Вопросы к коллоквиуму №1

Для 12ИВ1б, 12МТ1,2б, 12МП1б,12УА1б

1. Физика как наука. Методы физического исследования.

. физика – наука о природе. Она изучает наиболее общие формы движения материи (механические, тепловые, электромагнитные и т.д.) и их взаимные превращения.

Физика изучает неживую природу. В настоящее время известны два вида неживой природы: вещество и поле. К первому виду (веществу) относятся атомы, молекулы и все тела, состоящие из них. Второй вид природы образуют гравитационные, электромагнитные и другие поля. Предназначение полей - передавать с конечной скоростью взаимодействие между телами. Вещество и поле могут превращаться друг в друга.

Природа находится в непрерывном движении, какое оно по своему характеру, физику условно разделяют на следующие части:

механика;

статистическая физика и термодинамика;

электричество и магнетизм;

колебания и волновые процессы;

квантовая физика.

Физика, как и любая наука, базируется на определенных понятиях - величинах. Физическая величина - это свойство, общее для многих физических объектов в качественном отношении, но количественно разное для разных объектов. Например, масса - мера инерции - общее качество всех тел, но ее количество, т. е. значение - в общем случае разное у каждого тела.

Для количественной оценки физической величины выбирают единицу измерения этой величины. Единица измерения - это конкретная физическая величина, числовое значение которой в данной системе единиц принято равным 1. В 1982 году в нашей стране введен государственный стандарт, по которому исключительному применению подлежит Международная система единиц СИ (Система Интернациональная). В качестве основных в СИ приняты 7 единиц:

Единицы остальных физических величин являются производными от основных и дополнительных, т. е. выражаются через них.

2 метода исследования:

1. Индуктивный метод исследования (от частного к общему). Физика – наука экспериментальная. Для объяснения экспериментальных данных разрабатываются гипотезы, правильность которых проверяется посредством постановки новых экспериментов. Гипотеза, успешно прошедшая экспериментальную проверку превращается в закон или целую теорию и т.д.

2. Дедуктивный метод исследования (от общего к частному) или (от теории к эксперименту и практике). Многие физические явления были сначала предсказаны физиками - теоретиками и только потом обнаружены с помощью экспериментов. (Пример открытие электромагнитных волн в опытах Герца и Лебедева, которые были предсказаны за 20 лет до этого Максвеллом).

Развитие физики как науки началось в 17 в. и связано с именем Галилея, который понял необходимость математического описания закономерностей природы.

Механика появилась у древних египтян и греков в связи с теми запросами, которые были поставлены тогдашней строительной и военной техникой. Начало механике было положено в трудах Аристотеля в 3 в. до н.э. Однако основные положения механики как науки (а точнее динамики) были сформулированы лишь в 1687 г. Исааком Ньютоном в его философском труде «Математические начала натуральной философии».

Фундаментом для возникновения общего учения о передаче и превращении энергии, получившего в последствии название «термодинамика», послужила работа французского инженера Сади Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» изданная в 1824 г. Эта работа бала крайне актуальна, так как в это время начали применять паровые машины, и было необходимо решить вопрос о наиболее выгодном превращении тепла в механическую работу.

Открытие в 1831 г. Майклом Фарадеем электромагнитной индукции сделало возможным широкое практическое использование электрических явлений.

Толчком в развитии учения об атомах и их строении и о природе химических явлений стало открытие в 1869 г. Д.И. Менделеевым периодического закона. В 1897 г. был открыт электрон, причем выяснилось, что он входит в состав атомов всех химических элементов. Это указало на сложное строение атомов, которые прежде считались неделимыми.

В семидесятых годах 19-го столетия Максвелл создал общую теорию электромагнитных процессов и, исходя из неё, пришёл к выводу о возможности распространения электромагнитной энергии в виде волн. В 1888 г. Герц экспериментально подтвердил правильность этого вывода Максвелла.

Датой рождения квантовой механики, наверное, стоит считать 1924 год, когда французский физик Луи де Бройль предположил, что корпускулярно – волновая двойственность свойств характерна не только для света.