Фундаментални експерименти в механиката Галилей, Нютон
Фундаментални експерименти в механиката: Галилей, Нютон.
Избираема дисциплина "Фундаментални експерименти във физиката" по физика в 10. клас.
Фирсова Наталия Анатолиевна,
учител по физика и
МОУ по информатика средно училище № 27
Урокът е придружен с презентация.
Целтае да се разгледа историята на възникването и развитието на физическата наука като социален феномен, който заема определено място в живота на хората и играе определена роля в него.
Задачи:
- да се възстанови картината на развитието на физиката в областта на механиката;
- покажете този процес като необходимо условие; да разбере защо развитието на физиката е протекло по този начин, а не по друг начин;
- покажете вътрешната логика на развитието на науката.
Учител - Урокът се състои от две части: теоретична и практическа. Ще работим по плана, написан на дъската.
Теория:
- Произходът на експерименталния опит във физиката.
- Мисловният експеримент на Галилей и законът за инерцията. Неговите експерименти за изследване на движението на телата.
- Откриването от Нютон на закона за всемирното привличане и експеримента Кавендиш (Демонстрация).
- Ролята на фундаменталните експерименти във формирането на класическата механика.
- Провеждане на компютърен експеримент за изследване на движението на тела под въздействието на гравитацията.
Теоретична част на урока.
1. Произходът на експерименталния метод.
Човек не може да живее вечно в затворено пространство. Повишаване на интереса към околната среда. Появяват се географски открития. Например Земята е сферична. Така се разширяват границите на света.за хора.
Още в древността хората са имали представа за физическите явления. Техните знания обаче не бяха обединени от никаква теория и не представляваха наука.
Първият опит за научно обобщение на това е направен в Гърция. Все още обаче не е довело до появата на физическата наука. Мина много време, докато естествените науки, включително физиката, започнаха да се открояват от науката на древните.
През XIII век отношенията между държавите от Европа и Изтока се разширяват. Съчиненията на арабски и антични мислители проникват в Европа. Тук се открояват произведенията на Аристотел, древногръцкия философ и мислител. Те съдържат учения за основните принципи на битието. Църквата използва неговите идеалистични експерименти и учения. Аристотел беше причислен към света на светците и неговото учение се смяташе за безспорна истина: учението за елементите, за движенията, за страха на природата от празнотата. Следователно схоластиката по това време поставя науката в услуга на религията. Единственият източник на знания за тях са били свещените книги и писанията на Аристотел.
Но по това време производството е обогатено с важни постижения. Носители на нови знания са били архитекти, военни инженери, занаятчии и занаятчии. Още през 12 век се появяват хартия, компас и часовник с колело. А през XIII век - измислени са стъкларството, очилата, огнестрелните оръжия. През XV век – първата печатна преса.
За да се изгради всичко това, бяха необходими познания по математика и механика. Следователно техническата мисъл все повече се обръща към науката. Така от самата практика назряват научни проблеми, свързани с точните науки. Назрява научна революция, чието начало датира от Ренесанса.
Тук се откроява ученият Леонардо да Винчи. Той опровергава противопоставянето на земно и небесно. Според него Земята е същото небесно тяло катои други светила и не е центърът на Вселената. Той успя да създаде нови частни теории за най-простите случаи на движение.
Мисловният експеримент на Галилей и законът за инерцията. Неговите експерименти за изследване на движението на телата.
 |
| Галилео Галилей. |
Специална роля в развитието на физиката принадлежи на Галилей. Затова сега ще говорим за този учен.
Галилео Галилей - италиански учен, учи медицина в университета в Пиза, но след това се занимава с научни изследвания в областта на математиката и механиката. Той доста рано става противник на учението на Аристотел за движението. 1612 г. „Беседи за тела, които се намират във вода и се движат в нея“ – срещу механиката на Аристотел. През 1609 г. той проектира първия телескоп, състоящ се от две лещи: плоско-изпъкнала леща и плоско-вдлъбнат окуляр. Телескопът даде увеличение от 3 пъти, а след това - 30 пъти. Той наблюдава небето и прави редица открития относно Луната и планетите. Известната му книга "Диалог" е посветена на обосновката на хелиоцентричната система на света.
Галилей твърди, че телата падат под действието на гравитацията и тяло, което се движи праволинейно по хоризонтална равнина, само ще запази скоростта и посоката си и само намесата на други тела (триене в равнината, съпротивление на въздуха) променя скоростта му.
За да обоснове тази позиция, Галилей разглежда движението на тялото по наклонена равнина. Ако тялото се движи нагоре по наклонената равнина, то забавя движението си, но ако се движи надолу, то ускорява движението си. "И как ще се движи тялото по хоризонталната равнина?" – пита се той. Ако нищо не пречи на тялото, то ще се движи равномерно по хоризонталатасамолети.
Галилей трябваше да направи само една стъпка, така че положението на инерцията на тялото придоби характера на универсален закон - законът на инерцията. Той обаче не успя да го направи. От Светата инквизиция той получава заповед да мълчи.
Галилей излага друго основно положение на класическата механика - закона за независимостта на действието на силите. Но то се отнася само за движението на телата в гравитационното поле на Земята. Тази разпоредба е обобщена от Нютон и е включена в неговия трети закон.
Много мисловни експерименти са проведени от Галилей. Например камък, хвърлен нагоре, твърди той, ще падне върху движещата се Земя на същото място, откъдето е бил хвърлен. Това е така, защото той има хоризонтална скорост преди хвърляне, равна на скоростта на Земята, а когато лети, поддържайки я, ще следва движението на Земята в хоризонтална посока.
Той потвърждава обясненията си с опит: хвърля камък от мачтата на движещ се кораб. То показва, че е невъзможно да се опровергае движението на Земята и доказвакласическия принцип на относителността: всяко механично явление във всички инерционни отправни системи протича по един и същи начин при едни и същи начални условия. Проучванията на Галилей бяха началото на развитието на нов клон на физиката - динамиката.
Заслугата на Галилей е и разработването на експериментален метод за изучаване на природата, където източникът на знания е само опитът. По същия начин той като че ли се откъсва от усещането, което наблюдава в опита, и изгражда динамика върху закони и разпоредби, които са научна абстракция, т.е. такива закони и разпоредби, които не са дадени в един факт. Такъв е например законът за инерцията: беше невъзможно директно да се наблюдава, че едно тяло се движи безкрайно с постоянна скорост по права линия. Научната му абстрактност се изразява вформата на хипотеза. И научната хипотеза става водеща идея в по-нататъшните научни изследвания. Проверката на изводите от последствията превръща хипотезата в научен закон.
ОПИТ → ХИПОТЕЗА → НАУЧЕН ЗАКОН