Физика и познание мира. Вводный урок физики в 10 классе

1. Физика и познание мира

Вводный урок физики в 10 классе

2. Физика-

Физика Наука о наиболее общих и
фундаментальных закономерностях,
определяющих структуру и
эволюцию материального мира.
ФИЗИКА –
НАУКА, ЗАНИМАЮЩАЯСЯ
ИЗУЧЕНИЕМ ПРОСТЕЙШИХ И ВМЕСТЕ С ТЕМ НАИБОЛЕЕ ОБЩИХ СВОЙСТВ
ОКРУЖАЮЩЕГО НАС МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА.

3. Материя - множество существующих в мире объектов и систем, общая основа всевозможных явлений

Формы
существования
материи:
вещество,
поле
Способ
существования
материи –
движение:
Механическое
Тепловое

4. Любое изменение материи - явление

Механические
Тепловые
Электрические
Световые

5.

ЗАДАЧА ФИЗИКИ – ПОИСК
ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ ЯВЛЕНИЯМИ:
МЕХАНИЧЕСКИМИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ
МАГНИТНЫМИ
СВЕТОВЫМИ
ТЕПЛОВЫМИ
ЗВУКОВЫМИ

6. Явление

Любое изменение материи.
Нас окружает
многогранная природа.
Великое множество явлений.
Возникает закономерный вопрос:
какие из них являются физическими?

7. Материя

Все то, что существует во Вселенной,
независимо от нашего сознания.
Материя в нашем мире существует в
виде вещества и поля

8. Что и как изучает физика

9. ЭТАПЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

Любопытство. С него все и началось.
П. Джеймс, Дж. Мартин «Все возможные миры»

10. Эволюция взгляда на физическую картину мира

11. Физика

Наука о природе, занимающаяся
изучением простейших, а вместе с
тем наиболее общих свойств
окружающего материального мира.
Цель физики: открыть и изучить
законы природы, а затем
использовать их для удовлетворения
практических нужд человечества.

12.

МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ
ФИЗИКИ :
НАБЛЮДЕНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТ

13. Пути формирования науки

Больше всего информации дает
человеку механизм зрения, затем мы
учимся описывать наблюдаемые
явления и передавать эти описания
другим. Далее происходил анализ
накопленного материала и
выдвигалась гипотеза.
Гипотеза-предположение,
объясняющее наблюдаемое явление.

14.

14

15. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ

Вершина потухшего вулкана
Мауна-Кеа высотой 4200 м
(остров Гавайи)
Старинный рефрактор
линзовый
Рефлектор Ньютона
зеркальный

16. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ

Радиотелескоп в Аресибо
Пуэрто-Рико
Современная спутниковая
обсерватория, работающая в
инфракрасном диапазоне

17. Научная гипотеза

научная гипотеза
является
предположением о том,
что существует связь
между известным и
вновь объясняемым
явлением. Но те
гипотезы, которые не
нашли подтверждения в
экспериментах,
считаются ложными и
отвергаются
И. Ньютон

18. Теория

Галилей
Свободное падение тел
Ньютон
Закон Всемирного тяготения
Результаты теории проверяются постоянно экспериментом, который
является критерием правильности теории

19. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

Особенность фундаментальных
физических теорий –
в их преемственности:
более общая теория включает
частные, уже известные законы
определяет границы
использования предыдущей теории.

20. Научный метод познания

наблюдение
Установление
количественных
зависимостей
между
физическими
величинами
Выдвижение научной
гипотезы
Введение ряда физических величин
(качественных и количественных
характеристик физического явления
или объекта)
Измерить физическую величинунайти опытным путем ее значение,
т.е. число с указанием единицы
измерения.

21.

ЭКСПЕРИМЕНТ – СРЕДСТВО
ПРОВЕРКИ ГИПОТЕЗ И
ОБНАРУЖЕНИЯ НОВЫХ ФАКТОВ. В
СУЖДЕНИЯХ О ПРИРОДЕ
НЕОБХОДИМО ОПЕРИРОВАТЬ
СВОЙСТВАМИ, КОТОРЫЕ МОЖНО
ТОЧНО ИЗМЕРИТЬ.

