Введение в физику

1.

Введение в физику
Физика – фундаментальная наука, занимающаяся
изучением основополагающих и вместе с тем наиболее
общих свойств окружающего нас материального мира.
Физика основывается на количественных наблюдениях.
Основателем количественного подхода является Галилео
Галилей.
Материя – объективная реальность, существующая
независимо от нас и нашего знания о нем. Материя
существует в виде вещества и поля.
Формы материи: пространство, время.
Движение – способ существования материи.

2.

Все физические процессы и явления, происходящие в
природе, можно объяснить типами фундаментальных
взаимодействий:
•гравитационное взаимодействие;
•электромагнитное взаимодействие;
•сильное взаимодействие;
•слабое взаимодействие.
Естественнонаучное познание происходит по этапам:
Наблюдение – Гипотеза – Теория – Эксперимент.
Именно эксперимент является критерием правильности
теории.

3.

Особенности научного наблюдения:
•целенаправленно;
•сознательно организовано;
•методически обдумано;
•результаты можно записать, измерить, оценить;
•наблюдатель не вмешивается в ход наблюдаемого процесса.
Эксперимент, как исследование каких-либо явлений путем
создания новых условий, соответствующих целям
исследования, следует различать на мысленный и реальный.

4.

Примерный план проведения эксперимента
1.Формулировка цели опыта
2.Формулировка гипотезы, которую можно было положить в
основу опыта.
3.Определение условий, необходимых для проверки гипотезы,
установления причинно-следственной связи.
4. Подбор оборудования и материалов, необходимых для
опытов.
5. Практическая реализация опыта, сопровождаемая
фиксированием результатов измерений и наблюдений
выбранными способами.
6. Математическая обработка полученных данных.
7.Анализ результатов.
8. Вывод.

5.

Структура физической теории: основание (фундамент) – ядро –
выводы (следствие) – применение.
Особенностью фундаментальных физических теории является их
преемственность.
Принцип соответствия – утверждение, что любая новая научная
теория должна включать старую теорию и её результаты как
частный случай.
Гипотеза (от греч. hypóthesis - основание, предположение) предположение, выдвигаемое перед началом наблюдения или
эксперимента, которое должно быть проверено в результате их
проведения.
Стандартная формулировка гипотез: «Если …. (факт,
следствие), то (значит, при условии) ...(причина).

6.

Примерный план изучения физических законов:
1. Связь между какими явлениями (или величинами)
выражает закон
2. Формулировка и формула закона.
3. Каким образом был открыт закон: на основе анализа
опытных данных или теоретически (как следствие из
теории)
4. Опыты, подтверждающие справедливость закона.
5. Примеры использования и учета действия закона на
практике.
6. Границы применимости закона.

7.

Одним из важнейших методов исследования является
моделирование.
Модель – это идеализация реального объекта или явления
при сохранении основных свойств, определяющих данный
объект или явление.
Примеры физических моделей: материальная точка,
абсолютно твердое тело, идеальный газ, др.
Для того, чтобы понять и описать эксперимент вводятся
физические величины.
С развитием научных знаний появилась необходимость в
развитии единой системы единиц измерений.

8.

На Генеральной конференции мер и весов в 1968 г.
достигнуто соглашение о международной системе единиц –
«единиц измерения СИ», согласно которому базовыми
единицами измерения являются семь следующих: метр,
килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль (грамммоль).
Измерить величину – это значит сравнить ее с эталоном, с
единицей измерения.
Прямое измерение – определение значения физической
величины непосредственно средствами измерения.
Косвенное измерение – определение значения физической
величины по формуле, связывающей её с другими
физическими величинами, определяемыми прямыми
измерениями.

9.

При обработке результатов измерений нужно оценивать, с
какой точностью проводится измерение, какую ошибку
допускает ваш прибор, то есть определить погрешность
измерений и как влияет сам процесс измерения на объект,
который вы измеряете.
Объективность получаемых данных обеспечивают
различные физические приборы. Следует различать:
приборы наблюдения (микроскоп, телескоп, бинокль и др.)
и приборы измерения (термометр, барометр, линейка, весы
и др.).

10.

Вот некоторые задачи, которые решает физика в программе
среднего профессионального образования:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Понимание основных законов природы.
Развитие абстрактного мышления.
Понимание принципов техники.
Развитие научного мышления.
Разработка навыков работы с данными и измерениями.
Подготовка к высшему образованию.

11.

Решите кроссворд:
Вопросы к кроссворду:
1.Эксперимент, возможность
проведения которого зависит от
наличия соответствующей
материально-технической и
финансовой обеспеченности.
2.Процесс замены реального
объекта, процесса или явления
другим, называемым моделью.
3.Вид наблюдения, в котором
информация получается при
помощи приборов.
4.Наблюдение за тем, что
происходит вокруг, без
определенной цели.
5.Единица измерения, с которой
сравнивают измеряемую
величину.

12.

Правильный ответ:

13.

2. Подчеркните слова, обозначающие приборы для измерения,
одной чертой; приборы для наблюдения – двумя: термометр,
бинокль, секундомер, микроскоп, транспортир.

14.

Год издания 2023

15.

Механика
Основная задача классической механики - определить
положение тела в пространстве в любой момент времени.
По характеру решаемых задач классическую механику
делят на кинематику, динамику и статику. В кинематике
описывают движение тел без выяснения причин,
вызывающих данное движение. Раздел механики, в котором
изучаются причины движения, называют динамикой.
Статика - раздел механики, в котором изучаются условия
равновесия абсолютно твердых тел. Законы сохранения
импульса и энергии являются следствиями законов
Ньютонов.

16.

