Фундаментальные эксперименты в физической науке
Еще в первый год преподавания физики в школе мне ученица задала вопрос, который застал меня в врасплох. Я просто опешил. Вопрос при решении задачи, где нужно было учитывать массу Земли, прозвучал так « А кто, когда и на каких весах взвесил массу Земли?».
А вопрос то уместный, и на него ответ должен понятен учащимся. И, я уверен, что подобные вопросы и другие: кто, как, когда формируют мировоззрение учащихся. Это позволяет учащимся познакомиться с одной стороны, с историей развития физики, становлением и эволюцией физической науки, а с другой – с биографиями учёных и тем самым представить физику в контексте культуры. Конечно, в учебниках такие вопросы, касающихся фундаментальным экспериментам, освещены и я акцентирую внимание учащихся на них , останавливаясь подробнее. И тот же вопрос задаю иногда им. Поэтому, думаю, что это курс должен сопровождать учащихся во всех классах, не только в 10,11 классах. Не тайна, что мы ведем элективные курсы не ради элективных курсов, а для решения задач по физике.
В 9 классе при изучении физики я обязательно знакомлю учащихся мысленными и экспериментальными опытами Галилея, где он в форме диалога доказывает принцип инерции, или что все тела разных масс падают с одинаковыми ускорениями, опровергая взгляды Аристотеля, или что Земля вращается вокруг своей оси. При этом привожу примеры, которыми хотели опровергнуть его взгляды последователи Аристотеля, уважительно характеризуя и Аристотеля, так как его взгляды для его времени, наверное, были передовыми. Тем более, что опираясь на его знания Ньютоном были сформулированы его законы, где тоже можно остановиться на очень много интересных местах. Например, Луна, его ускорение к Земле Ньютону очень сделать вывод об обратной пропорциональности квадрату расстояния, (а как измерили расстояние до Луны?), о необходимости вычисления гравитационной постоянной для нахождения массы Земли и, наконец, об опыте Кавендиша (включая о крутильных весах, доставшего ему от другого ученого Мичелла).
Часто подчеркиваю, о роли гипотез и экспериментов, что гипотез бесчисленно, и их можно выдвигать самим, часто дети и выдвигают их и это нормально, нужно только экспериментально подтвердить, обобщить и выдвинуть на их основе новые гипотезы с будущими открытиями. Особенно при изучении строения вещества, начиная с Демокрита.
Хотел бы перечислить наиболее по моему зрению важные или интересные эксперименты и опыт в физике:
1.Дифракция электронов на щелях
2.Опыты Галилея с падающими телами
3.Опыты Милликена по определению заряда электрона.
4.Дисперсия света на призме
5.Дифракция света на щелях
6.Эксперимент Генри Кавендиша по определению гравитационной постоянной.
7.Эксперимент Эратосфена по определению радиуса Земли.
8.Эксперимент Галилея с шарами, катящимися по наклонной доске.
9.Эксперимент Резерфорда по рассеянию А-частиц.
10.Маятник Фуко.
роль силы трения в быту сводится к тому, что мы можем ходить и ездить, что предметы не выскальзывают у нас из рук, что полки и картины висят на стенах, а не , даже одежду мы носим трению, которое удерживает волокна в составе нитей, а нити в структуре тканей.
но трение может играть и отрицательную роль. именно из-за него нагреваются и изнашиваются движущиеся части различных механизмов. в таких случаях его стараются уменьшить. существует несколько способов уменьшения трения.
один из них – это введение смазки между трущимися поверхностями. смазка уменьшает соприкосновение тел, и трутся не тела, а слои жидкости. а трение в жидкости намного меньше, чем сухое трение.
еще примеры силы трения в быту:
мы можем писать на бумагевещи, стоящие на вашем столе, не улетают от малейшего сквознякаодежда, которая висит на вашем стуле или плечиках в шкафувы можете водите компьютерной мышкой по коврикувы с трудом двигаете шкаф, т.к. есть сила тренияно если случайно разлить подсолнечное масло на кухне, любой входящий будет скользить, т.к. уменьшится сила трения об пол, но аккуратнее, не упадите сами : )ковер сильно уменьшает силу трениясмазывание петлей двереймузыкальные инструментысила трения в техникееще одним способом уменьшить трение является применение шариковых и роликовых подшипников. внутреннее кольцо подшипника одевается на вал какого-либо механизма, а наружное кольцо закрепляют в корпусе машины или станка. и когда вал начинает вращаться, то он не скользит, а катится на шариках или роликах между кольцами подшипника.
а мы знаем, что сила трения качения значительно меньше трения скольжения. поэтому вращающиеся части изнашиваются гораздо медленнее. применяют также воздушную подушку, уменьшение площади соприкасающихся тел, а также шлифовку.
например, чтобы уменьшить силу трения между льдом и коньками, коньки точат, делая поверхность соприкосновения меньше, а лед шлифуют, делая его максимально гладким. так же уменьшают трение при резке чего-либо в быту и на производстве, затачивая ножи как можно острее.
роль силы трения в технике не всегда отрицательна, как могло показаться. ведь, например, когда мы заменяем силу трения скольжения трением качения, чтобы уменьшить взаимодействие трущихся поверхностей, то следует помнить, что если бы трение отсутствовало совсем, то колеса или шарики в подшипниках просто-напросто прокручивались бы, не приводя тело в движение.
еще примеры силы трения в технике:
автомобиль может тормозитьна севере люди передвигаются на санках и лыжах - так быстрее, т.к. меньше сила тренияезда на велосипеделюбые смазанные детали работают лучшев шарикоподшипниках возникает сила трения каченияколеса с шипами или даже с цепямимеханизмы для передачи или преобразования движения с трения, т.н. фрикционные механизмыроль силы трения в природестоит упомянуть и о роли силы трения в природе. пример – это шероховатые лапки насекомых для улучшения сцепления с поверхностью, или, наоборот, это гладкие тела рыб, покрытые слизью для уменьшения трения о воду.
в природе животные и растения давно научились приспосабливаться и использовать силу трения себе во благо. то же необходимо делать и человеку, дабы обеспечить себе комфортное существование на планете земля.
еще примеры силы трения в природе:
мы можем ходить по землебелки прыгают по веткам деревьевленивец висит на веткептичка может присесть на веткувода точит каменьобразование планет и кометидет дождь и вода стекает в низину, хотя камень лежит и не скатывается в низину (у воды сила трения меньше, чем у камня)огромные валуны лежат на краях скал и не вниз - их держит сила трения