-
«Фізика»Підручник для 7 класу
загальноосвітніх навчальних закладів
ТЕРНОПІЛЬНАВЧАЛЬНА КНИГА — БОГДАН2015
П.Ф. ПістунВ.В. Добровольський
Фізика
-
ПістунП.Ф.П75 Фізика:підручникдля7кл.загальноосвітн.навч.закл./П.Ф.Пістун,
В.В.Добровольський.—Тернопіль:Навчальнакнига–Богдан,2015.—220с:іл.+1електрон.опт.диск(CD).—Електрон.версія.—Режимдо-ступу:http://www.bohdan-digital.com/edu.
ISBN978-966-10-3356-5Пропонованийпідручниквідповідаєчиннійпрограмізфізикидля7-го
класуйпередбачаєготовністьучнівдоширокогоісвідомогозастосуванняфізики.Цюорієнтаціюзабезпечуютьзмісткурсу,характервикладенняна-вчальногоматеріалу,добірілюстраційіприкладизастосувань,запитаннядлясамоперевіркизнань,завданнянаповторення,атакожзавданняекс-периментальногохарактеруталабораторніроботи.Крімтого,запропоно-ванороботузкомп’ютеромзвиконаннямзавдань,поданихвелектронномудодаткудопідручника.
Дляучнівівчителівзагальноосвітніхнавчальнихзакладів.
УДК 53(075.3)ББК 22.3я72 П75
Охороняється законом про авторське право. Жодна частина цього видання не може бути відтворена в будь-якому вигляді без дозволу автора чи видавництва
Рецензенти:професор,завідувачкафедроюфізикиіметодикинавчанняфізики,астрономіїВінницькогодержавногопедагогічногоуніверситету
ім.М.Коцюбинського,докторпедагогічнихнаукЗаболотний В.Ф.,
вчительфізикиНВК«ЛозівськаЗОШІ–ІІІст.–ДНЗ»,вчитель-методист,методистфізикиТернопільськогорайонногометодичногокабінету
Шемеля М.А.
АвториівидавництвовисловлюютьщируподякуН.Є.ВажеєвськійтаН.С.Пуришевій,атакожвидавництву«Дрофа»занаданіматеріали,підтримкуісприянняуреалізаціїпроекту.
ISBN978-966-10-3356-5
© ПістунП.Ф.,ДобровольськийВ.В.,2015© Навчальнакнига–Богдан,
оригінал-макет,2015© Дрофа,2012
УДК 53(075.3)ББК 22.3я72
Піктограмами і упідручникупозначенотійогоскладові,якіможнавідкритиуpdf-файліабоскориставшисьCD,щовходитьукомплект.
Узв’язкузвеликимобсягомелектронноїскладовоїпідручникауpdf-файліактивноюєтількиїїчастина.Длязавантаженнявсіхматеріалівтребаперейтизапосиланням:
http://www.bohdan-digital.com/edu.
-
Дорогі Друзі!
Вирозпочинаєтевивченняновогодляваспредмета—фізики.Фізика—цецікаванаукапроприроду.Однимзосновнихметодіввивченняпри-роднихявищуфізицієексперимент.Ідлявасекспериментбудеоднимізджерелзнань.Вибудетеспостерігатидосліди,якіпроводитьучитель,атакожсамостійновиконуватиметеекспериментальнізавданняпідчасвиконаннялабораторнихробітнаурокахідеякихзавданьудома.
Іншимджерелом знаньдлявас будецейпідручник.Нові терміни,визначення,формулив тексті виділеніжирнимшрифтом. Їхпотріб-но запам’ятати.Після того, як випрочитаєтепараграф,постарайтесьйогопереказатиівідповістиназапитаннядлясамоперевірки.Читаючипідручник, звертайте увагу на наведені в ньому рисунки, які ілюс-труютьвикладенийматеріал.Співставляйтерисунок і його описаннявпідручнику,цедопоможевамкращезрозумітинаписане.
Щобипереконатисяутому,щовизрозумілиматеріал,виконайтезав-дання,поміщеніпісляпараграфів.Деякізнихявляютьсязапитаннями,відповідаючинаякіпотрібнопояснитивідповіднеявищеабопроцес.
Інші завдання сформульовані у вигляді задач, при розв’язуванніякихпотрібновизначититучиіншуфізичнувеличину,використавшивідповіднізакониіформули.
Зустрічаютьсятакожіграфічнізадачі,вякихтребавиконатиобчисленняіпобудуватиграфікабозподаногографікаотриматипевнуінформацію.
Єзавданняекспериментальногохарактеру,виконанняякихпередбачаєпроведеннядослідівіспостережень.Такізавданняпозначенііндексом«е»(експеримент).
Задачіпідвищеноїскладності,атакожпараграфи,обсягматеріалуякихдещовиходитьзамежідіючоїпрограмизфізики,поміченізірочкою.Додеякихзадачукінціпідручниканаведенівідповіді.
Бажаємовамуспіхівуроботі.Автори
-
4 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Розділ І Фізика як прироДнича наука. МетоДи наукового пізнання
Розпочинаючи вивчення основ фізики, перш за все потрібно отримати відповіді на наступні запитання: що таке фізика? Яку область дійсності вона вивчає? Якими методами вона при цьому користується? Про це та інше, що стосується основ фізики, йтиметься у цьому розділі.
§1. Що вивчає фізика � Що називають явищами природи? � Які явища природи вам відомі?
1 Природа—цевсете,щонасоточує:повітря,земля,вода,твари-ни,зорі,планетитаін.Людинаживесередприродиісамаєїїчастиною.
Уприродівідбуваютьсярізнізміни.Наприклад,змінюютьоднеодногопорироку,деньініч;змінюютьсвоєположенняСонце,Місяцьізорівід-носноЗемлііт.д.(рис.1).Вліткупідчасгрозичастоспалахуєблискавка(рис.2)ігримитьгрім;інодіпіслядощуможнапобачитивеселку,пару,щопіднімаєтьсявідземліабоасфальту,яківисихають.Весноюрозпуска-ютьсянадеревахбруньки,восенинанихжовтієлистя.Удеякихмісце-востяхчасвідчасуможнапобачитививерженнявулканів.
Зміни,якіпостійновідбуваютьсянавколонас,називаютьсяявища-миприроди.
2 Унаслідоквивченнялюдиноюнавколишньогосвітувиникланаука,якаоб’єдналаусіотриманізнання.Потім,умірувідкриттявсеновихінових
-
55 §1. Що вивчає фізика
явищ,виділилисяокремінауки,щовивчалигрупиблизьких за своєю сутністюявищ.Так з’явилисягеографія,біологія,хімія,фізика,астрономіятаінші.
Однієюзосновнихнаукпроприродуєфізика.Слово«фізика»походитьвідгрецькогослова«фю-зіс»,якеуперекладізгрецькоїозначає«природа».
