Глава 3. Физические принципы и концепции описания природы. Физика фундаментальная наука о природе реферат
Глава 3. Физические принципы и концепции описания природы
3.1. Физика — фундаментальная отрасль естествознания
Огромное ветвистое древо естествознания выросло не сразу - оно медленно произрастало из натурфилософии — философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природы, рассматриваемой в ее целостности. Ранняя древнегреческая натурфилософия досократовского периода активно развивалась, в ионийской школе и явилась по существу первой исторической формой философии вообще. Ионийская школа древнегреческой философии, отличающаяся стихийно-материалистическими взглядами, возникла в VI- V вв. до н. э. в ионийских колониях Греции. Ее представители - крупные мыслители древности: Фалес, Анаксимандр, Анаксимен (Милетская школа), Гераклит Эфесский, Диоген Аполлонийский - руководствовались основной идеей о единстве сущего, происхождении всех вещей из некоторого первоначала(воды, воздуха, огня), а также о всеобщей одушевленности материи.
Интерес к природе как объекту, познания вызвал новый расцвет натурфилософии в эпоху Возрождения. Этот расцвет связан с Дж. Бруно, Б. Телезио, Т. Кампанеллой и другими известными мыслителями. Особое развитие натурфилософия получила в немецкой классической философии Фридриха Шеллинга (1775- 1854), взгляды которого основывались на принципах объективно-идеалистической диалектики природы как живого организма.
Наряду с умозрительными и в определенной степени фантастическими представлениями натурфилософия содержала глубокие идеи диалектической трактовки природных явлений. Поступательное развитие экспериментального естествознания и прежде всего физики привело к постепенному вытеснению натурфилософии естественно-научными знаниями, базирующимися на опытах, на экспериментальных данных. Так в недрах натурфилософии зарождалась физика - наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие этой общности физика и ее законы лежат в основе всего естествознания. На стыке физики и других естественных наук возникли биофизика, астрофизика, геофизика, физическая химия и др. В соответствии с многообразием исследуемых форм материи и ее движения физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т.д.
Слово "физика" появилось еще в древние времена. В переводе с греческого оно означает "природа". Одно из основных сочинений древнегреческого философа и ученого Аристотеля (384- 322 до н. э.), ученика Платона, так и называлось "Физика". Физика тех времен, конечно, носила натурфилософский характер. Тем не менее, предвидя развитие физики, Аристотель писал:
Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движении, а кроме того, начала такого рода бытия.
Высшая задача физики состоит в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира
- так считал А. Эйнштейн.
Одна из задач физики - выявление самого простого и самого общего в природе. В современном представлении самое простое - так называемые первичные элементы: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т.п. А наиболее общими свойствами материи принято считать движение, пространство и время, массу, энергию и др. Конечно, физика изучает и очень сложные явления и объекты. Но при изучении сложное сводится к простому, конкретное - к общему. При этом устанавливаются универсальные законы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и в околоземном пространстве, но и во всей Вселенной. В этом заключается один из существенных признаков физики как фундаментальной науки.
Учитывая определяющую роль физики и ее значение в науке, ее называют основой и лидером современного естествознания. Физика занимает особое место среди естественных наук.
Вопросами классификации и иерархии многочисленных естественных наук занимались ученые разных времен. Так, одна из первых попыток классификации естественных наук была сделана выдающимся французским физиком Андре Мари Ампером (1775- 1836). Уже к тому времени общее число естественных наук насчитывалось более 200. Общую картину наук о природе он представил в виде единой системы, состоящей из различных по характеру и глубине идей, а также из разных экспериментальных сведений. В такой классификации физика располагалась на первом уровне как наука наиболее фундаментальная, а химия - на втором, как бы вытекающая из физики.
Гораздо позднее - в середине XIX в. - на основе тщательного изучения истории развития наук немецкий химик Фридрих Кекуле (1829 - 1896) предложил иерархию естественных наук в форме четырех ее последовательных основных ступеней: механика, физика, химия, биология. В такой иерархии можно рассматривать молекулярную физику и термодинамику (учение о теплоте) как механику молекул, химию - физикой атомов, а биологию - химией белков или белковых тел.
Всю историю физики можно условно разделить на три основных этапа:
• древний и средневековый,
• классической физики,
• современной физики.
