· ГДЗ · 5 хв. читати

§2. Експериментальні та теоретичні методи досліджень законів природи

Зміст

Дослідження

Що знадобиться: кілька однакових аркушів паперу.

Візьміть аркуші паперу та надайте їм, окрім одного, різної форми (складіть, зімніть тощо). Висуньте гіпотезу щодо швидкості падіння цих тіл. Перевірте свою гіпотезу експериментально. Прокоментуйте отримані результати.

Моя гіпотеза: всі аркуші, незалежно від форми, будуть падати з однаковою швидкістю, оскільки мають однакову масу. Опір повітря буде впливати більше на плоский аркуш, ніж на зім’ятий, але це не повинно суттєво вплинути на швидкість падіння. Проведення експерименту:

  1. Піднімаємо всі аркуші на однакову висоту.
  2. Відпускаємо їх одночасно.
  3. Спостерігаємо за падінням і фіксуємо, які аркуші впали першими.
  4. Повторюємо експеримент кілька разів для більшої достовірності.

Коментар за результатами:

Швидше за все, зім’ятий аркуш впаде першим, оскільки на нього менше впливає опір повітря. Плоский аркуш буде планерувати й впаде останнім. Проте різниця у швидкості падіння буде невеликою.

Знайдіть у тексті на с. 14 підтвердження основних етапів фізичних досліджень. Який метод дослідження застосовано на кожному з етапів — теоретичний або експериментальний?

У тексті наведено кілька основних етапів фізичних досліджень, а також методи, які використовувалися на кожному з них:

Спостереження та висновки філософів Стародавньої Греції: Метод: Теоретичний. Філософи робили висновки на основі спостережень, без проведення експериментів.

Гіпотеза Ґалілео Ґалілея: Метод: Теоретичний. Ґалілей висунув гіпотезу про те, що час падіння тіл не залежить від їхньої маси.

Експеримент Ґалілея з Пізанською вежею: Метод: Експериментальний. Він кинув мушкетну кулю та гарматне ядро з Пізанської вежі, щоб перевірити свою гіпотезу.

Дослідження Ісаака Ньютона: Метод: Теоретичний та експериментальний. Ньютон провів теоретичні дослідження, аналізуючи дані та роблячи обчислення, що привело до відкриття закону всесвітнього тяжіння.

Ці етапи демонструють, як наукове дослідження може поєднувати теоретичні припущення з експериментальною перевіркою для досягнення нових знань.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що називають експериментом?

Експеримент — це дослідження фізичного явища в умовах, які перебувають під контролем ученого.

Що таке спостереження?

Спостереження - це цілеспрямоване отримання нових знань про фізичні тіла або явища, коли дослідник спостерігає за явищем, не втручаючись у його перебіг. Наприклад, спостереження за падінням листя восени.

2. Чим дослід відрізняється від спостереження?

Дослід (експеримент) відрізняється від спостереження тим, що це дослідження фізичного явища в умовах, які перебувають під контролем науковця, і супроводжується вимірюваннями. Тобто при досліді дослідник активно втручається в перебіг явища, створює спеціальні умови. А при спостереженні - лише пасивно спостерігає.

3. Які основні етапи фізичних досліджень?

  1. Спостереження
  2. Висунення гіпотези
  3. Експеримент або моделювання
  4. Аналіз результатів
  5. Формулювання законів, рівнянь, теорій (теоретичні дослідження)

Ці етапи відображають послідовність наукового пізнання у фізиці, починаючи від спостереження за явищами природи і закінчуючи створенням теорій, які пояснюють ці явища.

4. Назвіть основні методи фізичних досліджень. Наведіть приклади.

Основні методи отримання нових знань у фізиці:

  • Спостереження (наприклад, спостереження за рухом небесних тіл)
  • Експеримент (досліди Галілея з падінням тіл, досліди Ньютона тощо)
  • Теоретичні дослідження (створення фізичних моделей, теорій на основі даних спостережень і експериментів, наприклад, загальна теорія відносності Ейнштейна)

5. З іменами яких учених пов’язують виникнення сучасних методів досліджень законів природи?

Виникнення сучасних методів досліджень законів природи пов’язують з іменами таких учених:

  1. Галілео Галілей - вважається засновником експериментального методу в фізиці.
  2. Ісаак Ньютон - розвинув теоретичний метод, сформулював фундаментальні закони механіки.
  3. Альберт Ейнштейн - розробив теорію відносності, застосувавши теоретичний метод для переосмислення основ фізики.