Механическим движением тела называется изменение
положения тела в пространстве относительно других тел с
течением времени.
Закон относительности движения: характер движения
тела зависит от того, относительно каких тел мы
рассматриваем движение. Нет абсолютно неподвижных тел.
Рассмотрим самое простое движение – прямолинейное
равномерное движение. Описать движение тела – это
значит, указать способ определения его положения в
пространстве в любой момент времени.

17.

Для описания движения нужно ввести некоторые
понятия: материальная точка, траектория, путь,
перемещение, координата, момент времени, промежуток
времени, скорость.
Материальной точкой называют тело, размерами
которого в условиях рассматриваемой задачи можно
пренебречь. Это первая физическая модель реальных тел.
Практически всякое тело можно рассматривать как
материальную точку в тех случаях, когда расстояния,
проходимые точками тела, очень велики по сравнению с
его размерами.

18.

Например, материальными точками считают Землю и
другие планеты при изучении их движения вокруг Солнца.
В данном случае различия в движении разных точек любой
планеты, вызванные её суточным вращением, не влияют на
величины, описывающие годовое движение. Но при
решении задач, связанных с суточным вращением планет
(например, при определении времени восхода солнца в
разных местах поверхности земного шара), считать планету
материальной точкой нельзя, так как результат задачи
зависит от размеров этой планеты и скорости движения
точек её поверхности.

19.

Тело, движущееся поступательно, можно принимать за
материальную точку даже в том случае, если его размеры
соизмеримы с проходимыми им расстояниями.
Поступательным называется такое движение абсолютно
твердого тела, при котором любой отрезок, соединяющий
любые две точки тела, остается параллельным самому себе.

20.

Для того, чтобы в любой момент времени указать
положение тела надо, во-первых, знать, где оно было в
начальный момент времени; во-вторых, каков вектор
перемещения в любой момент времени.
Мы уже знаем, что движение любого тела относительно.
Поэтому, изучая движение тела, мы обязательно
указываем, относительно какого тела это движение
рассматривается. Тело, относительно которого
рассматривается движение, называется телом отсчета.
Чтобы рассчитать положение материальной точки
относительно выбранной точки отсчета, надо связать с
ним систему координат и измерить время. Совокупность
тела отсчета, связанной с ним системы координат и часов
называют системой отсчета.

21.

Рассмотрим два наиболее часто применяемых способа
описания движения тел: координатный и векторный.
В координатном способе положение тела в пространстве
задается координатами, которые с течением времени
меняются.
Рассмотрим движение материальной точки М с координатами
(х, y, z) в момент времени t.
Математически это принято записывать в виде:
Количество координат зависит от условия задачи: на
прямой – одна, в плоскости – две, в пространстве – три.

22.

В векторном способе используется радиус-вектор.
Радиус-вектор – это направленный отрезок, проведенный из
начала координат в данную точку. Закон (или уравнение)
движения в векторной форме - зависимость радиуса-вектора
от времени:
Итак, для задания закона движения материальной точки
необходимо указать либо вид функциональной зависимости
всех трех ее координат от времени, либо зависимость от
времени радиус-вектора этой точки.
Три скалярных уравнения или эквивалентное им одно
векторное уравнение называются
кинематическими уравнениями движения материальной
точки.

23.

Двигаясь, материальная точка занимает различные
положения в пространстве относительно выбранной системы
отсчета. При этом она «описывает» в пространстве какую-то
линию.
Линия, по которой движется точка в пространстве,
называется траекторией. По форме траектории все
движения делятся на прямолинейные и криволинейные.
Траектория движения указывает все положения, которые
занимала точка, но, зная траекторию, ничего нельзя сказать о
том, быстро или медленно проходила точка отдельные
участки траектории.
Длину траектории, по которой двигалось тело в течение
какого-то промежутка времени, называют путём,
пройденным за этот промежуток времени, его обозначают
буквой S. Путь – скалярная величина.

24.

Для описания движения тела нужно указать, как меняется
положение точек с течением времени. Если участки
криволинейные, то изменение координат тела описывают с
помощью такого понятия как перемещение.
Перемещением тела (материальной точки) называется
вектор, соединяющий начальное положение тела с его
последующим положением. Обозначается на чертежах как
направленный отрезок, соединяющий начальное и конечное
положение тела в пространстве:
Путь и модуль перемещения могут совпадать по значению,
только в том случае, если тело движется вдоль одной прямой
в одном направлении.

25.

и перемещение:

26.

Если начальный момент времени t0 принять равным нулю,
то скорость равна:
Это и есть уравнение равномерного
прямолинейного движения точки, записанное
в векторной форме. Оно позволяет найти радиус-вектор
точки при этом движении в любой момент времени, если
известны скорость точки и радиус-вектор, задающий ее
положение в начальный момент времени.

27.

В проекциях на ось ОХ уравнение можно записать в виде:
х=х0+vхt.
Это уравнение есть уравнение равномерного
прямолинейного движения точки, записанное
в координатной форме. Оно позволяет найти координату х
тела при этом движении в любой момент времени, если
известны проекция его скорости на ось ОX и его начальная
координата х0.
Путь S, пройденный точкой при движении вдоль оси ОХ,
равен модулю изменения ее координаты:
Его можно найти, зная модуль скорости

28.

Строго говоря, равномерного прямолинейного движения не
существует. Но приближенно на протяжении не слишком
большого промежутка времени движение автомобиля можно
считать равномерным и прямолинейным с достаточной для
практических целей точностью. Таково одно из упрощений
действительности, позволяющее без больших усилий
описывать многие движения.
Полученные результаты можно изобразить наглядно с
помощью графиков. Для прямолинейного равномерного
движения график зависимости проекции скорости от
времени очень прост. Это прямая, параллельная оси времени.

29.

Как мы уже знаем, зависимость координаты тела от времени
описывается формулой х=х0+