Цеслововпершез’явилосяупрацяхдавньогрець-коговченогоАристотеля.
3 Щовивчаєфізика?Фізикавивчаєявищаприроди, а саме,фізичні явища. Прикладамифізичних явищ можуть бути: рух автомобіля,замерзанняводи,світіннялампочки,притяганнямагнітом деяких металічних предметів та ін.Фізичніявищадужерізноманітні.Донихналежатьмеханічні,теплові,електричні,магнітні,світловітазвуковіявища.
Рис. 1
Рис. 2
-
6 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Уприроді існують й інші явища—нефізичні.Вам добре відомібіологічні явища(рістрослин,тваринтаін.),геологічні (змінивземнійкорі, землетруси та ін.), хімічні (горіння газу, окисленняметалів,утворенняхлорофілувлисткахрослинтощо).
Фізичніявищавідбуваютьсязрізнимиоб’єктами.Унаведенихвищеприкладахнимиєавтомобіль,ниткарозжаренняелектричноїлампочки.Ціоб’єктиназиваютьсяфізичнимитіламиабопростотілами.
Тіла складаються зречовини. Наприклад, скло— речовина,асклянка—фізичнетіло;вода—речовина,акрапляводи—фізичнетіло.
Речовинаєодним ізвидівматерії.Матерія—цевсете,що існуєоб’єктивно,тобтонезалежновіднашоїсвідомості.Іншимвидомматеріїє різніфізичні поля: електричне, магнітне та ін.Навколишній світматеріальний.
Фізика,крімявищприроди,вивчаєвластивостітіліречовин,фізичніполя.Аджедужеважливознати,якіречовинипроводятьелектричнийструм,аякі—непроводять;якоюречовиноюпотрібнопокритифотоплівкудлятого,щобнанійможнабулоотриматизображення;якуречовинукращевикористатидлятеплоізоляції,тощо.Отже,фізика—наукапроприроду,якавивчаєфізичніявищаіполя,атакожвластивостіречовин.
запитання для самоперевірки
1. Що називають явищами природи? Наведіть приклади явищ природи.2. Наведіть приклади фізичних явищ. Які з них є прикладами механічних, тепло-
вих, електричних, магнітних, звукових, світлових явищ?3. Наведіть приклади фізичних тіл. Назвіть речовини, з яких вони складаються.4. Назвіть два види матерії.5. Що вивчає фізика?
-
77 §2. Як вивчають явища природи
робота з комп’ютером
Вивчіть матеріал уроку і виконайте завдання, запропоновані в електронному до-датку до підручника.
§2. як вивчають явища природи � Які прилади використовують при вивченні явищ природи?
1 З’ясуємо,яклюдиотримуютьзнанняпроприроду.Так,розвитокастрономіїрозпочавсязіспостереженьзазорянимнебом(рис.3).Видобрезнаєте,щовботаніціспостереженнязарозвиткомрослиндаютьзмогувстановити закономірності їхнього розвитку.Спостереженняшироковикористовуютьсяівіншихнауках,утомучисліівфізиці.
Рис. 3
-
8 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Спостереженнязаявищами,яківідбуваютьсявнавколишньомусвіті,дализмогувстановити,щоусітілападаютьнаЗемлю(рис.4),водаучайникузакипаєприпевнійтемпературі,щовідусіхпред-метівусонячнийденьутворюєтьсятінь(рис.5).
Отже,вивченнябудь-якогоявищарозпочина-єтьсязйогоспостереження.
2 Упроцесіпроведенняспостереженьзаяви-щамиприродиотримуютьсяпевнівідомостіпроних.Цівідомостіможутьбутирізнимизалежновідзнаньлюдини,їїумінняописуватиявища,фіксуватизмі-ни,щовідбуваються,тощо.Розглянемо,наприклад,такепростеявище,якрухавтомобіля.Одналюдинаскаже,щоавтомобільрухався,змінювавсвоєполо-женнявідноснобудинків.Другаскаже,щоавтомо-більрухавсяійогошвидкістьзмінювалася.Третяза-значить,щошвидкістьавтомобілятозбільшувалася,тозменшувалася.
Отже,підчасспостереженьзаявищаминеобхід-ноотриматиякомогабільшеінформаціїівиділитиїхніособливості.
3 Отримавшизачаспроведенняспостере-женьпевніданіпроявища,вченіпрагнутьз’ясу-
вати,якціявищавідбуваютьсяіголовне—чому.Щобвідповістинацізапитання,зазвичайвисуваєтьсяприпущення,
абогіпотеза.Причомуможевисуватисянеодна,адекількагіпотез.Дляперевіркигіпотезипроводятьспеціальнідосліди—експерименти.
Гіпотези,якінезнаходятьпідтвердженнявекспериментах,уважають-сяхибнимиівідкидаються.Гіпотези,щопідтверджуютьсяексперимен-тами,приймаютьсяістаютьнауковимизнаннями.
Рис. 4
Рис. 5
-
99 §2. Як вивчають явища природи
Наприклад,італійськийанатомЛуїджіГальвані (1737–1798), препаруючижаб, виявив,щопридотиканнітканинжабдометалічнихпред-метів їхнім’язискорочуються.Протецейефектспостерігавсянезавжди.Гальваніприпустив,щоскороченням’язіввідбуваєтьсятоді,колилапкажабидоторкуєтьсядодвохрізнихметалів.Щобперевіритицюгіпотезу,вченийпровівряддослі-дів,уходіякихвивчивявище,виявивйогопри-чину і підтвердив свою гіпотезу.Такимчином,припроведенніекспериментунетількиставить-сяпевнамета,але,навідмінувідспостереження,використовуєтьсяспе-ціальнеобладнанняіприлади.
Під час проведення експерименту вчені змінюють умовиперебігуявищ.Цедаєзмогувсебічновивчитиявище.Так,Гальваніз’єднувавла-пкижаби однимпровідником і використовувавдляцьогопровідникизрізнихматеріалів.Потімвінз’єднувавлапкизадопомогоюдвохпро-відників;цідослідипроводилисянавулиціівприміщенні.Ученийдій-шоввисновку,щом’язискорочуютьсязавжди,колилапкиконтактувализдвомарізнимиметалами,амісцепроведенняекспериментуневпли-валонайогорезультат.
Отже,послідовністьвивченняявищнаступна:спостереження—гіпотеза—експеримент—висновок.
4 Для проведення експериментувикористовуютьфізичні прилади.Деякізнихдужепрості.Наприклад,лінійка,ви-сок(тягарець,підвішенийнанитці),якийдає змогуперевірити, наприклад, верти-кальністьстін(рис.6),вагитаін.
