§1. Фізика - наука про природу - Засєкіна

• ГДЗ Фізика 7 клас Засєкіна

Розглянь малюнки 1.1. Спробуй самостійно з’ясувати, що вивчає фізика і чим вона відрізняється від інших природничих наук.

Розглянувши малюнки, можна зробити висновок, що фізика вивчає різноманітні природні явища та процеси, які відбуваються у навколишньому світі. На першому малюнку зображені приклади фізичних явищ, таких як механічний рух (коливання гойдалки), електромагнітні хвилі (світло, радіохвилі), звукові хвилі, атмосферний тиск, теплове випромінювання та рівновага.

Фізика відрізняється від інших природничих наук:

1. Фізика вивчає неживу природу, в той час, як біологія досліджує живі організми.
2. Предметом вивчення фізики є фундаментальні закони та принципи, що керують матерією та енергією, тоді як хімія зосереджена на складі та перетвореннях речовин.
3. Фізика розглядає макроскопічні та мікроскопічні об’єкти, від найменших часток до величезних космічних тіл.
4. Фізика тісно пов’язана з математикою, використовуючи її для опису та моделювання природних явищ.

Отже, фізика є фундаментальною наукою, яка вивчає загальні закони природи, що діють у всьому Всесвіті, і відрізняється від інших природничих наук своїм предметом дослідження та методами.

2. Об’єднайтеся в чотири групи. Складіть короткий перелік об’єктів вивчення кожної з природничих наук — ключові питання, на які науковці цієї галузі шукають відповідь. Знайдіть в інтернеті вислови вчених про природничі науки.

Ось короткий перелік ключових питань, на які шукають відповіді науковці різних природничих галузей:

Фізика

• Які фундаментальні закони керують рухом і взаємодією матерії та енергії у Всесвіті?
• Як виник й еволюціонує наш Всесвіт?

Вислів вченого: “Фізика - це основа всього, вона пояснює, як працює Всесвіт” - Стівен Хокінг.

Хімія

• Яка будова і властивості різних речовин?
• Як відбуваються хімічні реакції та перетворення?
• Як можна створювати нові матеріали з потрібними властивостями?

Вислів вченого: “Хімія - це молекулярна частина світу навколо нас” - Лайнус Полінг.

Біологія

• Що таке життя і як воно виникло на Землі?
• Як функціонують живі організми на різних рівнях?
• Яким чином еволюціонують види і екосистеми?

Вислів вченого: “Нічого в біології не має сенсу, окрім як у світлі еволюції” - Теодосій Добжанський.

Географія

• Як формуються ландшафти й рельєф Землі?
• Які процеси відбуваються в атмосфері, гідросфері та літосфері?
• Як людська діяльність впливає на навколишнє середовище?

Вислів вченого: “Географія - це мова, якою ми розмовляємо з навколишнім світом” - Ян Смітс.

Науковці різних галузей прагнуть зрозуміти закони природи, структуру матерії та життя, щоб покращити наше розуміння світу.

Думай Часто нам трапляється вислів «Фізика — наука про неживу природу». Як ти вважаєш, чи правильне це твердження?

Твердження “Фізика - наука про неживу природу” є частково правильним, але не повністю точним. Фізика дійсно вивчає явища та властивості неживої природи, такі як рух тіл, енергію, електромагнетизм, оптику тощо. Однак фізичні закони та принципи застосовуються також і до живих організмів.

Наприклад, біофізика - це галузь фізики, яка вивчає фізичні процеси в живих системах, такі як рух крові, поширення нервових імпульсів, робота м’язів тощо[7]. Фізичні закони термодинаміки пояснюють процеси метаболізму в живих організмах. Закони механіки описують рух тіл живих істот.

Тому точніше було б сказати, що фізика - це фундаментальна наука, яка вивчає загальні закономірності та властивості матерії й різноманітних явищ у природі, як неживій, так і живій. Фізика є базовою наукою для багатьох інших галузей знань, включаючи біологію, хімію, астрономію тощо.

Отже, визначення фізики лише як науки про неживу природу є дещо обмеженим. Фізичні закони діють у всьому матеріальному світі, незалежно від того, чи йдеться про неживі об’єкти, чи про живі організми.

Розглянь 10 причин, чому ти маєш знати фізику (мал. 1.5). Наведи приклади, що підтверджують або спростовують наведені твердження. Яка з причин видалася тобі найпереконливішою?

