Что значит наблюдение в физике

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Наблюдение – метод исследования предметов и явлений объективной действительности в том виде, в каком они существуют в природе. Наблюдаемой называют любую физическую величину, значение которой можно найти экспериментально (измерить).

Гипотеза – вероятное предположение о причине каких-либо явлений, достоверность которого при современном состоянии науки не может быть проверена и доказана.

Эксперимент – изучение того или иного явления в точно учитываемых условиях, когда имеется возможность следить за ходом изменения явления, активно воздействовать на неё.

Опыт – совокупность накопленных знаний.

Механика – наука, изучающая механические движения, т.е. перемещения тел друг относительно друга или изменение форм тела.

Материальная точка – физическое тело, размерами и формой которого можно пренебречь.

Поступательное движение – движение, при котором любая прямая, жёстко связанная с телом, перемещается параллельно самой себе.

Мгновенная скорость (скорость) – характеризует быстроту изменения радиус-вектора перемещения r в момент времени t.

Ускорение – характеризует быстроту изменения скорости в момент времени t.

Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю.

Нормальное ускорение – по направлению.

Угловая скорость – векторная величина производной от элементарного углового перемещения по времени.

Угловое ускорение – векторная величина, равная первой производной от угловой скорости по времени.

Импульс – векторная мера кол-ва механического движения, которое может быть передано от одного тела к другому при условии, что движение не меняет своей формы.

Механическая система – совокупность тел, выделенных для рассмотрения.

Внутренние силы – силы, с которыми взаимодействуют между собой тела, входящие в рассматриваемую систему.

Внешние силы – действуют со стороны тел, не принадлежащих системе.

Система называется замкнутой или изолированной, если отсутствуют внешние силы

Прямая задача механики – зная силы, найти движение (функции r(t), V(t)).

Обратная задача механики – зная движение тела, найти силы, действующие на него.

Масса (аддитивная величина):

1. Мера инертности при поступательном движении тела (инертная масса)

2. Мера кол-ва вещества в объёме тела

3. Мера гравитационных свойств тел, участвующих в гравитационных взаимодействиях (гравитационная масса)

1. В способности тела сохранять состояние движения

2. В способности тела под действием других тел изменять состояние не скачками, а непрерывно.

3. Сопротивляться изменению состояния своего движения.

Системы отсчёта, по отношению к которым свободная м.т. находится в состоянии относительного покоя или равномерного прямолинейного движения, называются инерциальными (в них выполняется I закон Ньютона).

I закон Ньютона: Если система отсчёта движется относительно инерциальной с ускорением, то она называется неинерциальной.

II закон Ньютона: В инерциальной системе скорость изменения импульса м.т. равна результирующей силе, действующей на неё и совпадает с ней по направлению.

III закон Ньютона: Силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине и противоположны по направлению.

Абсолютная скорость – скорость м.т. относительно неподвижной системы отсчёта.

Относительная скорость – скорость м.т. относительно подвижной системы отсчёта.

Переносная скорость – скорость подвижной системы отсчёта относительно

Источник

Что такое эффект наблюдателя в квантовой механике?

Основы квантовой физики

Область квантовой механики была в первую очередь основана на трех столпах. Первый из этих столпов известен как квантованные свойства. Квантованные свойства задают положение, скорость, цвет и другие свойства частицы, которые могут возникать только в заданных количествах времени и экземпляров. Это находится в прямом противоречии с верой, сложившейся в устоявшейся области классической механики, а именно в том, что все происходит в гладком и непрерывном спектре. Это было что-то, что ученые нашли очень новым и в конечном итоге назвали эти частицы квантованными частицами.

Вторая опора квантовой механики относится к природе частиц света. Сначала идея о том, что свет может вести себя и быть классифицированным как частица, столкнулась с колоссальной критикой, поскольку она противоречила устоявшемуся принципу, согласно которому свет имеет волнообразную природу.

Тем не менее природа частиц света принесла фундаментальную единицу, которая могла представлять крошечные энергетические пакеты, известные как кванты. Это было предложено никем иным, как самим Альбертом Эйнштейном. Эйнштейн предположил, что пакет энергии может либо генерироваться, либо поглощаться в целом, в частности, электроном, который хочет перейти из одного квантового состояния в другое.