Використовуютьіскладнішіприлади,зякимивамдоведетьсяпрацювати.Доних
Луїджі Гальвані
Рис. 6
-
10 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
належатьджереластруму(рис.7),електричнийдви-гун(рис.8),електромагніт(рис.9)таін.
Підчаспроведеннянаукових експериментівви-користовуютьсядужескладніприладитаустановки(прискорювачі зарядженихчастинок, осцилографи,електроннімікроскопитаін.).
запитання для самоперевірки
1. Чим відрізняються спостереження від експерименту? Що між ними спільного?2. Наведіть приклад наукового експерименту.3. В якій послідовності вивчаються явища природи? Відповідь проілюструйте при-
кладом.4. Наведіть приклади фізичних приладів, не вказаних у параграфі підручника.
Рис. 7
а) б)
Рис. 8
Рис. 9
-
1111 §3. Зв’язок фізики з іншими науками
завдання 1е
Проведіть наступний експеримент удома. Поставте на плиту невелику каструлю з водою. Опишіть свої спостереження за нагріванням води. Якщо ви маєте відповід-ний термометр для вимірювання температури води, опустіть його у воду і слідкуйте за його показами. Медичним термометром користуватися не можна.
Будьте обережними! Не доводьте воду до кипіння, не доторкайтеся до нагрітої каструлі, не переверніть її.
§3. зв’язок фізики з іншими науками � Назвіть відомі вам технічні пристрої. � Які фізичні явища лежать в основі їхньої роботи? � Які наукові відкриття у фізиці вам відомі?
1 Час,вякомумиживемо,характеризуєтьсябурхливимрозвиткомфізикиішвидкимупровадженнямїїдосягненьутехніку,промисловість,сільськегосподарствоіпобут.Зіншогобоку,досягненнятехнікивплива-ютьнарозвитокнауки.
Робота різних технічних пристроїв ґрунту-єтьсянавикористанніфізичнихявищ і законів.Наприклад,спроектуватиіпобудуватилітакабокорабель(рис.10)сталоможливимлишепісляви-вченнязакономірностейрухутілуповітрі іпла-ваннятілурідині.
Автомобілі, тепловози,теплоходи,літакипри-водятьсяврухтепловимидвигунамирізнихтипів.Побудова такихдвигунів сталаможливоюпіслявивченнявластивостейгазівтадеякихтепловихявищ. Рис. 10
-
12 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Електричніявищалюдиспостерігалищезакількастолітьдонашоїери.ПротеупромисловостітапобутіелектрикапочалавикористовуватисялишезкінцяXIXст.,колисталивідоміосновнізакониелектричнихявищ.
2 Удосконаленнявимірювальноїтехніки,створеннябільшточнихприладівпризводитьдоновихвідкриттівуфізиці.Так, створеннямі-кроскопівдаломожливістьвивчатибудовурізнихречовин.
Знаннябудовиречовин,залежностівластивостейречовинвідїхньоїбудови, вміннязмінюватиці властивостідалиможливість створюватиматеріали,яківолодіютьвисокоюміцністю,твердістю,жаростійкістю.
Завдякицьомуз’явиласяможливістьсконструюватиспеціальніапа-ратидлядослідженнякосмічногопростору,штучнісупутникиЗемлідлявивченняїїприроднихресурсів,кліматуізавбаченняпогоди.Отриманізїхньоюдопомогоювідомостісприяють,усвоючергу,розвиткунауки.
Розвиток електронної техніки—появакалькуляторів, комп’ютерів,мобільнихтелефонів,новихмоделейтелевізорів(рис.11),автоматичнихпристроїв—ставможливийзавдякиствореннюнапівпровідниковихма-теріалів.Усвоючергу,використаннякомп’ютерівдаєможливістьрозв’я-зуватибагатонауково-досліднихіпрактичнихзадач.
Наприклад,комп’ютердаєможливістьдоситьточнорозрахуватитраєк-торіїрухукосмічнихтілікосмічнихкораблів.
Досягненняфізикиітехнікидализмогусконструюватитакіскладнітехнічніпристрої,якприскорювачізарядженихчастинок,щовходятьдо
-
1313 §3. Зв’язок фізики з іншими науками
складуатомногоядра.Вивченнявластивостейатомнихядердалозмогупобудуватиядернийреактор—основуатомних(ядерних)електростан-цій,атомнихпідводнихчовнів,атомнихкриголамів.
Нинімистоїмонапорозіновоїнауково-технічноїреволюції,пов’язаноїзупровадженнямтакзванихнанотехнологій.
Такимчином,фізика і техніка тісно пов’язані між собою. Розвиток фізики спричиняє подальший розвиток техніки, а розвиток техніки сприяє новим досягненням фізики.
3 Фізикапов’язаназбагатьманауками.Особливотісновонапов’я-заназматематикоютаастрономією.Наведемонапідтвердженняцьогоде-кількаприкладів.Математичнірозрахунки,частонадзвичайноскладні,доводитьсяпроводитидлязапускуштучнихсупутниківЗемлііздійснен-няпольотівкосмічнихкораблів,приконструюванніядернихреакторівтаприскорювачівелементарнихчастинок,утеоріївідносності;надзвичайноважливарольматематикиутеоретичній фізиці.
Зв’язокфізикийастрономіїпроявляється,першзавсе,вєдностізем-них інебеснихявищ.Так,рухМісяцянавколоЗемлі іпадіннятілнаЗемлювідбуваютьсяпідвпливомоднієїітієїсамоїпричини—діїземно-готяжіння.Однаковимиєзасвоєюприродоюпроцеси,яківідбуваютьсяунадрахСонцяівприскорювачахчастинок,щодіютьнаЗемлі.Усвоючергу,розвитокастрономіїсприяєрозвиткуфізики.Космосявляєсобоюнібигігантськулабораторію.Тамречовинаперебуваєутакихстанах,якінеможливодосягтивземнихумовах.Наприклад,відомітакзваніней-троннізорі,речовинавякихстиснутаусотнімільйонівразівбільше,ніжповітрянаЗемлі.
запитання для самоперевірки
1. Чому фізику вважають основою техніки?2. Наведіть приклади технічних пристроїв. На яких фізичних явищах ґрунтується
їхня робота?
-
14 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
3. Які механізми та електричні пристрої використовуються у вашому домі?4. У чому проявляється зв’язок між фізикою і математикою? Наведіть приклади.5. У чому проявляється зв’язок між фізикою й астрономією? Наведіть приклади.6*. Наведіть приклади фізичних пристроїв, що використовуються на транспорті.7*. Наведіть приклади приладів і технічних пристроїв, що використовуються в нау-
кових дослідженнях.
§4. Фізика й навколишній світ � Що вивчає фізика? � Як фізика вивчає навколишній світ?
