Что обозначает физика и техника
§ 6. Физика и техника
Развитие физики сопровождалось изменением представлений людей об окружающем мире. Отказ от привычных взглядов, возникновение новых теорий, изучение физических явлений характерно для физики с момента зарождения этой науки до наших дней.
Важное значение имеют открытия в области физики для развития техники. Например, двигатель внутреннего сгорания, приводящий в движение автомобили, тепловозы, речные и морские суда (рис. 16), был создан на основе изучения тепловых явлений.
С развитием науки в технике за последние десятилетия произошли грандиозные изменения.
То, что раньше считалось научной фантастикой, сейчас является реальностью. Сегодня трудно представить нашу жизнь без телевизора, DVD-плеера, компьютера, мобильной и интернет-связи.
Современное кинопроизводство, телевидение, радио, магнитная запись (рис. 17) — всё это возникло после того, как были изучены многие звуковые, световые и электрические явления.
В свою очередь, развитие техники влияет на развитие науки. Так, например, усовершенствованные машины, компьютеры, точные измерительные и другие приборы используются учёными при исследовании физических явлений. После того как были созданы ракеты и современные электронные приборы, стало возможным глубже изучить космическое пространство.
Подобных примеров можно привести множество. Открытия, сделанные в науке, являются результатом упорного труда многих учёных разных стран. Рассмотрим некоторые этапы развития физики.
Основу современных взглядов на картину мира заложил итальянский учёный Галилео Галилей. С помощью изобретённого им телескопа учёный проводил эксперименты по наблюдению небесных тел. Сделанные Галилеем открытия опровергли ранее существовавшие взгляды на окружающий мир и оказали влияние на развитие физической науки.
Возникновение физической теории связано с именем выдающегося английского физика и математика Исаака Ньютона. Обобщив результаты наблюдений и опытов своих предшественников (И. Кеплера, Г. Галилея)у Ньютон создал огромный труд « Математические начала натуральной философии». В этой работе учёный изложил важнейшие законы механики, которые были названы его именем (законы Ньютона). Они привели к бурному развитию представлений о механическом движении.
Дальнейшее развитие физики определилось изучением тепловых и электромагнитных явлений. Стремление учёных проникнуть в глубь тепловых процессов привело к зарождению идей о молекулярном строении вещества. Исследования электромагнитных явлений коренным образом изменили научную картину мира. Оказалось, что нас окружают физические тела и поля. Общую теорию электромагнитных явлений создал Джеймс Максвелл.
Теория Максвелла объяснила природу света и помогла разработке новых технических приборов и устройств, основанных на явлениях электромагнетизма.
Возросла роль физики и её влияние на технический и социальный прогресс. Свой вклад в развитие современной физики внесли видные учёные России: Н. Г. Басов, П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, Л. И. Мандельштам, А. М. Прохоров и др.
Ярким подтверждением связи науки и техники явился огромный прорыв в области изучения космоса. Так, 4 октября 1957 г. в нашей стране был запущен первый в мире искусственный спутник Земли, а 12 апреля 1961 г. Юрий Алексеевич Гагарин стал первым космонавтом. Его полёт длился 1 ч 48 мин. А спустя четыре года, в 1965 г. советский космонавт Алексей Архипович Леонов стал первым человеком, вышедшим в открытый космос. Продолжительность его «прогулки» составила 12 мин 9 с.
Следующим этапом в развитии космонавтики стала посадка на Луну американского космического корабля с астронавтами на борту: Нейлом Армстронгом и Эдвином Олдрином, осуществлённая 21 июля 1969 г.
Большой вклад в научную и техническую разработку космических полётов сделал Сергей Павлович Королёв. Он являлся главным конструктором первых боевых и космических ракет, искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей. С. П. Королёв стал основоположником практической космонавтики.
Искусственные спутники Земли (ИСЗ) стали опорными станциями, с помощью которых исследуется космическое пространство, ведётся наблюдение и изучение Земли, осуществляется телевещание, спутниковая радиосвязь. Запуск первого ИСЗ послужил толчком для развития процесса управления некоторыми объектами, т. е. навигации: космической, астрономической, спутниковой и др.