Они использовали два принципиально разных математических подхода, чтобы доказать волнообразную природу материи. Позже, оба ученых были признаны за их вклад, и их идея была совместно названа моделью Гейзенберга-Шредингера. Гейзенберг сделал еще один важный вклад в квантовую механику. Хотя это и не так важно, как фундаментальные основы, оно сыграло значительную роль и известно как принцип неопределенности Гейзенберга. Он рассуждал, что, поскольку природа вещества подобна волне, некоторые свойства, такие как скорость и положение электронов, дополняют друг друга. Проще говоря, существует предел, до которого каждое свойство электрона может одновременно измеряться с определенной степенью точности.

Наблюдение влияет на реальность

Когда квантовый «наблюдатель» наблюдает, квантовая механика утверждает, что частицы также могут вести себя как волны. Это может быть справедливо для электронов на субмикронном уровне, то есть на расстояниях менее одного микрона или одной тысячной миллиметра. Когда они ведут себя как волны, электроны могут одновременно проходить через несколько отверстий в барьере, а затем снова встречаться на другой стороне. Эта встреча известна как вмешательство. Теперь самое абсурдное в этом феномене заключается в том, что оно может возникнуть только тогда, когда его никто не наблюдает.

Как только наблюдатель начинает наблюдать частицы, проходящие через отверстие, полученное изображение резко меняется: если можно увидеть частицу, проходящую через одно отверстие, ясно, что она не прошла через другое отверстие. Другими словами, под наблюдением электроны более или менее вынуждены вести себя как частицы, а не как волны. Таким образом, сам акт наблюдения влияет на экспериментальные результаты.

Чтобы продемонстрировать это явление, Институт Вейцмана построил крошечное устройство размером менее одного микрона с барьером с двумя отверстиями. Затем они направили поток электронов к барьеру. Наблюдатель в этом эксперименте не был человеком. Вместо этого они использовали крошечный детектор электронов, который мог обнаружить присутствие проходящих электронов.

Способность квантового «наблюдателя» обнаруживать электроны может быть изменена путем изменения его электрической проводимости или силы тока, проходящего через него. Помимо «наблюдения» или обнаружения электронов, детектор не влиял на ток. Тем не менее ученые обнаружили, что само присутствие «наблюдателя» детектора возле одного из отверстий вызывало изменения в интерференционной картине электронных волн, проходящих через отверстия барьера.

По факту, этот эффект зависел от «количества» наблюдения: когда способность «наблюдателя» обнаруживать электроны увеличивалась, другими словами, когда уровень наблюдения повышался, помехи ослабевали; напротив, когда его способность обнаруживать электроны была снижена, а наблюдение ослаблено, помехи увеличились. Таким образом, контролируя свойства квантового наблюдателя, ученым удалось контролировать степень его влияния на поведение электронов!

Источник

Опыты, эксперименты и наблюдения в физике: в чем между ними разница

Содержание:

Эксперимент, опыт, наблюдение – основополагающие методы изучения окружающего мира, постижения закономерностей природы. Люди испокон веков следят за протекающими вокруг них явлениями, часть из увиденного пытаются повторять в определённых условиях, имитировать протекающие в природе процессы. Рассмотрим, что такое в физике опыт, наблюдение, эксперимент, чем отличаются. Приведём примеры трёх методов познания законов творца.

Чем отличается опыт от эксперимента

Эксперимент – метод исследования, направленный на:

Из латинского «слово» переводится как «опыт», то есть понятия аналогичные. В русском языке они имеют слегка отличающуюся окраску.

Экспериментальное исследование – опыт, проводимый в строго заданных рамках, часто реализуется в лабораторных или иных специальных условиях, нацелен преимущественно на точный результат, его повторяемость. Обычно требует специального материально-технического обеспечения.

В чем разница между опытом и экспериментом?

При проведении опытов человек не ограничивается ничем: используемой материальной базой, внешними условиями, однако работает в ограниченном опытном пространстве. Эксперимент – разновидность опыта, проводимого в заданных условиях при регулярном контроле изучаемых и зависящих от них параметров.