Уматеріальномусвіті,щооточуєнас,зустрічаютьсянайрізноманітнішітіла.Вонимаютьрізнубудову,різнівластивостіірозміри.Наприклад,розміриСонця,планеттаіншихкосмічнихоб’єктівнабагатобільшізарозміритіл,якіоточуютьнаснаЗемлі(машин,будинків,деревіт.ін.).Усвоючергу,частинки,зякихскладаютьсятіла,дужемаліпорівнянозрозмірамицихтіл.
Фізикавивчаєвластивостійповедінкуякдужемалихтіл(об’єктів),такідужевеликих.Однізакониєспільнимидляфізичнихтілрізнихрозмірів,іншіописуютьповедінкулишемалихтіл.Томууфізиціоб’єктизалежновідїхніхрозмірівподіляютьнатригрупи.
Допершої групи належатьскупченнязір—галактикитанавітьскуп-чення галактик.Вонимаютьнадзвичайно великі розміри.Ці об’єктиутворюютьмегасвіт.
Друга групаоб’єктівстановитьмакросвіт.Цевсе,щонасоточує,усе,щоможнапобачитинеозброєнимоком:зорі,планети,різноманітнітіланаЗемлі.Ціоб’єктимаютьрізнірозміри,щозначновідрізняютьсяодинвідодного.Так,Місяцьмаєрадіус1738км,адовжиналегковогоавтомобі-ляскладає4–5м.ІМісяць,іавтомобільналежатьдооб’єктівмакросвіту.
Третя група об’єктів—мікросвіт.Цечастинки,зякихскладаєтьсяречовина.Їхнірозмірименшівід10–8см.Уцьомусвітівиділеноостаннімчасомособливіоб’єктирозміромвід1до100нм,такзванийнаносвіт.
-
1515 §4. Фізика й навколишній світ
Префікснано-означаєрозмір10—9м.Дотакихоб’єктів,якіназиваютьнаноструктурами, належать надтонкі плівки, нанонитки, нанотруб-ки.Дослідженняпоказали,щоусіціматеріаливолодіютьунікальнимивластивостями,яківжезнайшлиширокезастосуваннявтехніціірізнихтехнологіях(нанотехнології).Знати,якповодятьсямікрочастинки,дужеважливодлярозуміннябудовиівластивостейрізнихтіл.
Фізика вивчає властивості тіл і явища, що відбуваються в мікро-, макро- та мегасвіті. Знання про навколишній світ можна отримати як під час проведення спостережень та експерименту, так і теоретич-но. Закони, установлені в ході експерименту, пояснюються за допомо-гою фізичних теорій.
Якщознанняпроявищаівластивостітілбулиотриманітеоретичнимшляхом,тоїхняправильністьперевіряєтьсяекспериментом.
Усізнанняпропевнеколофізичнихявищ:їхнійопис,величини,яки-мивонихарактеризуються,результатиекспериментів,закони—входятьдофізичноїтеорії.
Нарис.12наведенасхема,наякійпоказано,щовивчаєфізика,яквонавивчаєнавколишнійсвіттавякійформісистематизуютьсяотри-манізнання.
ЩО ВИВЧАЄ
ФІЗИКА
ЯК ВИВЧАЄ
ФІЗИКА
мікросвіт
макросвіт
мегасвіт
явища
властивостіоб’єктів
спостереження
експеримент
теоретичнідослідження
величини
закони
теорія
Рис. 12
-
16 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
запитання для самоперевірки
1. Які ви знаєте об’єкти мегасвіту?2. Наведіть приклади об’єктів макросвіту.3. Назвіть відомі вам об’єкти мікросвіту.4. Що називається наносвітом?
робота з комп’ютером
Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропонований в електронному додатку тест № 1.
§5. видатні вчені-фізики � Назвіть відомих вам фізиків.
Вивченняісторіїрозвиткуфізики,ознайомленняздіяльністютворцівцієїнаукибезумовносприяєглибшомурозуміннюзаконівфізики,їїпо-нятьітеорій.Звичайно,навітьперелічитивидатнихучених-фізиків,яківнеслисвійвкладурозвитокцієїнауки,щоналічуєбільшніждвітися-чіроків,неможливо.Томунаведенийнижчеперелік,безумовно,далеконеповний.
Аристотель(384–322рр.дон.е.),давньогрецькийучений,узагальниввідомінатойчасзнанняпроприроду.
Архімед(287–212рр.дон.е.),давньогрецькийфізикіматематик,від-кривзакониплаваннятілурідині.
ГалілеоГалілей(1564–1642),італійськийфізик,відкривзаконінер-ції.
ІсаакНьютон(1643–1727),англійськийфізикіматематик,творецькласичноїмеханіки,відкривзаконвсесвітньоготяжіння.
МаксвеллДжеймсКларк(1831–1879),англійськийфізик,створивтеоріюелектромагнітногополя.
-
1717 §5. Видатні вчені-фізики
АльбертЕйнштейн(1879–1955),народивсяуНімеччині,останнірокисвогожиттяпрацювавуСША,створивтеоріювідносності—сучаснуфі-зичнутеоріючасу,просторуігравітаційногополя.
ЕрнестРезерфорд(1871–1937),англійськийфізик,засновникядер-ноїфізики.
НільсБор(1885–1962),данськийфізик-теоретик,одинізтворцівсу-часноїквантовоїмеханіки.
ЛевЛандау(1908–1968),радянськийфізик-теоретик,у1932-1937рр.працювавуХаркові.Діапазоннауковоїдіяльностідоситьширокий—відфізикитвердоготіладотеоріїполяіядерноїфізики.
СергійКорольов(1906–1966),народивсяуЖитомирі,головнийкон-структоррадянськихракетно-космічнихсистем.
Архімед
Ісаак Ньютон
Аристотель
Джеймс Максвелл
Галілео Галілей
Альберт Ейнштейн
-
18 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
БорисПатон(нар.у1918р.),народивсявКиєві,дослідивпроцесиав-томатичногозварюваннятазварюванняувідкритомукосмосі,з1962р.—ПрезидентНаціональноїакадеміїнаукУкраїни.
Слідвідзначитирядукраїнськихфізиків,якимдовелосяпрацюватизакордоном.
ІванПулюй(1845–1918),народивсяум.Гримайлів,працювавуга-лузідослідженнягазорозряднихпроцесів,електротехнікитарентгенів-ськихпроменів.
Ернест Резерфорд
Іван Пулюй
Нільс Бор
Борис Патон
Лев Ландау
Олександр Смакула
-
1919 §6. Фізичні величини. Одиниці фізичних величин
ОлександрСмакула(1900–1983),народивсяус.Добриводи,видат-нийукраїнськийфізик,відомийсвоїмироботамивоптицітавивченнікристалів.
запитання для самоперевірки
1. Яких фізиків ви знаєте? В яких галузях науки вони працювали?2. Яких українських фізиків ви знаєте?
§6. Фізичні величини. одиниці фізичних величин
� Що називають температурою? � Що таке швидкість тіла?