22.

23.

24.

Научная гипотеза – предположение, что
существует связь между известным и
вновь объясняемым явлением
Научная теория – совокупность
постулатов, определений, гипотез и
законов, объясняющих наблюдаемое
явление
Эксперимент – критерий правильности
теории

25.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ФИЗИКИ:
В 17 ВЕКЕ ИСААКОМ НЬЮТОНОМ
СОЗДАЕТСЯ КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА.
К КОНЦУ 19 ВЕКА БЫЛО В ОСНОВНОМ
ЗАВЕРШЕНО ФОРМИРОВАНИЕ КЛАССИЧЕСКОЙ
ФИЗИКИ.
В НАЧАЛЕ 20 ВЕКА В ФИЗИКЕ ПРОИСХОДИТ
РЕВОЛЮЦИЯ, ОНА СТАНОВИТСЯ КВАНТОВОЙ (М.
ПЛАНК, Э. РЕЗЕРФОРД, Н. БОР).

26.

В 20-Е ГОДЫ БЫЛА РАЗРАБОТАНА КВАНТОВАЯ
МЕХАНИКА — ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ТЕОРИЯ
ДВИЖЕНИЯ МИКРОЧАСТИЦ (Л. ДЕ БРОЙЛЬ, Э.
ШРЕДИНГЕР, В. ГЕЙЗЕНБЕРГ, В. ПАУЛИ, П.
ДИРАК). ОДНОВРЕМЕННО ПОЯВИЛОСЬ НОВОЕ
УЧЕНИЕ О ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ —
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ АЛЬБЕРТА
ЭЙНШТЕЙНА, ФИЗИКА
ДЕЛАЕТСЯ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ

27.

ВО 2-Й ПОЛОВИНЕ 20 ВЕКА
ПРОИСХОДИТ ДАЛЬНЕЙШЕЕ
СУЩЕСТВЕННОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ФИЗИКИ, СВЯЗАННОЕ С ПОЗНАНИЕМ
СТРУКТУРЫ АТОМНОГО ЯДРА,
СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ (Э.
ФЕРМИ, Р. ФЕЙНМАН, М. ГЕЛЛМАН), КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД
(Д. БАРДИН, Л. Д. ЛАНДАУ, Н. Н.
БОГОЛЮБОВ).

28.

ФИЗИКА СТАЛА ИСТОЧНИКОМ НОВЫХ ИДЕЙ,
ПРЕОБРАЗОВАВШИХ СОВРЕМЕННУЮ ТЕХНИКУ: ЯДЕРНАЯ
ЭНЕРГЕТИКА (И. В. КУРЧАТОВ),КВАНТОВАЯ
ЭЛЕКТРОНИКА (Н. Г. БАСОВ, А. М. ПРОХОРОВ И Ч.
ТАУНС), МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОЛОКАЦИЯ
ВОЗНИКЛИ И РАЗВИЛИСЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДОСТИЖЕНИЙ
ФИЗИКИ.

29.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2010 ГОД.
ЗА ВЫДАЮЩИЕСЯ УСПЕХИ В НАУКЕ, А ТОЧНЕЕ ЗА
«ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО СОЗДАНИЮ
ДВУМЕРНОГО МАТЕРИАЛА ГРАФЕН» АНДРЕЙ ГЕЙМ И КОНСТАНТИН
НОВОСЕЛОВ, ПРОФЕССОРА МАНЧЕСТЕРСКОГО УНИВЕРСИТЕТА,
НАГРАЖДЕНЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИЕЙ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2010
ГОД.

30.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2011 ГОД.
Астрофизики Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам
Райс удостоены Нобелевской премии по физике 2011
года за открытие, кардинально изменившее наши
представления о Вселенной.
За открытие ускоренного расширения вселенной
посредством наблюдения дальних сверхновых

31.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2012 ГОД.
Нобелевская премия по физике 2012 года присуждена двум
исследователям — французу Сержу Арошу и американцу
Дэвиду Уайнленду, которые, независимо один от другого,
разработали методы управления отдельными квантовыми
частицами и наблюдения за ними.
Исследовать их очень сложно: свою квантовую природу при
взаимодействии с окружением они теряют. Из-за этого до
недавних пор физикам приходилось ограничиваться лишь
мысленными экспериментами и теоретическими расчётами.