Алгоритм проведения эксперимента включает:

Исследования, проводимые для удовлетворения любопытства, относят к экспериментам.

Эксперимент – научно проведённый опыт.

Чем эксперимент отличается от наблюдения

Опыт: бросаем камни в озеро и измеряем время, за которое волны дойдут до берега.

Эксперимент: опускаем камни весом около 30 г с высоты 1 м в воду с температурой

18 °C под прямым углом в безветренную погоду. Измеряем, за сколько образовавшаяся волна дойдёт до забитого возле берега кола.

Наблюдение: смотрим, как прогуливающийся мальчик с отцом бросают камни, замечаем, что волны, поднятые разными по весу камнями, доходят до берега со слегка отличающейся скоростью. Наблюдаем, что ветер влияет на скорость распространения волн.

Источник

Что изучает физика. Некоторые физические термины. Наблюдение и опыт.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Некоторые физические термины. Наблюдения и опыт. Что изучает физика. Введение в физику, 7 класс

Из истории Обратимся к истории. Впервые понятия “физика” ввел Аристотель (древнегреческий ученый, философ). Он назвал эту науку “Фюзис” – природа (IV век до н.э). В русский язык слово “физика” было введено М.В. Ломоносовым, когда он издал в России первый учебник по физике в переводе с немецкого языка. Физика – наука о неживой природе.

Некоторые физические термины Рассмотрим виды физических явлений на примере грозы (рис.4). Рис 4. Гроза Явление природы Виды физических явлений Раздел физики Гроза видим вспышку (молния) – световое Оптика слышим гром – звуковое Акустика высокая температура – тепловое Термодинамика Механическое (порывы ветра, град) Механика электроника может выйти из строя – электрические и магнитные Электродинамика

Примеры известных экспериментов в физике. Эксперимент Галилео Галилея В XVII веке господствовала точка зрения Аристотеля, который учил, что скорость падения тела зависит от его массы. Чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Наблюдения, которые каждый из нас может проделать в повседневной жизни, казалось бы, подтверждают это. Итальянец Галилео Галилей усомнился в правильности выводов Аристотеля и нашел способ их проверить. Для этого он сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро и значительно более легкую мушкетную пулю. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму, поэтому и для ядра, и для пули силы сопротивления воздуха были пренебрежимо малы по сравнению с силами притяжения. Галилей выяснил, что оба предмета достигают земли в один и тот же момент, то есть скорость их падения одинакова. Результаты, полученные Галилеем — следствие закона всемирного тяготения и закона, в соответствии с которым ускорение, испытываемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе.

Заключение Физика как наука очень интересна и многогранна. Она помогает человечеству открывать новые горизонты в изучении образования нашей Вселенной, применять полученные знания от наблюдений и проведенных опытов для улучшения качества нашей жизни, создавать новые технологии и изобретения во блага человечества. Изучайте физику с удовольствием!

Источник

Конспект урока по физике на тему «Некоторые физические термины. Наблюдения и опыты»

Урок 1: Что изучает физика? Некоторые физические термины.

Наблюдения и опыты.

Цель урока: познакомить учащихся с новым предметом школьного курса; определить место физики как науки; научить различать физические явления и тела, методы изучения физики.

Оборудование: две ложки разного размера, скрепки, стальной шарик, линейка из дерева и др.

1. Что изучает физика?

Сегодня состоится ваше первое знакомство с удивительно интересной наукой – физикой.

Впервые слово «физика» появилось в сочинениях Аристотеля в 4 веке до нашей эры. В переводе с греческого языка слово «фюзис» означает «природа». В русский язык этот термин ввел в XVIII веке Михаил Васильевич Ломоносов. Физика – это одна из основных наук о природе. Таким образом, можно сделать вывод: физика изучает различные явления природы.

В жизни мы постоянно сталкиваемся с различными изменениями, которые происходят в окружающем нас мире.

Явления – это изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем нас мире.

Например: зимой вода отвердевает и превращается в лед, а весной наоборот, снег и лед таят (плавятся) и превращаются в воду, вода кипит и превращается в пар, дует ветер, гремит гром, сверкает молния, падают листья с деревьев и др.

Но не все явления являются физическими.