1 Длятого,щобкількісноохарактеризуватифізичнеявище,необ-хідноввестипевніфізичнівеличини.
Будемоспостерігатизанагріваннямводиучайнику.Ступіньнагрітостіводихарактеризуєтьсяфізичноювеличиною,яканазиваєтьсятемпера-турою.Температураєзагальноюхарактеристикоюусіхявищ,пов’язанихзнагріваннямабоохолодженнямтіл,івкожномуконкретномувипадкувонамаєцілкомпевнезначення.
Рухтілхарактеризуєтьсяфізичноювеличиною,якуназиваютьшвид-кістю.Миговоримо,щоавтомобільрухаєтьсязішвидкістю60км/год,ве-лосипедист—зішвидкістю20км/год,тобтошвидкість,характеризуючирух,маєрізнізначеннядляавтомобіляівелосипедиста.
2 Деякіфізичнівеличинихарактеризуютьвластивостітіліречо-вин.УсітілапритягуютьсядоЗемлі.Величину,якахарактеризуєвлас-тивість тілпритягуватисядоЗемлі,називаютьмасоютіла.Маса тіламаєпевнезначення,вонорізнеурізнихтіл.Так,наприклад,масаяблу-ка100 г,масаавтомобіляАвтоЗАЗЛанос—1182кг,масаМісяця—7,35·1022кг.
-
20 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Отже,фізичнівеличиникількіснохарактеризуютьфізичніяви-щаівластивостітілтаречовин.
Щобувестифізичнувеличину,потрібнопершзавсевстановити,якеявищечивластивістьвонахарактеризує.
3 Фізичнівеличинимаютьпевнізначення.Підзначеннямфізич-ноївеличинирозуміютьдеякечислотаодиницюфізичноївеличини.
Наприклад,відомо,щодовжинастоластановить2м.Записуютьцетак:l=2м.Уцьомувиразі:l —умовнепозначеннядовжини,2—чис-ловезначеннядовжинистола,м(метр)—одиницядовжини,2м—зна-ченнядовжинистола.
Більшістьфізичнихвеличинмаютьпевніодиницівимірювання.УМіжнародній системі одиниць (скороченопишутьСІ— система
інтернаціональна)заосновнуодиницюдовжиниприйнятометр (1м).Заосновнуодиницюмасиприйнятокілограм (1кг).Основноюодини-цеючасуєсекунда (1с),основноюодиницеюсилиструмуєампер (1А).
4 Відвиборуодиницізалежитьчисловезначенняфізичноївеличи-ни,вонозмінюєтьсяпривикористаннііншоїодиниці.Наприклад,довжи-настоладорівнює2м,або200см.Числовізначенняфізичноївеличини(довжинистола)різні,оскількирізніодиниціцієївеличини.
Крімосновних,існуютькратніічастинніодиниці.Так,кратноюоди-ницеюдовжиниявляєтьсякілометр,ачастиннимиодиницями—деци-метр,сантиметр,міліметр.Кратніодиницімаси—тонна,центнер,ча-стинні—грам,міліграмтаінші.Щобпереходитивідодниходиницьдоінших,потрібнознатиспіввідношенняміжним.Так,
1м=100см=102см;1км=1000м=103м;1мм=0,001м=10—3м;1кг=1000г=103г;1мг=10–3г=10–6кг;
1год=3600с=3,6·103с.
-
2121 §7. Вимірювання фізичних величин
запитання для самоперевірки
1. Які фізичні величини характеризують наступні явища: а) охолодження повітря в кімнаті; б) рух автомобіля?
2. Які фізичні величини наведено в параграфі? Наведіть приклади відомих вам фі-зичних величин, що не вказані в тексті параграфа.
3. Назвіть одиниці довжини і часу, які не вказані в тексті параграфа.
завдання 2
1. Довжина кімнати 4 м. Виразіть її довжину в см; в дм.2. Маса автомобіля 2 т. Виразіть його масу в кг; в г.3. Учень виконав завдання за 1 год 20 хв. Виразіть цей час у хв; у с.4*. Об’єм води в акваріумі 5 л. Виразіть цей об’єм у м3; дм3; у см3.
робота з комп’ютером
Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.
§7. вимірювання фізичних величин � Що називають фізичною величиною? � Які вимірювальні прилади ви знаєте?
1 Джереломнашихзнаньпроприродуєспостереженняйекспери-менти.Підчаспроведенняфізичнихдослідівдоводитьсявимірюватинай-різноманітнішівеличини.
Наприклад,спостереженнятачисленніекспериментипоказують,щооб’ємтілазбільшуєтьсязпідвищеннямйоготемператури.Длятого,щоб
-
22 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
дізнатисяпроте,яксамеоб’ємтілазалежитьвідтемператури,потрібнопідчасдослідупроводитивимірюванняцихдвохвеличин.
2 Щоозначаєвимірятифізичнувеличину?Наприклад,ми хочемо вимірятидовжину олівця.Щобце зробити,
візьмемовідрізокзавдовжки1сміз’ясуємо,скількиразівцейвідрізокукладетьсянадовжиніолівця.Іншимисловами,мипорівняємодовжинуолівцяздовжиноювідрізка1см.
Щобвимірятипроміжокчасуміжпочаткомрухуавтомобіляійогозу-пинкою,потрібноз’ясувати,скількисекундміститьсявцьомупроміжку.Мипорівнюємоцейпроміжокчасузпроміжком,щодорівнює1с.
Такимчином,щобвимірятифізичнувеличину,потрібнопорів-нятиїїзоднорідноювеличиною,якуприйнятозаодиницю.
Урезультатівимірюваннявеличиниотримуютьїїзначення,вираже-неупевниходиницях.
3 Фізичнівеличинивимірюютьзадопомогоюспеціальнихприладів.Однимізнайпростішихвимірювальнихприла-дівєлінійка(рис.13).
Використовуючи її,можнавимірятидовжину,ширинуівисотутіла,тобтойоголінійнірозміри.
Фізичнимиприладами,яківамдобревідомі,єтакожсекундомір,задопомогоюякоговимірюютьчас(рис.14);вагиаботерези,якідаютьзмогувизначитимасутіла(рис.15).Приладом,задопомогоюякоговимірюютьоб’ємрідини,євимірювальнийциліндр—мензурка(рис.16).
4 Розглянемоприлади,зображенінарисунках13–16.Наприладахнанесеніштрихи,апорядздеякимиштрихамистоятьчисла.Штрихи і числа поряд з ними утворюють шкалу приладу.Зашкалоюприладувизначаютьзначеннявимірюваноївеличини.
Наприладі,крімшкали,позначаютьодиницювимірюваноївеличини.
