Конспект урока 7 класс

Физика – точная наука, изучающая общие закономерности  природы, строение и законы движения материи. Физические понятия и законы составляют основу естествознания, ведь почти всё, что нас окружает тем или иным образом связано с физикой. Физика считается экспериментальной наукой, поскольку практически все её законы основаны на установленных опытным путем данных.

Иногда физику делят на экспериментальную, связанную с проведением экспериментов с целью установления новых фактов или проверки известных физических законов, и теоретическую - формулировки физических законов, объяснение природных явлений и предсказание новых явлений на основе этих законов.

В зависимости от изучаемых объектов различают:

• физику элементарных частиц,

• физику ядра,

• физику атомов и молекул,
 
• физику газов и жидкостей,

• физику плазмы,

• физику твердого тела.

В зависимости от изучаемых процессов выделяют следующие разделы физики:

• механика

• электромагнетизм

• оптика

• акустика

Деление на подразделы является условным, поэтому некоторые разделы иногда объединяют в один или делят на подразделы. Так, механику обычно делят на кинематику, динамику и статику, электромагнетизм – на электричество и магнетизм. Иногда используют смешанную классификацию, в которой разделы физики подразделяются в зависимости от различных факторов. Поэтому единой, общепринятой классификации этой науки как таковой не существует.

Нет сомнений в том, что физика является одной из старейших наук. От древних цивилизаций, возникших несколько тысячелетий назад, практически не осталось свидетельств о теоретических достижениях в области физики. В те времена люди просто использовали в повседневной результаты многочисленных физических наблюдений, технических опытов, их обобщений. Не было лишь объяснений этим явлениям и упорядоченной системы знаний.

В древнем Китае уже имели представления о силе, противодействии, рычаге, блоке, сравнении весов. В шестом веке до нашей эры китайцы обладали определёнными навыками в области магнетизма, на основе чего был создан компас. В области акустики им были известны явления резонанса.

Физической величиной называется индивидуальная количественная характеристика объекта, в качественном отношении свойственная многим физическим объектам . Физические величины могут характеризовать свойства объектов: длина, объем, масса, плотность, состояние среды - давление, температура, или процессы - скорость, мощность и другие.

Для количественной оценки физических величин используются условные единицы измерения. Понятие размерности физической величины было введено Фурье в 1822 году.

Для получения результатов измерений пользуются различными методами. Физические величины могут быть измерены непосредственно с помощью специального прибора, а могут быть рассчитаны по известным значениям других физических величин, связанных с измеряемой известной зависимостью.

Помимо единицы измерения физическим величинам присваиваются буквенные символы (обычно буквы латинского и греческого алфавитов), используемые в физических уравнениях, обозначающих связи между физическими величинами. Так как физических величин очень много, то для некоторых из них буквенные обозначения совпадают. Например, буквой Р обозначают  давление и одновременно мощность тока.

Физические величины могут быть экстенсивными и интенсивными. Физическая величина называется экстенсивной, если ее значение складывается из значений для подсистем (объём, масса). Интенсивной называется физическая величина, если ее значение не зависит от размера системы (температура, давление, влажность). От экстенсивных физических величин могут образовываться производные величины: удельное сопротивление, удельный объём. Некоторые физические величины (площадь, сила, длина, время) не относятся ни к экстенсивным, ни к интенсивным.

Все вещества на планете могут существовать в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном. Иногда выделяют четвёртое агрегатное состояние вещества - плазму. Переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое сопровождаются резким изменением ряда физических свойств.

Агрегатное состояние вещества зависит от условий, в которых оно находится. Причиной таких существенных преобразований является изменение характера движения мельчайших частиц (атомов и молекул), из которых состоит вещество, под действием температуры и давления.

Газом называют агрегатное состояние вещества, в котором частицы вещества слабо связаны между собой и двигаются свободно в пространстве. Именно поэтому газообразное состояние вещества характеризуется отсутствием определённой формы. Газ принимает лишь форму сосуда, в котором он находится. Расстояние между частицами вещества в газообразном состоянии очень велико, поэтому газ очень легко сжать. Этим же объясняется быстрое распространение и смешение газов. Именно поэтому мы очень быстро ощущаем запахи.