Здесь названы лишь основные этапы развития физики и перечислены немногие из выдающихся людей науки, сделавших важные открытия, благодаря которым развивалась эта наука.
Вопросы
1. Какое значение имеет физика для техники? Покажите это на примерах.
2 Каких учёных вы знаете? Какие открытия ими были сделаны?
3. Какие естественные науки вам известны? Что они изучают?
Задание
2. Используя Интернет, подготовьте сравнительную таблицу «Покорители космоса XX—XXI вв.» (длительность полёта, число космонавтов, стран).
3. Проведите исследование по теме «Спутниковая связь и её роль в жизни человека» и подготовьте презентацию.
Статья «Физика и техника»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
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.
Физика является основой многих технических наук: теоретической механики, сопромата, электротехники.
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.
Физика тесно связана с математикой. Без математического описания невозможен точный инженерный расчет и развитие физических теорий.
Физику подразделяют на классическую и квантовую. Начало классической физики было положено И. Ньютоном, сформулировавшим основные законы механики, а завершено развитие классической физики созданием в 1905 г. А. Эйнштейном специальной теории относительности и учитывающей требования этой теории релятивистской механики.
Это период накопления физических знаний об отдельных явлениях природы. Его делят на:
Установлены: закон сохранения момента импульса, закон сохранения электрического заряда (Б. Франклин) и закон Кулона.
Физика и техника
Развитие физики сопровождалось изменением представлений людей об окружающем мире. Отказ от привычных взглядов, возникновение новых теорий, изучение физических явлений характерно для физики с момента зарождения этой науки до наших дней.
Важное значение имеют открытия в области физики для развития техники. Например, двигатель внутреннего сгорания, приводящий в движение автомобили, тепловозы, речные и морские суда, был создан на основе изучения тепловых явлений.
С развитием науки в технике за последние десятилетия произошли грандиозные изменения.
То, что раньше считалось научной фантастикой, сейчас является реальностью. Сегодня трудно представить нашу жизнь без видеомагнитофона, компьютера, мобильной и интернет-связи.
В свою очередь, развитие техники влияет на развитие науки. Так, например, усовершенствованные машины, компьютеры, точные измерительные и другие приборы используются учеными при исследовании физических явлений. После того как были созданы современные приборы и ракеты, стало возможным глубже изучить космическое пространство.
Подобных примеров можно привести множество. Открытия, сделанные в науке, есть результат упорного труда многих ученых разных стран.
Рассмотрим некоторые этапы развития физики.
Возникновение физической теории связано с именем выдающегося английского физика и математика Исаака Ньютона. Обобщив результаты наблюдений и опытов своих предшественников (Н. Кеплера, Г. Галилея), Ньютон создал огромный труд «Математические начала натуральной философии ». В этой работе ученый изложил важнейшие законы механики, которые были названы его именем. Законы Ньютона привели к бурному развитию представлений о механическом движении.
Дальнейшее развитие физики определилось изучением тепловых и электромагнитных явлений. Стремление ученых проникнуть в глубь тепловых процессов привело к зарождению идей о молекулярном строении вещества.
Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия Ламповый диод. Электронно-лучевая трубка
Температурные явления
Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряд
Физика и техника
Современная физика
Введение
Взаимосвязь физики и техники
Человеческое общество живет и развивается в материальной среде, обеспечивающей возможность его жизни и развития. В отличие от животных, не способных сознательно воздействовать на материальные условия своего существования, человек активно воздействует на окружающий его мир. В этом активном воздействии человек создает материальные блага: пищу, одежду, жилища, топливо, орудия производства и т. д.- весь тот сложный комплекс условий, который обеспечивает существование и постоянное развитие общества.
Однако становление физики как науки, как системы знаний произошло позднее, когда количество подмеченных наблюдениями и подтвержденных производственным опытом фактов создало основу для научных обобщений, для раскрытия законов природы, когда рост производительных сил общества создал условия для научных исследований и поставил перед исследователями ряд вопросов.
В течение тысячелетий люди, обрабатывая землю, изготовляя орудия, жилища, утварь, примитивные долбленые лодки и т. д., накапливали фактический материал эмпирических связей между явлениями природы, готовя материал для последующих научных открытий. Например, люди тысячелетиями применяли рычаг, прежде чем Архимед открыл закон его действия. Тысячелетиями люди использовали челноки, но законы плавания тел были открыты Архимедом только тогда, когда крупные суда с сотнями рабов-гребцов уже бороздили моря.