Рис. 13
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9см
-
2323 §7. Вимірювання фізичних величин
5 Щеразпоглянемонашкалиприладів(див.рис.13–16).Миба-чимо,щочисластоятьлишебілядеякихштрихів,апорядізбільшістюштрихівчиселнемає.
Виникаєзапитання:якдізнатисяпрозначеннявимірюваноївеличи-ни,якщойогонеможнапрочитатибезпосередньонашкаліприладу?Дляцьогопотрібнознатицінуподілкишкали.
Цінаподілки—цезначеннянайменшоїподілки(відстаніміждвомаштрихами)шкаливимірювальногоприладу.
Щобвизначитицінуподілкишкалиприладу,необхіднопослідовновиконатинаступнідії.
1.Знайтирізницюміждвоманайближчимизначеннями,позначени-минашкаліприладу.
2.Знайтикількістьподілокміжцимизначеннями.3.Знайтицінуподілкишкалиприладу,поділивширізницюзначень
величининакількістьподілокміжцимизначеннями.Визначимоцінуподілкишкалилінійки(див.рис.13).Дляцього:1)знайдеморізницюдвохбудь-якихзначень,позначенихналінійці,
наприклад,6см–5см=1см;2)знайдемокількістьподілокшкалиміжцимизначеннями;вонадо-
рівнює2;3)знайдемозначенняоднієїподілки;дляцього1смподілимонадві
поділки:1см:2=0,5см.
Рис. 14
30
25
20
15
10
515
11
9 6
3
Рис. 15
14 5 6 732
Рис. 16
200
150
100
50
мл
-
24 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Отриманезначенняієціноюподілкишкалилінійки.Отже,цінапо-ділкистановить:
6 52
см см−=0,5см.
Тепер,знаючицінуподілкишкали,визначимозначеннявимірюваноївеличини—довжинибруска.Дляцього:
1) розмістимолівийкінець брускапротинульовоїподілкилінійки,знайдемонайближчийштрихпередправимкінцембруска,біляякогонанесенозначеннявимірюваноївеличини;вонодорівнює5см.
2)визначимокількістьподілок,розташованихміжцимзначеннямдов-жиниіправимкінцембруска;вонадорівнює1.
3)помножимоцінуподілкинакількістьподілок:0,5см·1=0,5см;
4)додамоотриманезначеннядо5см:5см+0,5см=5,5см.
Цеієзначеннявимірюваноївеличини,тобто,уцьомувипадкудовжи-набрускастановить5,5см.
запитання для самоперевірки
1. З якою метою проводять вимірювання в фізиці?2. Що означає виміряти фізичну величину? Поясніть на прикладі.3. Що називається шкалою вимірювального приладу?4. Що таке ціна поділки шкали приладу і як її можна визначити?
завдання 3
1. Визначте ціну поділки і покази приладів, зображених на рисунках 14–16. Одержані результати занесіть у таблицю № 1, перемалювавши її в зошит.
-
2525 §8. Точність вимірювань
Таблиця 1№п/п
Назва приладу
Вимірювана величина Цінаподілки
Значення величини
1 Секундомір
2 Ваги
3 Мензурка
2e. Визначте ціну поділки вашої лінійки. Виміряйте нею довжину олівця.3e. Виміряйте вдома довжину і ширину стола за допомогою вимірювальної стрічки
(побутового сантиметра), визначивши попередньо ціну поділки її шкали.4e. Визначте об’єм води в каструлі методом оцінювання1.5e. Виміряйте час витікання води з пляшки.
робота з комп’ютером
Вивчіть матеріал уроку і виконайте завдання, запропоновані в електронному до-датку до підручника.
§8. точність вимірювань � Що означає виміряти фізичну величину? � Що називають ціною поділки шкали вимірювального приладу? Як її визначити?
1 Привимірюванніфізичнихвеличинчастопотрібноодержатияко-могаточнішийрезультат,оскількивідцьогозалежитьобґрунтованістьвисновків,якіроблятьсязарезультатамипроведенихекспериментів.
З’ясуємо,відчогозалежитьточністьвимірювань.
1 Метод оцінювання використовують тоді, колиневимагається точневимірюваннявеличини.Восновіцьогометодулежитьпорівняннявеличини,щовизначається,звідомоювеличиною.Так,можнавизначитивисотуп’ятиповерховогобудинку,помножившивисотуодногоповерху(біля3м)на5.Отримаємоприблизно15м.
-
26 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Виміряємодовжинуодногоітогосамогобрусказадопомогоюдвохліні-йок(рис.17і18).Цінаподілкишкалипершоїлінійки1см,другої—1мм.
Значеннядовжинибруска,отриманезадопомогоюпершоїлінійки,до-рівнює4см,азадопомогоюдругої—41мм.Якщовикористатилінійкузіщеменшоюціноюподілкишкали,отримаємощеточнішийрезультат.Отже,точністьвимірюваньзалежитьвідціниподілкишкалиприладу.Чим менша ціна поділки, тим більша точність вимірювання.
Такимчином,фізичнувеличинунеможнавимірятиточно.Приїїви-мірюваннієневідворотнимипомилки,або,якговорять,похибкивимі-рювання.Похибкивиникаютьунаслідокнедосконалостівимірювальнихприладів,пов’язанихзособливостямиїхньоїконструкції.Вміруудоско-наленнявимірювальнихприладівпідвищуєтьсяточністьвимірювань.
Можнавважати,щопохибка вимірювань дорівнює половині ціни по-ділки шкали вимірювального приладу.Цюпохибкуназиваютьабсолютноюпохибкоювимірювань.
Підчасвикористаннявимірювальнихприладівпотрібнодотримува-тисяпевнихправил,щобневноситидодатковупохибку.Так,призніман-ніпоказівшкалаприладуповинназнаходитисяпрямопередочима;привимірюваннітемпературирідинитермометрнеможнавийматизнеї;підчасзважуваннятілпотрібнослідкувати,щобвагибулигоризонтальнорозташованими,чашівагбулисухими,іт.ін.
2 Якправильнозаписатирезультатвимірюваньзурахуваннямаб-солютноїпохибки?
Длявідповідінацезапитаннярозглянемоприклад.Виміряємодовжи-нустолаlзадопомогоюдемонстраційногометра,цінаподілкиякого1см.
Рис. 17
0 1 2 3 4 5 6см
Рис. 18
0 1 2 3 4 5 6см
-
2727 §8. Точність вимірювань
Нехайвонастановить231см.Абсолютнапохибкавимірюванняскладаєполовинуціниподілки,отже,вонадорівнює0,5см.Тодірезультатвимі-рюваннядовжинистолазапишетьсяувигляді:
l=(231,0±0,5)см.Цеозначає,щоістиннезначеннявимірюваноївеличинилежитьуме-
жах:230,5см≤l≤231,5см.
Начисловомупромені(рис.19)виділеноінтервал,вякомулежитьіс-тиннезначеннядовжинистола;ширинацьогоінтервалудорівнює1см.