Физические явления – это любые превращения вещества или проявления его свойств, происходящие без изменения состава вещества.

Задача физики состоит в том, чтобы открывать и изучать различные закономерности (законы), которые связывают между собой различные физические явления, происходящие в природе.

Какие же бывают виды физических явлений?

1) физические явления могут быть механическими. Например, скатывание шарика по наклонной плоскости.

Пример механического явления

2) существуют электрические явления. Например, при замыкании электрической цепи загорается лампочка.

Пример электрического явления

3) явления могут быть магнитными. Возможно, вы знаете, что магниты, поднесенные друг к другу одноименными полюсами, отталкиваются, а поднесенные разноименными полюсами – притягиваются. Также известно, что магниты притягивают предметы, сделанные из одного материала (например, железа), но заметно не действуют на предметы из других материалов (стекла, дерева, пластмассы).

Пример магнитного явления

4) даже самый обычный мыльный пузырь может стать объектом изучения физики. Радужное переливание красок его стенок – это световые (оптические) явления.

Пример светового явления

Пример теплового явления

6) колебания струн скрипки или гитары, колебания воздуха в духовых музыкальных инструментах порождают звук. Совсем другой звук возникает от волн морского прибоя. Звуковые явления также изучает физика.

Примеры звуковых явлений

Важно понимать, что явления природы и физические явления – не совсем одно и то же. Как правило, явление природы – это несколько физических явлений, происходящих одновременно.

Каждый из вас видел такое природное явление как молния, ударяющая в землю, – это одновременно:

— электрическое явление (между тучей и землей протекает электрический ток),

— магнитное явление (они всегда сопровождают протекание электрического тока),

— тепловое (воздух в канале молнии разогревается до температуры в несколько тысяч градусов),

— световое (вспышка молнии видна за несколько километров),

— звуковое (мощные раскаты грома).

Для описания физических явлений используются специальные термины. Мы будем знакомиться с ними постепенно, и очень скоро из этих терминов сложится язык физической науки. С некоторыми из них мы познакомимся прямо сейчас.

Вы видите различные предметы. Каждый из них мы будем называть физическим телом или просто телом. Тела можно охарактеризовать по их внешнему виду. Они могут иметь форму и объем. Некоторые тела могут быть одной формы, но разного объема. Другие же, наоборот, одного объема, но разной формы.

Правда, существуют тела, у которых нет формы, – это жидкости. А есть и тела, у которых нет ни формы, ни объема, – это газы. Об этом мы будем говорить на следующих уроках.

Тела могут состоять из различных веществ. Например, шарик стальной, основу термометра составляет стекло, а на катушку намотана медная проволока.

Тела могут состоять из различных веществ.

Обратите внимание на термины, которыми мы пользуемся. Шарик – это физическое тело, сталь, из которой он сделан, – вещество, а скатывание шарика по наклонной плоскости – это физическое явление.

Стальной (вещество) шарик (тело) скатывается (явление) с наклонной плоскости.

Вещество – это все то из чего состоят физические тела. Вещество – это один из видов материи. Материя – это все то, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания.

То есть, любые физические тела материальны.

5. Наблюдения и опыты.

Вам хотелось узнать, «а что будет, если. », именно это непреодолимое желание узнать «а что будет, если. » постоянно испытывают ученые-физики во время любого исследования. Сейчас мы поговорим об основных этапах научного исследования, о том, что такое наблюдения, опыты (эксперименты), что такое гипотеза, что такое теория, и что является целью любого физического исследования.

Человек начал задумываться о физических явлениях очень давно. Наверное, когда в первый раз посмотрел на звездное небо; наверное, когда в первый раз увидел падение камня; наверное, когда в его ладони растаяла снежинка; а может быть, когда ему удалось разжечь первый в мире костер. Эти явления на первых порах представлялись чудесными и необъяснимыми, казались проявлениями сверхъестественных сил. Но постепенно человек стал проникать в тайны явлений природы. Как же это происходило?

Самым первым способом изучать природу было наблюдение, когда человек наблюдал за физическими явлениями, происходящими в природе. Что же такое наблюдение?

Наблюдение – это изучение явлений природы без вмешательства в их ход.