Ці вчені заклали основи сучасного наукового методу, який поєднує експериментальні дослідження з теоретичним аналізом та математичним моделюванням фізичних явищ.

6. Яким є внесок фізики в розвиток уявлень про Всесвіт?

Фізика допомогла людям зрозуміти, як влаштований Всесвіт. Завдяки фізиці ми знаємо, що Всесвіт почався з Великого Вибуху і постійно розширюється. Фізика також пояснює, як зірки, планети та галактики утворюються і взаємодіють між собою. Вона допомагає вивчати світло від далеких зірок, щоб дізнатися більше про їхній склад та вік. Завдяки фізиці ми можемо використовувати телескопи для дослідження космосу і розуміти, як працюють закони природи у величезних масштабах.

ВПРАВА № 2

На Місяці, де відсутнє повітря, астронавт Девід Скотт узяв до рук, а потім одночасно відпустив молоток і пташине перо. Дослід якого вченого повторив астронавт? Який результат він отримав?

Астронавт Девід Скотт повторив на Місяці дослід Ісаака Ньютона у трубці без повітря. Девід Скотт одночасно відпустив молоток і пташине перо, і вони впали на поверхню Місяця одночасно. Це підтвердило, що за відсутності опору повітря всі тіла падають з однаковим прискоренням, незалежно від їхньої маси.

1. Який круг із поданих на рисунку є більшим — той, що оточений маленькими кругами, або той, що оточений великими? Яким методом фізичного пізнання можна скористатися, щоб отримати відповідь?

Круги на рисунку однакові. Щоб переконатися в цьому, треба виміряти їхні діаметри. Тобто в такому випадку для отримання відповіді треба застосувати метод експериментального дослідження (вимірювання), а не просто спостереження, яке може привести до хибного висновку через оптичну ілюзію.

2. У науці розрізняють такі поняття:

  1. а) Експериментальний факт - за відсутності опору повітря всі тіла падають з однакової висоти за той самий час. б) Гіпотеза - імовірно, різниця у швидкості падіння тіл різної маси пояснюється опором повітря. в) Явище, яке спостерігається повсякденно - тіло, випущене з рук, падає.

3. Щоб зменшити шкідливий вплив вихлопних газів на довкілля, вчені здійснили певні розрахунки та запропонували нову схему подачі палива для двигуна автомобіля. Щоб дізнатися, якою при цьому буде тяга двигуна, цю схему випробували на спеціальному стенді. У якому випадку вчені виконали експериментальне дослідження, а в якому — теоретичне? Відповідь обґрунтуйте.

Коли вчені здійснювали розрахунки і пропонували нову схему подачі палива, вони проводили теоретичне дослідження. А коли випробовували цю схему на спеціальному стенді, щоб визначити тягу двигуна - це було експериментальне дослідження. Тобто теоретичне дослідження базується на математичних розрахунках і створенні моделей, а експериментальне - на проведенні дослідів і вимірювань в реальних або лабораторних умовах.

4. Подайте основні етапи фізичних досліджень у вигляді презентації або інфографіки.

Спостереження

  • Опис: Вивчення природних явищ без втручання в їхній перебіг.
  • Приклад: Спостереження за рухом небесних тіл.

Формулювання проблеми

  • Опис: Визначення конкретного питання чи проблеми, яку потрібно вирішити.
  • Приклад: Чому яблуко падає на землю?

Висунення гіпотези

  • Опис: Створення припущення, яке пояснює спостережуване явище.
  • Приклад: Гіпотеза Ньютона про гравітацію.

Проведення експерименту

  • Опис: Активне втручання для перевірки гіпотези в контрольованих умовах.
  • Приклад: Експеримент Галілея з падінням тіл з Пізанської вежі.

Аналіз результатів

  • Опис: Обробка та інтерпретація отриманих даних.
  • Приклад: Вимірювання швидкості падіння різних тіл.

Створення теорії

  • Опис: Узагальнення результатів для формулювання загальних законів.
  • Приклад: Створення теорії відносності Ейнштейном.

Передбачення нових ефектів

  • Опис: Використання теорії для прогнозування нових явищ.
  • Приклад: Передбачення існування чорних дір.

Ця структура може бути візуалізована у вигляді блок-схеми або інфографіки, де кожен етап представлений окремим блоком з коротким описом та прикладом.

Поширити:
Назад