32.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2013 ГОД.
Британский физиктеоретик Питер Хиггс
Бельгийский физиктеоретик Франсуа Энглер
За теоретические работы, позволившие
объяснить
появление
массы
у
элементарных частиц.

33.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2014 ГОД.
Лауреатами Нобелевской премии в области физики в 2014
году стали японские ученые Исаму Акасаки (Isamu Akasaki),
Хироши Амано (Hiroshi Amano) и Сюдзи Накамура (Shuji
Nakamura). Награда присуждена за изобретение синего
светодиода и энергоэффективных источников
света"Нобелевские лауреаты награждены за создание
энергосберегающих и экологически безвредных источников
света - синих светодиодов (LED)"

34.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2015 ГОД.
Артур Макдоналд
(1943)
Такааки Кадзита
(1959)
За открытие нейтринных осцилляций,
показывающее, что нейтрино имеют
массу

35.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2016 ГОД.
Британский физик
Дэвид Джеймс Таулесс
Британский физик
Джон Майкл
Костерлиц
Британский физик
Фредерик Данкан Майкл
Холдейн
За теоретические открытия топологических
фазовых переходов и топологических фаз
вещества

36.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2017ГОД.
Райнер Вайсс , Кип Торн и Барри Бэриш
За решающий вклад в детектор LIGO и
наблюдение гравитационных волн

37.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2018 ГОД.
Обладателями Нобелевской премии по физике в 2018 году стали
Артур Эшкин (США), Жерар Муру (Франция) и Донна Стриклэнд
(Канада) за «революционные открытия в области лазерной
физики»
Эшкин изобрел пинцет, которым можно захватывать частицы, атомы, вирус и другие
клетки, используя «пальцы» лазерных лучей.
Открытие позволило ученому осуществить давнюю мечту научной фантастики –
использовать радиационное давление света для передвижения физических объектов.
Муру и Стриклэнд получили премию за изобретение «метода генерирования
ультракоротких оптических импульсов высокой интенсивности». Технология известна
как усиление чипированных импульсов (CPA, буквы латинские).
Отмечается, что эти открытия произвели революцию в лазерной физике, и сегодня
«чрезвычайно маленькие объекты и невероятно быстрые процессы можно наблюдать
в новом свете».

38.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2019 ГОД.
За открытие экзопланеты на орбите солнцеподобной
звезды

39.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2020 ГОД.
Лауреатами Нобелевской премии по физике 2020
года стали Роджер Пенроуз (Roger Penrose) за
открытие того, что образование черных дыр
является строгим следствием общей теории
относительности, а также Райнхард Генцель
(Reinhard Genzel) и Андреа Гэз (Andrea Ghez) — за
открытие сверхмассивного компактного объекта в
центре Галактики.

40.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2020 ГОД.
За открытие того, что
Роджер
образование чёрных дыр с
Пенроуз(1931) необходимостью следует
(1⁄2 премии)
из общей теории
относительности
Райнхард
Генцель(1952)
(1⁄4 премии)
Андреа
Гез(1965)
(1⁄4 премии)
За открытие
сверхмассивного компактног
о объекта в центре нашей
галактики

41.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2020 ГОД.
Все три ученых занимались исследованием черных дыр —
областей пространства-времени с настолько большим
гравитационным притяжением, что их не могут покинуть
даже те объекты, которые двигаются со скоростью
света. Возможность существования черных дыр —
следствие уравнений общей теории относительности, и
впервые была показана Карлом Шварцшильдом еще в 1915
году. Однако только в 1965 году Роджеру Пенроузу удалось
строго доказать, что образование черных дыр — результат
гравитационного коллапса умирающих звезд. В результате
такого коллапса неизбежно возникновение сингулярности, и
именно такая сингулярность находится в центре черной
дыры. Исследование Пенроуза считается одной из
наиболее важных фундаментальных работ, повлиявших на
дальнейшее исследование проблем сингулярности в общей
теории относительности, изучение черных дыр и развитие