Жидкостью называют промежуточное состояние между твердым и газообразным. Для жидкости свойственна значительная подвижность частиц, но малое свободное пространство между ними. Хотя жидкость кажется довольно податливой, изменить объём её очень сложно. Однако собственной формы, как и газ, она не имеет и принимает форму сосуда. Распространение веществ в жидкости более медленное, чем в газе, но всё же происходит под внешним воздействием. Например, для распространения запаха не обязательно приводить воздух в движение, а для того, чтобы полностью смешать две жидкости в сосуде, их необходимо взболтать. Для движения жидкости (текучести) характерна направленность.

Твердое агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы. Твёрдые тела разделяют на кристаллические и аморфные. В первых частицы вещества (атомы) расположены в строго определённых точках (узлах) так называемой кристаллической решётки. Если атомы твёрдого тела расположены хаотично относительно друг друга, то такое тело называют аморфным. Твёрдые тела имеют форму, большую плотность и практически не смешиваются (лишь под сильным внешним воздействием). 

Плазмой называют частично или полностью ионизированный (состоящий из частиц с разными зарядами) газ, в котором плотности отрицательных и положительных зарядов одинаковы. В этом состоянии находятся звезды, галактические туманности и межзвездная среда.

Как уже говорилось, любое вещество способно пребывать во всех агрегатных состояниях. Как правило, наибольшее влияние на свойства вещества оказывает температура. Большинство твердых веществ при нагреве превращаются сначала в жидкость, а затем в газ. При охлаждении происходит обратное преобразование. Для каждого вещества температуры, при которых эти преобразования происходят, отличаются. Например, самое распространённое вещество на Земле – вода – при 0ºС превращается в твёрдое тело (лёд), а при 100ºС – в газ (водяной пар). Температура плавления большинства металлов составляет сотни и даже тысячи градусов (исключение ртуть – -39ºС). Газы переходят в жидкое состояние обычно при отрицательной температуре.

Догадки об атомном строении веществ существовали ещё в Древней Индии. Все вещества на планете индусы подразделяли на пять элементов: земля, огонь, воздух, вода и эфир. Существовали даже различные теории о процессах, происходящих внутри мельчайших частиц вещества, влияющих на его свойства. А ведь строение атомов вещества было открыто только в прошлом веке.

Долгое время физика была частью других наук (философии, алхимии, математики) и развивалась вместе с ними. Поэтому многие философы средневековья на самом деле были и неплохими физиками. Постепенно вместе с остальными науками физика отделилась в отдельную дисциплину и стала развиваться самостоятельно. Произошло это примерно в XVI веке нашей эры.

К XIX столетию началось деление физики на разделы. Исследования приобретают более узкий характер. Оказалось, что во многих областях физики успехи были достигнуты гораздо раньше и остаётся лишь развить их. Основные законы механики, электромагнетизма и процессов, происходящих в жидкостях и газах, были сформулированы гораздо раньше и практически не претерпели изменений до наших дней.

В двадцатом веке основные достижения физики связаны с явлениями, происходящими внутри атома. После того как выяснилось, что атом состоит из протонов, нейтронов и электронов, началось развитие ядерной физики и квантовой теории.

Постепенно физика разбилась на несколько других наук, а грань между ними стала ещё более призрачной. В основном современное развитие науки ориентировано на практическое применение каких-либо достижений, поэтому в теоретической физике наступило некоторое затишье.

Международная система единиц - совокупность основных и производных единиц, охватывающих все области измерений физических  величин. Все производные единицы получены с помощью определяющих формул путем умножения или деления основных единиц. Если физическая величина представляет собой отношение двух размерных величин одной природы, то она не имеет размерности (например, коэффициент преломления, массовая доля вещества).

Единицы физических величин, которые устанавливаются независимо от других и на которых базируется система единиц, называются основными. Единицы, выведенные с помощью формул и уравнений, связывающих физические величины между собой, называются производными единицами системы. Основные или производные единицы, входящие в систему единиц, называются системными единицами.

Международная система единиц включает 7 основных, 2 дополнительные, а также несколько производных единиц. Дополнительные единицы не зависят от основных единиц и имеют нулевую размерность. Для непосредственных измерений они не применяются и используются только для теоретических исследований и расчетов.