Зачет по физике. 1. В чем отличие научного познания от донаучного и вненаучного. Что такое наука и каковы особенности научного познания
 Скачать 498.46 Kb.
|
|
Зачет по физике 1.В чем отличие научного познания от донаучного и вненаучного. Что такое наука и каковы особенности научного познания? Познание Донаучное Научное Ненаучное Наука стремится построить объективную картину мира, в отличие от других форм познания. Особенности научного познания Объективность Системность Доказательность, обоснованность и достоверность Использование строгого и однозначного языка Наука – форма познавательной деятельности, направленная на производство и систематизацию объективных знаний о действительности. Функции науки Объяснительная Прогностическая
2, Дисциплинарная организация науки. Группы наук по предмету исследования и функциям знания. Приведите пример. Основные отличия естественно-научного знания от гуманитарного и их взаимосвязь. Дисциплинарная организация науки: * естественные (физика, химия, биология, геология и др.) * Общественные (социальные- экономика, социология, этнография и др. гуманитарные- философия, история, культурология и др.) * Технические (электроника, энергетика, радиотехника и др.) Группы наук по предмету исследования и функциям знания: * мировоззренческие(философские) науки. * фундаментальные науки (физика, химия, биология) * прикладные науки (медицина, энергетика, педагогика) * междисциплинарного науки (теория систем, синергетика, кибернетика)  3.Каковы особенности эмпирического и теоретического уровней научного познания, формы эмпирического и теоретического знания? В основе типологии эмпирического и теоретического в науке лежит, прежде всего, выделение эмпирического и теоретического исследования как двух основных направленностей, установок научно-познавательной деятельности: Эмпирическое знание - совокупность научных фактов, образующих базис теоретических знаний. Под научным фактом понимается явление материального или духовного мира, ставшее достоянием нашего знания, это фиксация какого-либо явления, свойства и отношения. Теоретическое знание ищет причины явлений, старается объяснить сущность процессов, лежащих в основе научных фактов. Теоретический уровень научного познания характеризуется преобладанием рационального момента - понятий, теорий, законов. Каковы особенности эмпирического уровня научного познания? Эмпирический уровень – (опытный, чувственный) это выявление фактов, очевидных, видимых в результате описания предметов и явлений. В основе эмпирических методов научного познания лежит чувственное познание (ощущения, восприятие, представление) и показания конкретных научных приборов. Главная задача – сбор, описание, выделение отдельных фактов о предметах и явлениях, их фиксация для того, чтобы потом, на теоретическом уровне сделать выводы. Методы: наблюдение, эксперимент, измерение, сравнение, описание. Результат – научный факт (количественные и качественные характеристики). Каковы особенности теоретического уровня научного познания? Теоретический уровень – (рациональный) это выявление фундаментальных знаний, которые порой скрыты за внешними признаками изучаемых предметов, познание сущности явлений и процессов, которые нельзя наблюдать. В основе теоретических методов лежит рациональное познание (понятия, суждения, умозаключения и выводы.) Главная задача – обобщение фактов, собранных на эмпирическом уровне, объяснение изучаемых явлений, установление закономерностей, получение новых знаний. Методы: анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, конкретизация, индукция, дедукция, аналогия, классификация, идеализация, формализация. Результат: проблема, гипотеза, теория, закон. Формы эмпирического уровня: Эмпирический факт – чувственно воспринимаемое явление, оформленное в соответствии с научным протоколом, содержащим стандарты и требования данной отрасли науки: регулярность, повторяемость, причинно-следственная зависимость и т.д. В научном познании совокупность фактов образует эмпирическую основу выдвижения гипотез и построения теорий. Эмпирический закон – отражение регулярно повторяющихся связей и закономерностей без проникновения в сущность явления. Не следуя недооценивать эмпирические законы –, они вполне успешно работают в конкретных ситуациях. Например, «все тела при нагревании расширяются», «всякий металл имеет свою температуру плавления». К формам теоретического знания относятся: Проблема – исходная площадка для теоретического поиска. Это знание о незнании. Гипотеза - форма теоретического знания, содержащая предположение высокой степени вероятности, которое сформулировано на основании ряда фактов и истинное значение которого не определено и нуждается в доказательстве. Гипотетическое знание требует проверки и обоснования, поскольку носит вероятностный, а не достоверный характер. Теория – самая сложная и развитая форма научного знания, дающая целостное отображение закономерных и существенных связей определенной области действительности. 4. Какие методы используются на эмпирической и теоретической стадии исследования? В чем их особенность. Методы научного познания: Эмпирические: •наблюдение •эксперимент •измерение •классификация •систематизация •описание Теоретические: •моделирование •формализация •математизация •восхождение от конкретного к абстрактному и наоборот Особенности: •получение знаний •объективность получаемого знания •доказательность •рациональность •системность •универсальность 5. Каковы общие и специфические критерии научного знания? Что такое вненаучное учение. В чем их особенность? Общие критерии: Универсальность, согласованность или непротиворечивость, обьяснительный потенциал, наличие предсказательной силы, простота. Специфические: наблюдаемость, повторяемость, доказательность(экспериментальная). Вненаучное знание-исторически сложившаяся система представлений, не отвечающая в полной мере критериям научности, но имеющая важное практическое значение. Формы вненаучного знания: Лженаука (расисткие теории) не обладает систематичностью, универсальностью. Паранаука (астрология, парапсихология, уфология). Результаты паранаучных исследований невоспроизводимы, их невозможно прогнозировать. Антинаучное знание - утопичные идеи, сознательно искажающие явления действительности. Псевдонаучное знание - истолкование популярных сенсационных теорий. 6. Что изучает механика? Какое движение называется механическим? На каких законах основана классическая механика? Кинематика. Тело отсчета и система отсчета. Механика – наука об общих законах движения тел. Изучение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени называется механическим движением. Механика, основанная на законах Ньютона, называется классической механикой. Законы Ньютона описывают движение макротел при сравнительно небольших скоростях. Раздел механики, изучающий способы описания движений и связь между величинами, характеризующими эти движения, называют кинематикой. Тело отсчёта – тело, относительно которого рассматривается движение. Положение тела определяют с помощью системы координат. Тело отсчёта, связанная с ним система координат и часы, образуют систему отсчёта. 7. Какое движение называется равномерным прямолинейным? Что такое скорость равномерного прямолинейного движения? Уравнение РПД. Равномерное прямолинейное движение – это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает равные перемещения. При этом траектория движения прямая. Скорость показывает, как быстро движется тело. Скорость равномерного прямолинейного движения – это отношение изменения координаты точки (тела) к промежутку времени, за который это изменение произошло. При таком движении скорость тела не изменяется. Уравнение РПД: Х=Х0+Vx*t X=X0+- V*t 8. Что такое ускорение? Как меняется скорость при прямолинейном движении с постоянным ускорением? Примеры равноускоренного движения. Ускорение – величина, характеризующая быстроту изменения скорости. Была сначала просто скорость, а после того как появилось ускорение появилась формула: Vx=V0x+a*t Пример: движение камня, брошенного под некоторым углом к горизонту 9. Динамика. Первый закон Ньютона. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Инерция и сила. Динамика – это раздел механики, устанавливающий причины возникновения движения. Первый закон Ньютона: Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела (или действия других тел компенсируются). Система отсчета, относительно которых тела движутся с постоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на них, называются инерциальными. Системы отсчета, движущиеся относительно инерциальной системы с ускорением, называются неинерциальными. Явление сохранения скорости постоянной называется инерцией. Количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела прилучают ускорение, называют в механике силой. 10. Второй и третий законы Ньютона. Второй закон Ньютона: Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение: F=m*a Третий закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению: Fa= - Fb. Третий закон Ньютона показывает, что из взаимного действия тел друг на друга силы всегда появляются парами. 11. Что такое свободное падение? Ускорение свободного падения. Сила тяжести. Сила всемирного тяготения. Движение тела только под влиянием притяжения к Земле называется свободным падением. Ускорение свободного падения характеризует то, как быстро будет увеличиваться скорость тела при свободном падении. Сила тяжести – сила, с которой Земля притягивает все тела. Сила всемирного тяготения – между всеми телами действуют силы взаимного притяжения. 12. Силы в природе. Понятие фундаментального взаимодействия. Гравитационное взаимодействие и электромагнитное взаимодействие, их особенности, примеры проявления. Все действующие в природе силы можно свести к небольшому числу фундаментальных взаимодействий. Эти взаимодействия являются источником всех материальных процессов. В первой четверти XX века считалось, что таких взаимодействий 2 – электромагнитное и гравитационное. Гравитационное взаимодействие – самое слабое из всех типов взаимодействия. Решающее значение — это взаимодействие имеет в космических масштабах. Электромагнитное взаимодействие свойственно электрически заряженным частицам. Эта сила преобладает внутри вещества. Электромагнитное взаимодействие определяет химические связи, излучение света, явление намагничивания – то есть все явления, наблюдаемые в молекулах и атомах. Например, электроны и атомные ядра соединяются в атомы, атомы в молекулы. Гравитационное взаимодействие здесь не сказывается из-за его малой силы, а сильное и слабое – из-за короткого радиуса действия. Эта сила отвечает за большинство процессов, таких как трение, поверхностное натяжение, химические превращения, оптические явления, явления ионизации. Гравитационные и электромагнитные силы – это дальнодействующие силы, они распространяются в пространстве на большие расстояния от источника. 