42.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2020 ГОД.
Райнхард Генцель из Института внеземной физики
Общества Макса Планка и Андреа Гэз из Калифорнийского
университета в Лос-Анджелесе в 1990-е
годы возглавляли каждый свою группу астрономов,
наблюдавших за орбитами звезд, которые проходят ближе
остальных к центру Млечного Пути. В результате
разработки инструментальных методов, позволяющих
точно картировать орбиты звезд в условиях межзвездного
газа и пыли (в частности за счет наблюдений в ближнем
инфракрасном диапазоне), астрономы независимо друг от
друга показали, что в центре нашей галактики находится
сверхмассивная черная дыра, влияющая на траектории
всех объектов вблизи нее.

43.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2021 ГОД.

44.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2021 ГОД.
В этом году Нобелевская премия по физике была присуждена троим
ученым «за фундаментальный вклад в наше понимание сложных
физических систем». Половина премии (5 млн шведских крон) досталась
климатологам Клаусу Хассельману и Сюкуро Манабэ «за моделирование
физики климата Земли, математическое описание изменчивых систем
и точное предсказание глобального потепления». Манабэ был одним из
первых исследователей, указавших на влияние увеличивающейся
концентрации углекислого газа в атмосфере на земной климат. Он же
в 1960-х годах руководил разработкой первых компьютерных физических
моделей климата. Спустя примерно десять лет после первых результатов
Манабэ, Клаус Хассельманн создал свою модель, связавшую воедино
хаотичную и сложно предсказуемую локальную погоду, и глобальный
климат, а также предложил методику, позволившую доказать ключевую
роль человека в происходящих сейчас быстрых климатических
изменениях. Вторую половину премии получил Джорджо Паризи «за
открытие взаимосвязей в хаосе и флуктуациях в физических системах
от атомарных до планетарных масштабов». В 1980-х годах Паризи
открыл ряд закономерностей в материалах, казавшимися исследователям
того времени полностью неупорядоченными, таких как спиновые стекла и
разработал математический аппарат для их описания.

45.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2022 ГОД.

46.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2022 ГОД.

47.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2023 ГОД.

48.

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2024 ГОД.
Нобелевскую премию по физике присудили за нейросети, подражающие
природе
Лауреатами Нобелевской премии по физике 2024 года стали американец
Джон Хопфилд и британец Джеффри Хинтон, работающий в Канаде. Премия
присуждена им «за основополагающие открытия и изобретения, которые
позволяют осуществлять машинное обучение с использованием
искусственных нейронных сетей», сообщает сайт премии. Оба лауреата
применили для создания нейронных сетей принципы, позаимствованные из
физики.

49. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Все бесконечное разнообразие физических процессов,
происходящих в нашем мире, можно объяснить
существованием в природе очень малого количества
фундаментальных взаимодействий
Взаимодействия
Гравитационное
Электромагнитное
Сильное
Слабое

50. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Все бесконечное разнообразие физических процессов,
происходящих в нашем мире, можно объяснить
существованием в природе очень малого количества
фундаментальных взаимодействий
Взаимодействия
Гравитационное
Электромагнитное
Сильное
Слабое

51. ГРАВИТАЦИОННОЕ

Радиус действия, м Бесконечно большой
Место взаимодействия Между телами,
имеющими массу
Переносчик
взаимодействия
ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩЕЕ
Гравитоны

52. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ

Радиус действия, м Бесконечно большой
Место взаимодействия Между телами,
имеющими заряд
Переносчик
взаимодействия
ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩЕЕ
Фотоны

53. СИЛЬНОЕ (ЯДЕРНОЕ)

Радиус действия, м –
1 фм (фемтометр, 10-15м)
Место взаимодействия Между нуклонами,
эл. частицами
Переносчик
взаимодействия
Глюоны (эл. частицы)
КОРТКОДЕЙСТВУЮЩЕЕ
СТАБИЛЬНОСТЬ
ЯДРА АТОМА

54. СЛАБОЕ (ЯДЕРНОЕ)

Радиус действия, м –
1 ам (аттометр) , 10-17м
Место взаимодействия –
Между кварками
Переносчик
взаимодействия
Бозоны
Радиоактивный распад
урана,
КОРТКОДЕЙСТВУЮЩЕЕ
реакции термоядерного
синтеза на Солнце

55. Опыты и измерения

На основе анализа физического
явления происходила качественная
оценка его. А для количественного
описания явлений стали проводить
измерения.