Наука древней Греции, прежде всего философия и математика, достигла высокого уровня. Достаточно сказать, что основное содержание современных школьных учебников геометрии до сих пор строится на основе знаменитых «Начал» геометрии, разработанных древнегреческим математиком Эвклидом.
Углубление познаний о формах взаимосвязей между наукой и техникой, усложнение техники научного эксперимента, плановое построение материально-технической базы общества превращает в наше время науку в непосредственный элемент производительных сил общества.
В средневековье наблюдается дальнейший технический прогресс. Строится ряд достаточно сложных машин, осваивается непрерывное доменное производство металла, механическая энергия движущейся воды и ветра заменяет мускульную энергию человека. Постепенно складывались предпосылки для революционного преобразования общества. В эпоху буржуазных революций XVI-XVIII вв. произошла первая научная и техническая революция. В эту эпоху определилась более тесная связь физики и техники, которая в дальнейшем все более укреплялась и развивалась. Уже в XVI-XVII вв. открытия в физике, астрономии и математике используются в технике. Часы с маятником, астрономическая труба, пароатмосферная машина были сооружены на основе научных открытий XVII в. Ученые глубоко интересуются техническими проблемами артиллерии, кораблестроения, мореплавания, оптики и часового дела.
Техническая революция конца XVIII в., начавшаяся с первых технологических машин, заменявших руки рабочего в текстильном производстве, и завершившаяся становлением машиностроения и переходом к машинному производству с новой энергетикой в форме универсального парового двигателя, была в основном осуществлена производственниками-практиками. Но последовавшая за промышленным переворотом капиталистическая индустриализация поставила перед наукой ряд задач. Необходимость повышения коэффициента полезного действия паровых двигателей вызвала к жизни термодинамику, практика машиностроения потребовала углубления теории упругости и теории динамики твердых тел. Таким образом, техника ставила перед наукой все новые и новые задачи. В свою очередь наука, особенно физика, представляла технике все новые и новые возможности. Достаточно указать на открытия в области электрических явлений, вызвавшие к жизни практическую электротехнику, на открытие Максвеллом и Герцем электромагнитных волн, вызвавшее к жизни радиотехнику.
В дальнейшем излагается история развития физики и техники на всем их историческом пути от возникновения в первобытном обществе до наших дней. Структура книги, и в частности ее деление на отдельные главы, учитывает взаимовлияние физики и техники на каждом отдельном этапе их истории.
Физические термины и понятия. Физика и техника. Физика в современном мире. (7 класс)
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Класс 7 Урок № 2 дата
Тема: Физические термины и понятия. Физика и техника. Физика в современном мире.
Цель: объяснить учащимся, что такое физические термины и понятия; дать определение понятию материя, тело вещество; рассказать о самых крупных научно-технических достижениях XX в.
Тип урока: стандартный урок
Оборудование: компьютер, проектор, презентация
Опрос домашнего задания:
Что означает слово природа?
Какие явления называются природными?
Какие природные явления относятся к физическим? Какие физические явления вы знаете?
Что означает слово «физика»? Благодаря трудам каких великих ученых физика состоялась как наука?
Какова цель физики?
Специальные опорные слова, применяемые для усвоения научного языка физики и изучения ее законов, называют физическими терминами. Например, такие опорные слова, как путь, скорость, сила, являются наиболее часто применяемыми терминами. Термины, более основательно раскрывающие смысл физических явлений и закономерностей, называются физическими понятиями. Например, в физике имеют глубокий смысл такие понятия, как материя, тело и вещество.
Материей называется все то, что имеется во Вселенной. К материи, например, относятся растения и животные, Луна и Солнце, звезды и их излучение.
Отдельный предмет определенной формы, занимающий в пространстве конкретный объем, называется телом. Например, Луна, ложка, ластик, стол, капля воды являются телами.