Такимчином,якщозначенняфізичноївеличиниА,отриманеврезуль-татівимірювання,позначитичереза,абсолютнупохибкувимірюваннячерезΔа(Δ—великагрецькалітера«дельта»),торезультатвимірюван-нязапишетьсятак:
А=а±Δа.Зазначимо,щовимірюваннярозмірівмалихтілєзавданнямнезлег-
ких.Наприклад,якщовимірюватидіаметрпшонинизадопомогоюліній-кизціноюподілкиїїшкали1мм,тоабсолютнапохибкатакоговимірю-ваннябудеприблизнотакоюсамою,якідіаметрпшонини.
Длязменшенняпохибоквимірюванькористуютьсяметодомрядів.Дляцьоговкладаютьщільновряддекількапшонин(п)івимірюютьдовжину
ряду(L).Тодідіаметрпшониниd=Ln.Прицьомуабсолютнапохибкави-
мірюваннядіаметрапшонинидорівнюватимеабсолютнійпохибцівимі-рюваннялінійкою(0,5мм),поділенійнакількістьпшонинуряді.Отже,чимбільшакількістьмалихтілуряді,тимменшаабсолютнапохибкавимірювання,тобтоодержуєтьсяточнішийрезультат.
Рис. 19
230,5 231 231,5 l, см
-
28 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Для того,щоб узнати, наскільки великою є похибка вимірюванняукожномувипадку,обчислюютьвідносну похибку δа(δ—малагрець-калітера«дельта»).ВонадорівнюєвідношеннюабсолютноїпохибкиΔадозначенняафізичноївеличини,одержаноговрезультатівимірювання:
δa aa
= ⋅∆ 100%.
Відноснупохибкувиражаютьувідсотках.
запитання для самоперевірки
1e. Чи можна фізичну величину виміряти точно? Відповідь поясніть.2. Назвіть причини похибок при вимірюваннях.3. Як пов’язана точність вимірювань із ціною поділки шкали приладу?4. Як записати результат вимірювання з урахуванням похибки?5. У чому полягає метод рядів?6. Що таке відносна похибка?
завдання 4
1e. Виміряйте лінійкою довжину зошита і запишіть результат з урахуванням похибки вимірювання.
2. Запишіть покази приладів, зображених на рисунках 13–16, з урахуванням похи-бок вимірювань.
робота з комп’ютером
Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.
-
2929 §8. Точність вимірювань
Лабораторна робота № 1–2
Визначення ціни поділки вимірювального приладу. Вимірювання об’єму твердих тіл, рідин і сипких матеріалів
Мета роботи. Навчитися: 1) визначати ціну поділки приладу і знімати його по-кази; 2) проводити вимірювання за допомогою найпростіших вимірю-вальних засобів; 3) оформляти звіт про виконання лабораторної роботи.
Обладнання. 1. Лінійка. 2. Мензурка або мірний циліндр. 3. Фотографії шкал кімнатного і медичного термометрів. 4. Паперова стрічка завдовжки 15–20 см. 5. Брусок у формі паралелепіпеда або куба. 6. Склянка з во-дою. 7. Нитка. 8*. Невелике тіло неправильної форми.
Хід роботи1. Удома напередодні виконання роботи повторіть §7, §8 підручника й озна
йомтеся з вказівками до лабораторної роботи №1.2. Уважно розгляньте засоби вимірювань і обладнання до лабораторної
роботи. Вивчіть шкали лінійки, мензурки, термометрів та визначте ціну по-ділки кожного приладу; занесіть дані в таблицю.
-
30 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
№п/п
Вимірювальнийприлад
Одиницівимірювання
Межівимірювання
Цінаподілки
1 Лінійка
2 Кімнатнийтермометр
3 Медичнийтермометр
4 Мензурка
3. Ознайомтеся з інструкцією і визначте, як правильно знімати покази при-ладів. Коротко запишіть у зошит основні правила проведення вимірювань. За потреби звертайтеся за роз’ясненнями до вчителя.
4. Виготовіть з паперу мірну стрічку з ціною поділки 2 мм і за допомогою неї виміряйте довжину олівця й авторучки. Занесіть результати вимірювань у таблицю.
№п/п Вимірюванавеличина Показизасобувимірювання
1 Довжинаолівця2 Довжинаавторучки
5. Проведіть вимірювання об’єму води за допомогою мензурки (або мір-ного циліндра), провівши три досліди.
Дослід 1. Налийте у мензурку певну кількість води (більше половини об’є-му) і визначте її об’єм V1.
Дослід 2. Відлийте з мензурки 1020 мл води і виміряйте об’єм води V2, що залишилася у мензурці.
Дослід 3. Долийте у мензурку 1050 мл води і виміряйте її об’єм V3. Дані занесіть у таблицю.
Об’ємводиумензурціV1 V2 V3
6. Визначте об’єм бруска. Для цього налийте у мензурку певну кількість води і виміряйте її об’єм V1. Потім прикріпіть брусок до нитки і повністю за-нурте його у воду. Визначте, який об’єм V2 займають вода і брусок разом.
-
3131 §8. Точність вимірювань
Шуканий об’єм бруска дорівнює V = V2 – V1. Дані вимірювань занесіть у та-блицю, виразивши об’єм у різних одиницях.
Вимірюванавеличина Об’ємбруска(V = V2 – V1)V1 V2 см3 мм3 дм3 м3
7. Знайдіть об’єм бруска V за відомою вам математичною формулою, ви-мірявши лінійкою його довжину (l), ширину (b) і висоту (h): V = l · b · h. На основі даних вимірювань і розрахунків заповніть відповідну таблицю.
Вимірюванавеличина Об’ємбруска(V = l · b · h)l b h см3 мм3 дм3 м3
8. Порівняйте значення об’єму бруска, знайденого за допомогою мензур-ки, і його об’єму, обчисленого за математичною формулою. Поясніть причи-ну можливої розбіжності у результатах.
9*. Додаткове завдання. Визначте об’єм тіла неправильної форми за до-помогою мензурки. Дані занесіть у таблицю.
Об’ємV1водидозанурення
Об’ємV2водипіслязанурення
Об’ємтілаV = V2 – V1
10. Вимірювання об’єму сипких речовин за допомогою мензурки. Насипте у мензурку невелику кількість сипучої речовини (пісок або гречка).Легкими потрушуваннями мензурки встановіть поверхню сипкої речовини
горизонтальною. За шкалою мензурки (вимірювального циліндра) визначте об’єм сипкої
речовини, що знаходиться в ній. Результат запишіть із врахуванням похибки вимірювання V = V ± ∆V = ______________.
10. Зробіть висновки.
-
32 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Лабораторна робота № 3
Визначення розмірів малих тіл різними способамиМета роботи. 1. Ознайомитися з методами вимірювання розмірів малих тіл.
