ФОРМИРОВАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИИЙ УЧАЩИХСЯ О МЕХАНИЧЕСКОЙ КАРТИНЕ МИРА

ФОРМИРОВАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИИЙ УЧАЩИХСЯ О МЕХАНИЧЕСКОЙ КАРТИНЕ МИРА Визиренко Л. Б. Учитель физики МОУ Молочненская СОШ

n Человек стремится каким-то адекватным способом создать в себе простую и ясную картину мира. n Высшим долгом физиков является поиск общих элементарных законов, из которых… можно получить картину мира. А. Энштейн

Определение физической картины мира n Обобщенная модель природы, включающая в себя представления физической науки: n о материи n движении n взаимодействии n пространстве и времени n причинности и закономерности

Формирование представлений о механической картине мира Краткое содержание механики и последовательность ее решения: n Начальное положение и начальная скорость. Система отсчета n Вектор перемещения n Равномерное прямолинейное движение n Равнопеременное движение. Ускорение. n Зависимость перемещения и координаты от времени для равнопеременного движения. n Первый закон динамики. n Взаимодействие. n Инертность n Масса тела. n Сила. n Второй закон динамики. n Виды сил. Зависимость от координаты и скорости. n Статика. n Закон сохранения импульса и механической энергии.

Структура механики как научной теории n Опытные факты ( данные астрономических наблюдений за движением планет) n Модели ( материальная точка, абсолютно твердое тело) n Физические величины (перемещение, координата, скорость, ускорение, масса, сила, импульс, механическая энергия) n Исходные принципы механики (три закона динамики и принцип относительности) n Следствия ( условия равновесия тел, законы сохранения импульса и механической энергии)

Механическая картина мира n Создание в 17 веке классической механики привело к созданию первой научной картины мира, основанной на законах и принципах механики- механической картины мира. n МКМ состоит из ряда элементов, содержащих представление науки той эпохи о материи, движении, взаимодействии, пространстве и времени, причинности и закономерности

Представления о материи Материя, согласно МКМ – это вещество, состоящее из мельчайших, далее неделимых, абсолютно твердых движущихся частиц – атомов, т. е. в МКМ были приняты дискретные (дискретный – “прерывный”), представления о материи. Важнейшими понятиями в механике были понятия материальной и абсолютно точки твердого тела (Материальная точка – тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь, абсолютно твёрдое тело – система материальных точек, расстояние между которыми всегда остается неизменным).

Представление о движении n Французский ученый Р. Декарт говорил: « Дайте мне материю и движение, и я построю весь мир» В МКМ признавалось только механическое движение, т. е. изменение положения тела в пространстве с течением времени. Любое сложное движение можно представить как сумму пространственных перемещений. Движение любого тела объяснялось на основе трёх законов Ньютона, при этом использовались такие важные понятия как сила и масса. Под силой в МКМ понимается причина изменения механического движения и причина деформациии. Мир есть движущаяся материя и все виды движения сводятся к механическому

Представление о пространстве Ньютон рассматривал два вида пространства: n относительное, с которым люди знакомятся путем измерения пространственных отношения между телами; n абсолютное, которое остается всегда одинаковым и неподвижным; т. е. абсолютное пространство – это пустое вместилище тел, оно не связано со временем, и его свойства не зависят от наличия или отсутствия в нем материальных объектов

Пространство в Ньютоновской механике имеет следующие свойства, оно: n трёхмерное (положение любой точки можно описать тремя координатами); n непрерывное; n бесконечное; n однородное (свойства пространства одинаковы в любой точке); n изотропное (свойства пространства не зависят от направления). Пространственные отношения в МКМ описываются геометрией Евклида.

Представление о времени Ньютон рассматривал два вида времени, аналогично пространству: относительное и абсолютное. Относительное время люди познают в процессе измерений, Абсолютное протекает равномерно и иначе называется длительностью. Время у Ньютона, аналогично пространству – пустое вместилище событий, не зависящее ни от чего. Время течет в одном направлении – от прошлого к будущему.

Представления о взамодействии взаимодействие означает наличие сил притяжения между любыми телами. Величина этих сил может В МКМ было известно гравитационное взаимодействие Гравитационное быть определена из закона всемирного тяготения. Если же известна масса одного из тел (эталона) и сила гравитации, можно определить и массу второго тела. Масса является одновременно и мерой инертности и мерой гравитации. Гравитационные силы являются универсальными. Ньютон ничего не говорил о природе гравитационных сил. В настоящее время их природа все ещё остается проблематичной. В классической механике все явления природы сводились к трём законам механики и закону всемирного тяготения, к действию сил притяжения и отталкивания. Итак, взаимосвязь объектов осуществляется за счет тяготения, являющегося универсальным типом взаимодействия, и осуществляется по принципу дальнодействия.

Преставления о причинности В МКМ все многообразие явлений природы сводится к механической форме движения материи. С другой стороны известно, что беспричинных явлений нет, что всегда можно (принципиально) выделить причину и следствие. Причина и следствие взаимосвязаны, влияют друг на друга. Следствие одной причины может стать причиной другого следствия. В классической механике причинность принимается как однозначная предопределенность любого состояния начальным состоянием.

Представления о закономерности Считалось, что любые явления сводятся к механическим, то и законы механики считались универсальными и применимыми во всех областях действительности. Программа механического объяснения явлений природы выражена в следующих словах Ньютона: «Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы…, ибо многое заставляет меня предполагать, что все явления обусловлены некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие причин пока неизвестных или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются» . Установленные Ньютоном законы механики имели огромную предсказательную силу. Причем все последующие состояния движущегося тела предсказывались однозначно и определенно.

Одним из первых, кто задумался о сущности движения, был Аристотель определяет движение как изменение положения тела в пространстве. Пространство, по Аристотелю, целиком заполнено материей, неким подобием эфира или прозрачной, как воздух субстанцией. Пустоты в природе нет ( «природа боится пустоты» ). В своих рассуждениях Аристотель использовал понятия силы, не давая ему строгого определения. Он различал три вида силы: тягу, давление и удар.

Существенный вклад в формирование механической картины мира внес Рене Декарт – французский математик и философ (1596 -1650). Декарт сформулировал закон, который утверждает постоянство количества движения m. V , равного произведению приложенной силы на время её действия F Δ t , который называется импульсом силы. ( m. V = F Δ t ). Он также предложил использовать в математике прямоугольную систему координат (X, Y, Z), получившую название декартовой системы координат.

Значение формирования научного мировоззрения в школе Современная картина мира - это волновые свойства частиц, и некоторые идеи общей теории относительности, и статистические законы. Может возникнуть опасение, что всего этого ученики могут не понять глубоко, что у них возникнут вопросы. Ну и пусть, ну и хорошо! Пусть они удивятся, пусть почувствуют, что изученное ими-это очень малая часть того, что известно современной физике. Пусть им захочется заглянуть в этот удивительный мир современных идей, пусть у них возникнет удивление и желание узнать обо всем этом побольше.