Вид материи, который определяет природу тела и характеризует его отличительные свойства, называется веществом. Например, серебро, вода, воздух являются веществом. Стол является телом, а дерево, из которого он сделан, — веществом. Подкова или гвоздь — тело, а железо, из которого они изготовлены, — вещество. И дерево, и железо имеют свои отличительные свойства, характеризующие качество тела.
Тело может быть образовано из одного и того же вещества. Например, вода и ее пар, а также лед — все это одно и то же вещество, находящееся в различных состояниях. Однако каплю воды или кусок льда можно рассматривать и в качестве тела. А пар и любые газообразные соединения являются только веществом, так как они не имеют конкретного объема и формы. Если все тела обязаны обладать конкретным зримым объемом, то на вещества подобные ограничения не распространяются.
XX в. называют веком научно-технической революции. В отличие от прошлых веков для него характерны две особенности.
Во-первых, в XX в. наука и техника развивались высокими темпами. Во- вторых, новые научные открытия быстро внедрялись в производство, использовались на благо людей.
Физика вносит огромный вклад в развитие техники, являясь ее основой. Можно привести множество примеров, свидетельствующих о том, как использование знаний законов физики способствовало техническому прогрессу.
Только люди, знающие физику, могли создать сложные электротехнические системы и электронно-вычислительную технику. Сложнейшие электронные и лазерные приборы, которые находят широкое применение в повседневной жизни, также были созданы учеными-физиками.
С физикой и техникой связаны четыре величайшие достижения XX в.
Открытие атомной энергии. По прогнозам ученых, органического топлива (уголь, нефть, газ, торф, древесина) в лучшем случае хватит только на один век. Поэтому открытие физиками новых источников огромных запасов энергии, содержащейся в ядрах атомов, в 30-40-е гг. XX в. явилось очень важным событием. На основе новых источников энергии создавались гигантские атомные ледоколы, подводные лодки, атомные электростанции (АЭС) и другие установки.
Освоение космоса. Первый искусственный спутник Земли был запущен 1957 г. с космодрома Байконыр, который находится на территории нашей страны. Первый в мире космонавт — Юрий Гагарин также полетел в космос с космодрома Байконыр (1961). Совершив один оборот вокруг Земли за 108 мин, он благополучно приземлился. Пример мужества, необычайной находчивости и мастерства в управлении сложнейшей космической техникой показали наши соотечественники-космонавты Тохтар Аубакиров и Талгат Мусабаев.
Эти космонавты — высококвалифицированные летчики-испытатели многих типов современных самолетов, высококлассные профессионалы, в совершенстве владеющие основами современной физики и техники. Так, например, Тохтар Аубакиров еще до полета в космос был удостоен звания
Героя Советского Союза за смелость и находчивость, позволившие ему посадить свой сверхзвуковой самолет на палубу авианосца в сложных погодных условиях.
Космос хранит в себе огромные возможности. Космические открытия, осуществленные в XX в., — это только начало освоения космического пространства и путешествия к небесным телам. В этой связи имеет огромное значение охрана родной планеты и космоса от загрязнения.
Создание лазера. В 1964 г. двум ученым-физикам из России — Н. Г. Басову и А. М. Прохорову и физику из США Ч. X. Таунсу была присуждена Нобелевская премия за работы в области квантовой электроники, приведшие к созданию генераторов и усилителей нового типа — мазеров и лазеров.
Лазерная техника и лазерные технологии находят самое широкое применение как в науке, так и производстве. Например, одна лишь замена скальпеля стерильным и острейшим лазерным лучом, позволившим хирургам проводить бескровное рассечение и бесшовное соединение тканей «световым скальпелем», является революционным событием в медицине. Сегодня, не прибегая к грубому хирургическому вмешательству, быстро и практически безболезненно врачи излечивают глазные заболевания (катаракту, глаукому), осуществляют замену поврежденных хрусталиков и приваривают отслоившуюся сетчатку глаза.
Возникновение кибернетики и связанной с ней электронно-вычислителъной техники. Открытия в области кибернетики и информационных технологий очень впечатляют. Так, например, уровень самостоятельного мышления современных суперкомпьютеров и роботов, называемых «искусственным интеллектом», достиг уровня мышления человека. Уже сейчас роботы заменяют людей на опасных участках, освободив их от тяжелой и вредной работы, например при ликвидации последствий аварий на атомных электростанциях.