56.

Опыты,
как правило,
сопровождаются
измерениями.
Характеристики тел или
процессов, которые могут
быть измерены на опыте,
называют физическими
величинами. Физическими
величинами являются
объем, температура,
скорость, масса, вес и т. д.
56

57. Измерение

Измерить физическую величину –
значит сравнить ее с однородной
величиной принятой за эталон.

58.

Прежде чем измерять
физическую величину
каким-либо
прибором, нужно
обязательно
определить цену
деления этого
прибора
58

59.

Отметка шкалы (штрих) —
это знак, соответствующий
некоторому значению
измеряемой величины.
Деление шкалы —
промежуток между двумя
соседними отметками на
шкале.
Цена деления шкалы —
разность значений величин,
соответствующих двум
соседним отметкам шкалы.
59

60.

Чтобы определить цену
деления, нужно найти два
ближайших штриха шкалы,
около которых написаны
числовые значения. Затем
из большего значения
вычесть меньшее и
полученное число
разделить на число
делений, находящихся
между ними.
60

61. Эталон массы

цилиндр из
сплава платины и
иридия, размерами
33х33мм, масса
которого принята
за единицу (1 кг)
61

62.

Система СИ
Для количественной
оценки физических
величин
используются
условные единицы
измерения. Понятие
размерности
физической величины
было введено Фурье в
1822 году.
62

63. Международная система единиц

совокупность
основных и
производных единиц,
охватывающих все
области измерений
физических величин.
Все производные
единицы получены с
помощью
определяющих формул
путем умножения или
деления основных
единиц.
63

64. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ДЛИНА
Длина – мера для измерения расстояния
Метр – единица длины, равная расстоянию, которое
проходит свет в вакууме за время ½ 99 792 458 с
..\..\http.doc

65. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ВРЕМЯ
Время – мера измерение разных
промежутков времени
Секунда – эта единица времени, равная 9 192 631 770
периодам излучения изотопа атома цезия – 133
..\..\http.doc

66. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

МАССА
Мера количества вещества и энергии
Масса
Мера инертности
Мера гравитационных свойств материи
Килограмм – единица массы, равная массе международного
эталона килограмма
приблизительно равен массе 1 л чистой воды при 15 0С

67. ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

• Измерение физических величин есть действие, выполняемое с
помощью средств измерений для нахождения значения
физической величины в принятых единицах.
• Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение
величины находят непосредственно из опытных данных. Например:
измерение напряжения при помощи вольтметра.

68.

ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение
величины находят на основании известной зависимости между этой
величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.
Примеры – измерение сопротивления
проводника и плотности вещества
ρ = m/V
Использовать амперметр
и вольтметр для
измерения силы тока и
напряжения
Использовать весы с
разновесом (m) и
мерный цилиндр (V)

69. ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Погрешность измерения — оценка отклонения величины
измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность
измерения является характеристикой (мерой)
точности измерения.
Погрешность измерительного прибора - разность между показанием
прибора и истинным значением измеряемой величины
Погрешность измерения равна половине цены деления прибора
Абсолютная погрешность измерения (Δизм.) - разность между
действительным и истинным значениями измеряемой величины:
Δизм.=Хд. - Хи.
Относительная погрешность измерения (δизм.) - отношение
абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой
величины, выраженное в %:

70. Домашнее задание

§Введение + слайды 55-69
Задание 1,2
Источник
Учебник для 10 класса
общеобразовательных учреждений
Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н. Сотский
Москва, «Просвещение» 2024

71.

Задание 1
Задание 2