Первый этап развития физики иногда называют донаучным. Однако такое название нельзя считать полностью оправданным: фундаментальные зерна физики и естествознания в целом были посеяны еще в глубокой древности. Это самый длительный этап. Он охватывает период от времен Аристотеля до начала XVII в., поэтому и называется древним и средневековым этапом.
Начало второго этапа - этапа классической физики - связывают с одним из основателей точного естествознания - итальянским ученым Галилео Галилеем и основоположником классической физики, английским математиком, механиком, астрономом и физиком Исааком Ньютоном. Второй этап продолжался до конца XIX в.
К началу XX столетия появились экспериментальные результаты, которые трудно было объяснить в рамках классических представлений. В этой связи был предложен совершенно новый подход - квантовый, основанный на дискретной концепции. Квантовый подход впервые ввел в 1900 г. немецкий физик Макс Планк (1858- 1947), вошедший в историю развития физики как один из основоположников квантовой теории. Его трудами открывается третий этап развития физики - этап современной физики, включающий не только квантовые, но и классические представления.
studfiles.net
«Физика – фундаментальная наука о природе. Естественнонаучный метод познания»
ПЛАН ЗАНЯТИЯ по естествознанию (2часа)
Тема занятия Введение: «Физика – фундаментальная наука о природе. Естественнонаучный метод познания»
Тип занятия – лекция (ознакомление с новым материалом)
Цели занятия:
1) ознакомить обучающихся с предметом физики, как фундаментальной науке о природе;
2) с помощью диалоговых технологий учить рассуждать о предмете физики, как определяющей параметры естественнонаучного подхода к явлениям природы;
3) развивать мыслительные способности делать выводы.
1. Организация занятия:
1) знакомство с группой;
2) мобилизация учебной деятельности учащихся: доброжелательный настрой учителя и учащихся, быстрое включение класса в деловой ритм, организация внимания всех учащихся
2. Изложение нового материала
Методы изложения: лекция, диалоговые технологии.
План:
1) Физика наука о природе;
2) Пути развития физики;
3) Понятие о физической картине мира;
4) Понятие о величине и измерении.
1. Физика наука о природе.
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.
2. Пути развития физики.
Наблюдение гипотеза эксперимент - опыт теория или закон
Наблюдение представляет собой целенаправленный процесс восприятия предметов действительности, в ходе которого человек получает первичную информацию об окружающем мире. Наблюдения проводятся непосредственно и с помощью технических средств. Результаты наблюдений фиксируются в описании.
Научная гипотеза (греч. hypothesis – основание, предположение) – предсказанное утверждение, предположение или догадка. Гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдение. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт, или же опровергают с помощью ряда экспериментов или опытов.
Эксперимент или опыт – представляет собой целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на интересующийся объект или явления для изучения его различных сторон, связей и отношений. Эксперимент позволяет увидеть объект или процесс в чистом виде, исключает воздействие посторонних факторов. Основная задача эксперимента заключается в проверке гипотез и выводов теории, имеющих фундаментальное и прикладное значение. Благодаря наблюдениям или поставленным опытам были открыты законы. Теория подводит итог всему сказанному и рисует перспективы для дальнейшего исследования.
Теория – система знаний, обладающая предсказательной силой в отношении какого-либо явления. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.
Закон - вербальное или математически сформулированное утверждение, которое описывает соотношения, связи между различными научными понятиями.
Физика тесно связана с математикой: математика представляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические теории почти всегда формулируются в виде математических выражений, причем используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий.
3. Понятие о физической картине мира.
Под физической картиной мира понимают целостную систему представлений о мире, его общих свойствах и закономерностях, возникающую в результате обобщения основных естественнонаучных теорий.
4. Понятие о величине и измерении.
Измерение – это определение количественных значений (характеристик) изучаемых сторон или свойств объекта с помощью специальных технических устройств.
Всё, что можно измерить, называется величиной.
Все физические величины с их основными единицами измерения составляют Международную систему единиц СИ, которая состоит из основных и производных величин.
Основные: длина, масса, время, температура, сила тока, сила света, молярная масса.
Производными величинами являются все остальные; например: площадь, скорость, сила, давление и т.д.
Единица измерения производной величины выражается через основные.
Например. Скорость м / с S / t
Измерение бывает прямым и косвенным.
