и чисел

Наблюдение, эксперимент, теория — основные способы познания природу в физике.

Наблюдение — целенаправленное, организованное восприятие предметов и явлений. Научные наблюдения проводятся для сбора фактов, укрепляющих или опровергающих ту или иную гипотезу и являющихся основой для определенных теоретических обобщений.

Эксперимент — способ исследования, отличающийся от наблюдения активным характером. Это наблюдение в специальных контролируемых условиях. Эксперимент позволяет, во-первых, изолировать исследуемый объект от влияния побочных несущественных для него явлений. Во-вторых, в ходе эксперимента многократно воспроизводится ход процесса. В третьих, эксперимент позволяет планомерно изменять само протекание изучаемого процесса и состояния объекта изучения.

Измерение — это материальный процесс сравнения какой-либо величины с эталоном, единицей измерения. Число, выражающее отношение измеряемой величины к эталону, называется числовым значением этой величины.

Научная гипотеза — такое предположительное знание, истинность или ложность которого еще не доказано, но которое выдвигается не произвольно, а при соблюдении ряда требований, к которым относятся следующие.

1. Отсутствие противоречий. Основные положение предлагаемой гипотезы не должны противоречить известным и проверенным фактам. (При этом следует учитывать, что бывают и ложные факты, которые сами нуждаются в проверке).
2. Соответствие новой гипотезы надежно установленным теориям. Так, после открытия закона сохранения и превращения энергии все новые предложения о создании «вечного двигателя» более не рассматриваются.
3. Доступность выдвигаемой гипотезы экспериментальной проверке, хотя бы в принципе (см. ниже — принцип верифицируемости).
4. Максимальная простота гипотезы.

Научная теория — это систематизированные знания в их совокупности. Научные теории объясняют множество накопленных научных фактов и описывают определенный фрагмент реальности (например, электрические явления, механическое движение, превращение веществ, эволюцию видов и т.п.) посредством системы законов.

Главное отличие теории от гипотезы — достоверность, доказанность. сам термин теория имеет множество смыслов. Теория в строго научном смысле — это система уже подтвержденного знания, всесторонне раскрывающая структуру, функционирование и развитие изучаемого объекта, взаимоотношение всех его элементов, сторон и теорий.

Научная картина мира — это система научных теорий, описывающая реальность. Подробнее о научных картинах мира, их эволюции будет сказано в следующей лекции.

Процесс научного познания

Определив формы научного знания и методы научного познания, мы можем схематично представить весь процесс научного познания в виде некоторой схемы: