Введение в физику. Закон сохранения материи. Материя ниоткуда не берётся, никуда не исчезает, а только видоизменяется. Современная физика изучает различные формы движения материи, её взаимные превращения, а также свойства вещества и поля.
 Скачать 16.44 Kb.
|
|
Введение в физику 1.1 Физика – наука о простейших формах движения материи и наиболее общих законах природы. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Физика – это наука о природе, которая изучает материю (вещество и поле), общие формы движения материи, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи. Определение материи. Материя есть объективная реальность, существующая помимо нашего сознания и данная нам в ощущении. Материя существует в двух видах: вещества и поля. Вещество – вид материи, состоящей из совокупности атомов, молекул, их соединений и обладающих массой покоя. Примеры. Вещество: дерево, железо, стекло, вода, воздух и др. Физическое поле - особая форма материи, посредством которой происходит взаимодействие между частицами вещества. Поля: гравитационное, электрическое, магнитное, электромагнитное. Материя находится в вечном движении и мерой движения материи является энергия. Закон сохранения материи. Материя ниоткуда не берётся, никуда не исчезает, а только видоизменяется. Современная физика изучает различные формы движения материи, её взаимные превращения, а также свойства вещества и поля. Физику называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки (биология, геология, химия и др.) описывают только некоторый класс материальных систем, подчиняющихся законам физики. Например: химия изучает атомы, образованные из них вещества и превращение одного вещества в другое. Химические свойства однозначно определяются физическими свойствами атомов и молекул, описываемыми в таких разделах физики как термодинамика, электромагнетизм и квантовая физика. Физика – это в первую очередь, возможность человека как можно более глубже познать окружающий мир, упорядочить систему мировосприятия и осознать себя неотъемлемой частью. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Опыт - основной метод исследования в физике. Опыт - это наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий. Гипотеза - научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо факта или явления. Гипотеза подтверждается опытом. Эксперимент - научно поставленный опыт с целью проверки гипотезы. Физическая теория - система основных идей, обобщающих опытные данные и отражающих объективные закономерности природы. Физическая теория дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения. 1.2 Важнейшие этапы развития физики – механика И. Ньютона, теория электромагнитного поля Дж. К. Максвелла, квантовые представления, теория относительности и квантовая механика – теоретическая база атомной, ядерной физики и других разделов современной физики Механика - часть физики, изучающая закономерности механического движения. Основные законы механики установлены итальянским физиком и астрономом Г. Галилеем (1564 - 1642) и окончательно сформулированы английским ученым И. Ньютоном (1643 - 1727). Механика Галилея-Ньютона называется классической механикой, в ней изучаются законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме (V<<с). Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света в вакууме, изучаются релятивистской механикой, законы движения микроскопических тел (отдельные атомы и элементарные частицы) - изучаются квантовой механикой. Атомная физика — раздел физики, изучающий строение и свойства атомов. Атомная физика возникла в конце XIX — начале XX века в результате экспериментов, установивших, что атом представляет собой систему из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, и получила своё развитие в связи с созданием квантовой механики, объяснившей структуру атома. Строение атомного ядра изучается в ядерной физике. Я́дерная фи́зика — раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции). Молекулярная физика-Молекулярной физикой называют раздел физики, занимающийся исследованием молекулярной структуры вещества. В курсе молекулярной физики изучаются законы идеального газа. Здесь же изучается уравнение Менделеева-Клапейрона, молекулярно-кинетическая теория. Электромагнетизм - один из самых глобальных разделов, которыми богата физика. Разделы физики электричества и магнетизма: магнетизм, электростатика, уравнения Максвелла, магнитостатика, электродинамика. Важный вклад в развитие этого раздела сделали Кулон, Фарадей, Тесла, Ампер, Максвелл. Оптика-Еще в Средние века люди заинтересовались поиском научного пояснения оптических явлений. Разделы физики, созданные для этого: геометрическая, волновая, классическая и рентгеновская оптика. Существенный вклад в развитие оптики внес Исаак Ньютон. Его труд "Оптика", изданный в 1704 году, стал ключом к дальнейшему развитию геометрической оптики. 1.3 Роль физики в создании и развитии новых отраслей техники и новых технологий. Влияние техники на развитие физики. Физика является фундаментом развития техники. Примером этого может служить создание новых современных отраслей техники. Ядерная энергетика выросла из физики атомного ядра, - электроника - из физики твердого тела, лазерная техника – из оптики и теории электромагнитного излучения. Связь с техникой носит двусторонний характер. Развитие техники дает новые, более совершенные, более точные приборы и методы исследования, позволяющие проникнуть вглубь строения вещества. Например ускорители частиц дали возможность открытия и изучения новых элементарных частиц, создания искусственных химических элементов. Влияние техники на развитие физики. Физика тесно связана с техникой. До середины прошлого столетия связь между физикой и техникой носила такой характер, когда техника шла впереди. Создавались технические устройства, возникали технические проблемы, которые затем вызывали к жизни соответствующие физические исследования.VIII век - создана паровая машина.Начало ХIХ века - встал вопрос об увеличении кпд тепловых машин.Сади Карно решил эту проблему, и его работа стала фундаментом для возникновения общего учения о передаче и превращении энергии - термодинамики.Затем крупные физические открытия стали приводить к созданию новых отраслей техники. Академик С.И. Вавилов (1891 - 1955), советский физик и общественный деятель, сказал, что теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в химию, геологию, астрономию, биологию и др. Возникли новые смежные дисциплины: астрофизика, биофизика, геофизика, физическая химия и т.д.Физика является основой многих технических наук: теоретической механики, сопромата, электротехники.Физика явилась фундаментом, на котором выросли такие области техники как – электро - и радиотехника, электронная и вычислительная техника, приборостроение.Техника стимулирует развитие физики и наоборот. Могучая ускорительная техника способствует развитию исследований по физике атомного ядра и элементарных частиц.Содружество физики и техники приводит к сокращению временных интервалов между научными открытиями и их технической реализацией. Новые технологии техники: 1. На скорости света время останавливается 2. Квантовая запутанность 3. Гравитация влияет на свет 4. Любая материя — это энергия |