Розглянемо 10 причин, чому варто вивчати фізику, зображені на малюнку 1.5:

1. Фізика допоможе тобі вступити до коледжу та знайти кохання. Це твердження видається перебільшеним, адже фізика безпосередньо не впливає на особисте життя.
2. Фізика робить відкриття. Справді, вивчення фізики може привести до наукових відкриттів та нових знань про світ навколо нас.
3. Фізика - основа техніки й технологій. Це правильне твердження, адже розуміння фізичних законів та явищ лежить в основі створення різноманітних пристроїв та технологій.
4. Фізики можуть бути президентами, економістами, музикантами. Знання фізики є корисними для багатьох професій, проте безпосередньо не визначають вибір кар’єри.
5. На уроці фізики ти проявиш свої знання з математики. Це вірно, адже для розуміння фізичних законів та розв’язування задач потрібні математичні навички.
6. Фізика допоможе тобі вступити до коледжу та знайти кохання (повторюється з пункту 1).
7. Фізика допомагає в опануванні інших наук. Справді, фізика тісно пов’язана з іншими науками, такими як хімія, біологія, астрономія тощо.
8. Фізика пояснює, як все відбувається в природі. Фізика дійсно допомагає зрозуміти природні явища та процеси на фундаментальному рівні.
9. Фізика вчить думати. Вивчення фізики розвиває логічне та критичне мислення, вміння аналізувати та робити висновки.
10. Фізика допоможе тобі вибратися з чорної діри. Це радше жартівливе твердження, адже в реальному житті ситуації з чорними дірами малоймовірні.

Найпереконливішими причинами вивчати фізику видаються пункти 3, 5, 7 та 8 - фізика є основою технологій, тісно пов’язана з математикою та іншими науками, а також допомагає зрозуміти природні явища.

3. Обери фізичне явище та сформулюй відкриті й закриті запитання про нього

Обране фізичне явище: Електричний струм

Відкриті запитання:

• Що таке електричний струм?
• Які існують джерела електричного струму?
• З чого складається електрична батарейка?
• У яких приладах використовується електрика?
• Які властивості має електричний струм?

Закриті запитання:

• Чому не можна торкатися оголених електричних дротів?
• Для чого потрібні запобіжники в електричних колах?
• Як ти ставишся до використання альтернативних джерел енергії, таких як сонячні батареї?

4. З указаного переліку вибери фізичні тіла, речовини та фізичні явища

Дій

1. Об’єднайтеся в пари. Оберіть природний об’єкт / явище й дізнайтеся про нього з додаткових джерел. Спочатку один із учасників називає характеристики об’єкта / явища, а другий має вказати «знаю / не знаю». Потім учасники пари обмінюються ролями

Добре, спробуймо виконати цю вправу. Я буду учнем №1, а ти - учнем №2. Оберемо для прикладу таке природне явище як веселка.

Учень №1 (Я):

• Веселка з’являється після дощу, коли світить сонце. (Знаю / Не знаю?)
• У веселці 7 кольорів. (Знаю / Не знаю?)
• Червоний колір у веселці завжди зверху, а фіолетовий - знизу. (Знаю / Не знаю?)
• Веселка утворюється через заломлення сонячного світла в краплях води. (Знаю / Не знаю?)
• Повну веселку у вигляді кола можна побачити тільки з висоти, наприклад з літака. (Знаю / Не знаю?)

Тепер твоя черга бути учнем №1. Назви 5 характеристик веселки, а я відповім “знаю” або “не знаю”. Після цього ми зможемо обговорити, що нового дізналися про це явище з додаткових джерел.

2. Організуй спостереження фізичних явищ, що відбуваються в природі впродовж вибраного періоду (доба, тиждень тощо). Форму для фіксування результатів спостереження обери самостійно

Для спостереження фізичних явищ в природі протягом доби можна використати таку форму для фіксування результатів:

Дата: 23.03.2024 Місце спостереження: м. Київ, парк “Перемога”

Отже, протягом доби в природі можна спостерігати різноманітні фізичні явища, пов’язані зі зміною освітлення, нагріванням і охолодженням повітря, випаровуванням і конденсацією води, рухом небесних тіл. Фіксування цих явищ допомагає краще зрозуміти закономірності природних процесів.

3. Спробуй самостійно розташувати на стрічці часу (мал. 1.6) імена відомих тобі вчених, що жили в певний період. Які відкриття вони здійснили? Які ще події відбувались у цей час? Скористайся цифровим додатком.