Изучать – это не просто смотреть, как происходит явление, но и задумываться, почему оно происходит так, а не иначе.

Например, из наблюдений, вы знаете, что листок бумаги падает медленнее, чем книга. И вы задумываетесь: почему так происходит? Давайте вместе подумаем.

У вас возникают различные догадки о причине того, что мы наблюдаем. Такие догадки, недоказанные предположения, в науке называются гипотезами.

Гипотеза – недоказанное предположение (предварительная догадка), о том, как протекает явление.

Гипотез может быть несколько. Например, в случае с листком бумаги и книгой, гипотез может быть две.

Гипотеза № 1. Листок бумаги падает медленнее, так как он легче, чем книга.

Гипотеза № 2. Падению листка бумаги мешает сопротивление воздуха.

Обе гипотезы не могут быть справедливыми. По крайней мере, одна из них ошибочна. Чтобы подтвердить справедливость одной гипотезы и опровергнуть другую, необходимо изучить наблюдаемое явление в специально созданных условиях, провести эксперимент (опыт).

Опыт – это изучение явлений природы в специально созданных условиях.

Проведем такой эксперимент. Возьмем два одинаковых листка бумаги и разместим один листок вертикально, а другой на той же высоте, но горизонтально. Если теперь одновременно отпустить оба листка, то вертикально расположенный лист будет падать намного быстрее горизонтального. Оба листка одинаково притягиваются к земле, но вертикальный листок не испытывает такого сопротивления воздуха, как горизонтальный.

Еще один эксперимент. Положим листок бумаги на книгу, расположим книгу горизонтально и отпустим. Мы увидим, что легкий листок и тяжелая книга будут падать вместе, так как книга заслоняет листок от встречного потока воздуха.

Теперь на основании проведенных опытов мы можем сделать выводы. Оба опыта подтверждают справедливость гипотезы № 2 и опровергают гипотезу № 1.

И так, когда все вопросы становятся ответами, когда все опыты поставлены и выводы сделаны, то об этом физическом явлении можно было бы выводить закономерности его происхождения как, по каким законам происходит то или иное физическое явление.

Гипотеза, справедливость которой подтверждена опытным путем, превращается в теорию, в которой описываются закономерности изучаемого явления.

Главная задача теории – предсказывать результаты еще не проведенных экспериментов.

Физическая теория всегда сопровождается математическими расчетами. Она позволяет предсказать результаты измерений различных физических величин, которые описывают изучаемое явление. Что такое физическая величина и что такое измерение, вы узнаете на следующем уроке.

1. Язык из которого к нам пришло слово физика?

1. Латинский. 2. Немецкий. 3. Греческий. 4. Английский.

2. Какой ученый вел слово физика в России?

1. Аристотель. 2. Ломоносов. 3. Менделеев. 4 Эйнштейн.

3. Какое из перечисленных явлений не является механическим?

1. Движение самолета. 2. Течение воды по трубам. 3. Вращение земли вокруг своей оси. 4. Кипение воды.

4. К тепловым явлениям относится?

1. Свечение солнца. 2. Отражение света от зеркал. 3. Таяние льда. 4. Влияние Земли на стрелку компаса.

5. К электромагнитным явлениям не относится?

1. Образование снега. 2. Электрический ток. 3. Образование молнии во время грозы. 4. Влияние земли на стрелку компаса.

Параграф учебника § 1-3, задачи № 4,5 из Сборника вопросов и задач А.Е. Марон

Провести домашний эксперимент и подготовить отчет

1. Возьмите два одинаковых листка из школьной тетради. Скомкайте один из листков. Второй расположите горизонтально на одной высоте со скомканным листком. Проведите эксперимент. Отпустите оба листка одновременно. Какой из листков первым достигнет пола?. Сделайте выводы.

2. Возьмите два одинаковых стакана. Один наполните холодной водой, второй – горячей. Всыпьте в каждый стакан по чайной ложке поваренной соли и в течение некоторого времени размешивайте воду в стаканах с одинаковой интенсивностью. Сформулируйте гипотезу о зависимости скорости растворения вещества в воде от температуры. Проверьте справедливость гипотезы, взяв вместо соли сахар. Сделайте выводы.

Источник