При прямом измерении значении физической величины определяется непосредственным сравнением с её единицей измерения.
При косвенном измерении значении величины определяется по формуле.
4. Задание на дом: А.В.Фирсов: п 1- 4
5. Закрепление материала:
Формы и методы закрепления:
Метод - диалоговые технологии.
Форма – обсуждение контрольных вопросов в конце главы
Наглядные пособия к занятию: таблица
Подпись преподавателя
infourok.ru
Реферат - Естествознание - фундаментальная наука
Естествознание — фундаментальная наука
Учись мой сын, наука сокращает нам опыты быстротекущей жизни.
А. С. Пушкин
Естествознание — это совокупность наук о природе, которые изучают мир в его естественном состоянии. Это обширная область человеческих знаний о природе: разнообразных природных объектах, явлениях и закономерностях их существования и развития. Целью естествознания является познание законов природы и поиск путей их разумного практического использования. Область познания природы естественными науками неисчерпаема. Естествознание исследует бесконечное множество объектов — с субъядерного уровня (микромир элементарных частиц и вакуума) структурной организации материального мира до галактик, мегамиров и Вселенной. Одни науки естествознания, такие как физика, химия, астрономия и др., исследуют неорганическую природу, а другие, например биологические науки, изучают живую природу. Современная биология является самой разветвленной наукой. К ней относятся: ботаника, зоология, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, эмбриология, экология, генетика и т. д. Многообразие и дифференциация биологических наук объясняются сложностью самой живой природы.
Таким образом, в процессе познания единства и многообразия всей природы (окружающего мира) сформировалось множество дифференцированных и синтезированных естественных наук.
Естествознание представляет собой одну из основных форм человеческого знания, а именно о природе. Таких форм знания три: о природе, обществе и человеческом мышлении. Естествознание представляет теоретическую основу промышленной и сельскохозяйственной техники и медицины. Оно является также основой диалектики и философского материализма. Диалектика природы немыслима без естествознания
Объектом и предметом изучения естествознания являются различные виды материи (механическая, физическая, химическая, биологическая, космологическая, термодинамическая, геофизическая, кибернетическая и т. д.). По своему содержанию и методу изучения явлений природы естествознание может быть подразделено на эмпирическое и теоретическое, а по характеру своего объекта — на неорганическое, имеющее своим предметом формы движения неживой природы, и органическое, предмет которого составляют явления в живой природе. Этим определяется внутренняя структура естествознания.
Участвуя в выработке естественно-научной, или физической, картины мира, естествознание, главным образом своей теоретической частью (понятия, категории, законы, принципы, теории), а также разработкой приемов и методов научного исследования, примыкает к философскому материализму. С каждым этапом развития естествознания закономерно сменялась форма развития материализма в зависимости от естественно-научных открытий.
В целом ход развития естествознания — это путь от созерцания природы (древность) через аналитическое расчленение (XV-XVIIIвв.), когда был получен метафизический взгляд на природу, к синтетическому воссозданию картины природы в ее всесторонности, целостности и конкретности (XIX-XXвв.).
В центре современного естествознания до середины XXв. стояла физика, искавшая способы использования атомной энергии и проникавшая в область микромира, в глубь атома, атомного ядра и элементарных частиц. Так, например, физика дала толчок в развитии других отраслей естествознания — астрономии, космонавтики, кибернетики, химии, биологии, биохимии и других естественных наук. Физика вместе с химией, математикой и кибернетикой помогает молекулярной биологии решать теоретически и экспериментально задачи искусственного биосинтеза, способствует раскрытию материальной сущности наследственности. Физика также способствует познанию природы химической связи, решению проблем космологии и космогонии. В последние годы начинает лидировать целая группа наук — молекулярная биология, кибернетика, микрохимия.
Особенно важными для науки являются философские выводы мировоззренческого характера, вытекающие на основе естественно-научных достижений: закон сохранения и превращения энергии; теория относительности Эйнштейна, прерывность и непрерывность в микромире, неопределенность Гейзенберга и т. д. Они определяют облик современного естествознания.
К современному естествознанию относятся концепции, возникшие в XXв. Но не только последние научные данные можно считать современными, а все те, которые входят в толщу современной науки, поскольку наука представляет собой единое целое, состоящее из разновременных по своему происхождению частей.
www.ronl.ru