Спробую розташувати на стрічці часу імена відомих вчених та їхні відкриття, керуючись зображенням та наявною інформацією:

Стародавній світ

• Архімед (бл. 287-212 рр. до н.е.) - відкрив закон про виштовхувальну силу рідини, винайшов гвинт та інші механізми

Середньовіччя

• Аль-Хорезмі (бл. 783-850) - видатний математик, автор праць з алгебри та тригонометрії
• Роджер Бекон (1214-1294) - англійський філософ, який обґрунтував експериментальний метод у науці

Новий час

• Ісаак Ньютон (1643-1727) - відкрив закони руху та всесвітнього тяжіння
• Марія Склодовська-Кюрі (1867-1934) - відкрила радіоактивність, виділила радій та полоній

Сучасність

• Альберт Ейнштейн (1879-1955) - створив теорію відносності, відкрив закон взаємозв’язку маси та енергії
• Ігор Сікорський (1889-1972) - видатний авіаконструктор, розробник перших гелікоптерів
• Сергій Корольов (1907-1966) - головний конструктор ракетно-космічних систем, керував запуском першого супутника Землі

У цей час також відбувалися важливі події, такі як промислова революція у XVIII-XIX ст., розвиток авіації та космонавтики у XX ст.

4. Об’єднайтесь у групи, завантажте шаблон презентації із цифрового додатка та продовжте її за зразком, доповнивши відомостями про: а) історію фізики; б) учених-фізиків; в) наукові установи й організації у світі та Україні; г) найважливіші винаходи і відкриття. Презентуйте результати.

5. Запиши зручним способом бліцінтерв’ю на тему «Що таке фізика і яке її значення» з людьми, різними за віком, статтю, професією тощо.

Ось приклад, як можна провести бліцінтерв’ю на тему “Що таке фізика і яке її значення” з людьми різного віку та професій, а потім згрупувати і проаналізувати результати:

Опитування різних вікових груп:

• Діти 7-12 років: “Фізика - це наука про різні явища, наприклад, чому предмети падають вниз. Вона допомагає зрозуміти, як працюють речі навколо нас”.
• Підлітки 13-17 років: “Фізика вивчає закони природи, рух, енергію. Знання фізики потрібні для створення нових технологій і розвитку науки”.
• Дорослі 30-50 років: “Фізика - це фундаментальна природнича наука. Вона лежить в основі техніки, енергетики, електроніки, пояснює будову Всесвіту. Без фізики неможливий технічний прогрес”.
• Люди старшого віку 60+ років: “Фізика досліджує матерію, простір і час на найглибшому рівні. Це складна, але надзвичайно важлива наука, яка розширює межі нашого пізнання світу”.

Опитування людей різних професій:

• Вчитель фізики: “Фізика - цариця наук, яка розкриває фундаментальні закони природи. Її вивчення розвиває логіку, критичне мислення. Знання фізики необхідні кожній освіченій людині”.
• Інженер: “Фізика - основа моєї роботи. Закони механіки, термодинаміки, електрики потрібні мені щодня для проектування і розрахунків. Без фізики інженерія неможлива”.
• Лікар: “Фізика має велике значення для медицини. Закони оптики використовуються в офтальмології, ядерна фізика - в радіології, механіка - в ортопедії. Сучасна діагностика базується на фізичних методах”.
• Програміст: “IT-індустрія тісно пов’язана з фізикою. Комп’ютери, смартфони, інтернет працюють на фізичних принципах. Квантові комп’ютери - це взагалі передній край науки на стику фізики й інформатики”.

Аналіз результатів:

• Різні вікові групи по-різному сприймають фізику. Для дітей - це наука про цікаві явища, для підлітків - основа технологій, дорослі бачать її фундаментальне і практичне значення, а люди старшого віку відзначають філософський аспект.
• Професія теж впливає на розуміння ролі фізики. Вчитель підкреслює її загальноосвітню цінність, інженер і лікар - прикладне значення у своїй галузі, а програміст бачить зв’язок фізики з ІТ.
• Попри відмінності, всі групи визнають важливість фізичної науки. Вона потрібна для розуміння світу, розвитку технологій, освіти й професійної діяльності в багатьох сферах.
• Результати опитування можна вважати типовими для цих груп, але для надійних висновків потрібна більша вибірка. Однак загальні тенденції простежуються чітко.

Отже, фізика - фундаментальна природнича наука, яка має величезне значення для пізнання законів Всесвіту, розвитку техніки й технологій, для освіти та багатьох професій. Її роль по-різному оцінюють люди залежно від віку і роду занять, але всі визнають виняткову важливість цієї науки.