13. Сильное взаимодействие и слабое взаимодействие, их особенности и проявления. Сильное взаимодействие Иначе этот вид взаимодействия называют ядерным, судя по названию оно самое сильное из всех представленных. Такое взаимодействия происходит на уровне атомных ядер. Ядерные силы – это один из видов проявления сильного взаимодействия. Это взаимодействие было открыто в 1911 году Э. Резерфордом практически одновременно с открытием ядра атома. Слабое взаимодействие Такой вид взаимодействия является короткодействующим, проявляется на очень малых расстояниях (10-12– 10-13 см.). При слабом взаимодействии процессы между частицами протекают медленнее, благодаря нему большинство известных нам частиц нестабильно. Слабое взаимодействие связано с распадом частиц. Сила слабого и сильного взаимодействия очень быстро убывает с расстоянием. 14. Каковы основные положения молекулярно-кинетической теории? Что такое броуновское движение и диффузия? Приведите примеры. Основные положения молекулярно-кинетической теории: 1.вещество состоит из частиц - молекул и атомов, разделенных промежутками 2.эти частицы хаотически движутся 3.частицы взаимодействуют друг с другом Броунское движение – тепловое движение взвешанных в жидкости (или газе) частиц. Примеры броунского движения: хаотичное движение частиц краски, пыльцы растений в воде, капелек жира в молоке Английский ботаник Р. Броун впервые наблюдал это явление в 1827г. Диффузия - проникновение молекул одного вещества в межмолекулярное пространство другого вещества. Это явление определяется беспорядочным движением молекул. Примеры диффузии: заваривание чая, засолка овощей, смешивание воды и марганцовки. 15. Каковы особенности молекулярного строения жидких, твердых тел и газов? Объясните механизм фазового перехода из жидкого состояния в газообразное, из твердого состояния в жидкое.  Парообразование — это переход жидкости в газообразное состояние (в пар). Существует два способа парообразования: испарение и кипение. Испарением называется парообразование, которое происходит при любой температуре со свободной поверхности жидкости. Причиной испарения является вылет из жидкости наиболее быстрых молекул, которые способны преодолеть силы межмолекулярного притяжения. Эти молекулы и образуют пар над поверхностью жидкости. Быстро испаряются эфир, ацетон, спирт (их иногда называют летучими жидкостями), медленнее — вода, намного медленнее воды испаряются масло и ртуть. Кипение — это парообразование, происходящее по всему объёму жидкости. Кипение оказывается возможным потому, что в жидкости всегда растворено какое-то количество воздуха, попавшего туда в результате диффузии. При нагревании жидкости этот воздух расширяется, пузырьки воздуха постепенно увеличиваются в размерах и становятся видимы невооружённым глазом (в кастрюле с водой они осаждают дно и стенки). Внутри воздушных пузырьков находится насыщенный пар, давление которого быстро растёт с повышением температуры. Плавлениемназывается превращение кристаллического твёрдого тела в жидкость. Расплавить можно любое тело — для этого нужно нагреть его до температуры плавления, которая зависит лишь от вещества тела, но не от его формы или размеров. Температуру плавления данного вещества можно определить из таблиц. 16. Что такое электрический заряд? Какой заряд называется положительным, а какой отрицательным? Что такое элементарный заряд? Как формулируются закон сохранения зарядов, закон Кулона? Электрический заряд — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Существуют два вида электрических зарядов. Заряды, которые приобретает стекло при натирании его о кожу, принято называть положительными, а заряды, которые приобретает смоляная палочка при натирании ее о мех отрицательными. А вообще положительный заряд имеют протоны, а отрицательный - электроны. Элементарный заряд- это минимальный заряд, которым обладают с заряженные элементарные частицы. Закон сохранения электрического заряда формулируется следующим образом: В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной: q1 + q2 + q3 + ... + qn = cons  17 Какие модели атома предложили Томсон и Резерфорд? В чем суть опыта Резерфорда и какие выводы были сделаны на основе этого опыта? Исторически планетарная модель Резерфорда пришла на смену одной из моделей Томсона «пудинга с изюмом», которая предполагает, что отрицательно заряженные электроны размещены на круговых орбитах внутри положительно заряженного атома с распределённым по всему его объёму положительным зарядом, подобно изюминкам в пудинге. А Резерфорд, опираясь на классические представления о движении микрочастиц, предложил планетарную модель атома. Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Суть его опыта заключалась в том, что Резерфорд стрелял ядрами гелия по тонкой золотой фольге. Он ожидал, что ядра гелия будут рассеиваться, проходя сквозь атомы, которые ученые тогда считали большими облаками положительного заряда (модель пудинга с изюмом). Однако, почти все ядра гелия пролетали сквозь фольгу вообще не отклоняясь от траектории, а примерно одно из 8000 отлетало назад. Резерфорд сделал вывод, что на самом деле ядра атомов очень-очень маленькие и между ними огромные по сравнению с размерами ядер расстояния. Поэтому все ядра гелия пролетали сквозь фольгу и только малая часть, которая попадала в маленькие ядра золота, отражалась назад. 18. Квантовые постулаты Бора, их значение. В чем суть гипотезы Бройля? Принцип дополнительности Н. Бора. Постулаты Бора: Электрон вращается по строго определенным станционарным орбитам. При этом они не излучают и не поглощают энергию. П  ри переходе с одной станционарной орбиты на другую, электрон поглощает или испускает квант энергии Постулаты Бора объяснили устойчивость атомов. Движение электронов в атоме нельзя описать законами классической механики, нужно применять законы квантовой механики. Французский физик Лук Де Бройль в 1923г. выдвинул гипотезу о том, что корпускулярной-волновой дуализм носит всеобщий характер. Волновые свойства присущие любым частицам материи, т.е не только фотону, но и электрону, протону. Согласно принципу дополнительности Бора, волновое и корпускулярное описание микрообъектов не исключают и не заменяют, а дополняют друг другу. Единственная картина микрообъекта – синтез двух описаний. 19. Что такое элементарная частица? Виды преобразований элементарных частиц. Аннигиляция. Основные характеристики элементарных частиц. Античастицы. Элементарные частицы — неделимые части материального мира. Все частицы объединены в два класса: составляющие материи и переносчики взаимодействий. Можно сказать, что при преобразовании суперсимметрии частицы превращаются во взаимодействия, а взаимодействия — в частицы. Основные характеристики элементарных частиц: время жизни, масса, спин, электрический заряд, магнитный момент, барионный заряд, лептонный заряд, странность, очарование, прелесть, истинность, изотопический спин, чётность, зарядовая чётность, G-чётность, CP-чётность, T-чётность, R-чётность, P-чётность. Аннигиляция — реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. Античастица — частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином, отличающаяся от неё знаками всех других характеристик взаимодействия. Само определение того, что называть «частицей» в паре частица-античастица, в значительной мере условно. 20. Классификация элементарных частиц. Адроны, лептоны, фотоны, глюоны, кварки. Одним из наиболее важных свойств элементарных частиц является их способность к взаимным превращениям. Частицы способны возникать и исчезать. Это относится как к стабильным, так и к нестабильным частицам. Разница лишь в том, что стабильные частицы могут превращаться не самопроизвольно, а в результате взаимодействия с другими частицами. Элементарные частицы объединены в три основные группы: фотоны, лептоны, адроны. К группе фотонов относится единственная элементарная частица – фотон, которая была открыта Эйнштейном в 1905 году. К группе лептонов относятся частицы, масса которых порядка электронных масс (электрон, электронное нейтрино; мюон, мюонное нейтрино; тау-лептон, тау-нейтрино; соответствующие античастицы). Адроны являются самыми распространёнными и самыми тяжёлыми частицами. Они делятся на две группы: мезоны и барионы. Адроны Это частицы, сильно взаимодействующие друг с другом, (протон и нейтрон). Они различаются массой, величиной электрического заряда, спином; Адроны имеют внутреннюю структуру. • Барионы – это адроны с отличным от нуля барионным зарядом и полуцелым спином; • Мезоны – адроны с нулевым барионным зарядом и целым спином. Лептонами называются элементарные частицы, не участвующие в сильном взаимодействии и имеющие спин 1/2, т. е. являющиеся фермионами. К лептонам относятся электрон, нейтрино, а также мюон и другие похожие на электрон и нейтрино частицы. Среди лептонов, так же как и среди частиц других классов, встречаются электрически заряженные частицы, взаимодействующие между собой при помощи электромагнитных сил. Кроме электромагнитного, между лептонами существует ещё одно, слабое, взаимодействие, которое имеется также между лептонами и мезонами, и между лептонами и барионами. Нейтральный лептон — нейтрино — не имеет электрического заряда. Поэтому нейтрино взаимодействует с остальными частицами исключительно посредством слабых сил. По этой причине его очень долго не могли обнаружить экспериментально. Фотоны представлены одной частицей. Фотон — элементарная частица, которая движется со скоростью света с и имеет массу покоя, равную нулю. Следовательно, масса фотона отличается от массы таких элементарных частиц, как электрон, протон и нейтрон, которые обладают отличной от нуля массой покоя и могут находиться в состоянии покоя. Глюоны – элементарные частицы, являющиеся причиной взаимодействия кварков, ответственные за соединение протонов и нейтронов в атомном ядре. Кварк – фундаментальная частица, не наблюдающаяся в свободном состоянии. Кварки примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. Из кварков состоят адроны, в частности, протон и нейтрон. |