2. Навчитися визначати лінійні розміри малих тіл, якщо ці розміри менші за ціну поділки шкали приладу.
Обладнання. 1. Лінійка. 2. Мензурка. 3. Посудина з водою. 4. Швацька нитка або тонка дротина. 5. Набір тіл малих розмірів (горох, пшоно, дріб). 6. Олівець. 7*. Мікрофотографія.
Хід роботи1. Удома напередодні виконання роботи повторіть §7, §8 підручника й озна
йомтеся з вказівками до лабораторної роботи № 2.2. З’ясуйте, у чому полягає метод рядів, який використовують при вимірю-
ванні різних характеристик малих тіл (діаметра, об’єму, маси тощо).3. Скориставшись методом рядів, виміряйте за допомогою звичайної лі-
нійки з міліметровими поділками діаметр горошини, пшонини і мисливської дробини. Результати вимірювань занесіть у таблицю.
-
3333 §8. Точність вимірювань
№п/п Назвамалоготіла
ДовжинаL ряду
Кількістьn частинок уряду
Діаметр
l Ln
=
1 Горошина2 Пшонина3 Дробина
4. Визначте товщину нитки (дротини), щільно намотавши її на олівець в один шар. Результати вимірювань занесіть у таблицю.
ДовжинаL ряду Кількістьn витківТовщинанитки
l Ln
=
5. За допомогою мензурки визначте середній об’єм однієї мисливської дробини. Для цього налийте з посудини воду в мензурку і визначте об’єм V1 цієї води. Тоді обережно вкиньте у мензурку 5–10 дробин та визначте об’єм V2 води і дробин. Дані вимірювань занесіть у таблицю. Проведіть відповідні обчислення. Дослід повторіть 2–3 рази з різною кількістю дробин.
№п/п
Початковийоб’ємводи умензурці
V1
Об’ємводи ідробу
V2
Об’ємдробуV2– V1
Кількістьдробин
n
Середнійоб’ємоднієїдробини
V V Vn
=−2 1
123
6*. Додаткове завдання. Якщо є мікрофотографія, то розгляньте її. З’ясуйте, що на ній зображено та при якому збільшенні було зроблено знімок. Визначте реальний розмір частинки. Дані вимірювань занесіть у таблицю.
-
34 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Назвамал
оготіла
(части
нки)
Довжин
аL ря
ду
Кількістьn
ча
стин
окуряд
у
Діаметрча
стин
ки
нафотогра
фії
lL n
=
Збільш
ення
N при
фотогра
фуван
ні
Реаль
нийро
змір
частин
ки
ll N
0=
7. Зробіть висновки.
Домашнє завдання
Користуючись лінійкою з міліметровими поділками, виміряйте товщину аркуша паперу, з якого виготовлено підручник фізики.
§9. зв’язок між фізичними величинами.Фізичні теорії
� Що називають фізичною величиною? � Наведіть приклади взаємозв’язку фізичних величин.
1 Яквизнаєте,дляописуфізичнихявищтавластивостейтіліре-човинвикористовуютьфізичнівеличини.
Проводячиексперименти,ученіпомітили,щовеличини,якіхаракте-ризуютьоднеітесамеявище,взаємнопов’язані.
Наприклад,призмінітемпературитілїхніоб’ємідовжинатакожзмі-нюються.Вонизбільшуютьсявнаслідокпідвищеннятемпературиізмен-шуютьсязїїзниженням.Температураводивчайникупринагріванніза-лежитьвідчасунагрівання.
-
3535 §9. Зв’язок між фізичними величинами.Фізичні теорії
2 Щобзробитивисновокпроте,щовзаємозв’язокміжвеличинаминевипадковий,йогосправедливістьперевіряютьдлябагатьохподібнихявищ.
Якщозв’язкиміжвеличинами,щохарактеризуютьявище,виявляють-сяпостійно,тоїхназиваютьфізичнимизаконами.
Існуютьфізичнізакони,щостосуютьсявідношеннятількипевнихфізич-нихявищ.Наприклад,існуютьзакони,якіописуютьмеханічніявища,абозакони,якимпідлягаютьтепловіявища.Окрімцього,існуютьбільшзагаль-нізакони,якісправедливідляусіхфізичнихявищ.Сукупністьявищ,якіописуютьсязаконами,визначаєтьсямежамиїхньоїзастосовності.
Звичайно,фізичнийзаконзаписуютьувиглядіформули.
3 Пізнаннянавколишньогосвітубулобнеповним,якбилюдитіль-киспостерігалийописувалиявища,установлювализакони.Потрібнощейумітипояснюватиявищаприроди.Людина,вивчаючиприроду,завждипрагневідповістинетількиназапитання«Щовідбувається?»,алейназапитання«Чомутаквідбувається?».
Відповідьназапитання«Чомувідбуваєтьсятечиіншеявище?»мож-наодержатизадопомогоютеоретичнихзнань,якієосновоюфізичноїтеорії.Так,механічніявища,наприклад,характеррухутранспортнихзасобівчисупутниківЗемлі,пояснюютьтеорією,яканазиваєтьсямехані-кою.Пояснити,чомутілазанагріваннярозширюються,чомунагріваєтьсяложка,опущенавсклянкузгарячимчаєм,даєзмогумолекулярно-кіне-тична теорія будови речовини.Існуютьтеорії,щопояснюютьелектрич-ні,оптичніімагнітніявища.
Такимчином,фізичні явища—механічні, теплові, електричні таінші—пояснюютьсявідповіднимифізичнимитеоріями.Теоріяміститьзагальні,систематизованізнанняпрофізичніявища.
Теоріядає змогунетількипояснити,чомувідбуваєтьсяявище,алейпередбачитийогоперебіг.
-
36 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
запитання для самоперевірки
1. Що виражає фізичний закон?2. Чи можна вважати фізичним законом зв’язки між величинами, які не повторю-
ються в експериментах?3. Яка роль фізичної теорії?4. Які явища пояснює механіка?
§10. початкові відомості про будову речовини. атоми й молекули
� Якщо шматок крейди розламати навпіл, отримані уламки ще раз роз-ламати і т.д., то чи існує межа поділу?
� Як ви вважаєте, чи існують проміжки між частинками, з яких склада-ються різні тіла?
1 Існуєбагатоявищприроди,якіможнапояснитийзрозумітилишезнаючибудовуречовини.
Питанняпробудовуречовиницікавиловченихщевстародавнічаси.Так,уVст.дон.е.давньогрецькийученийДемокріт(460–370рр.дон.е.)висловивдумкупроте,щоречовинаскладаєтьсязневидимихнайдрібні-
Демокріт Епікур Лукрецій Кар
-
3737 §10. Початкові відомості про будову речовини. Атоми й молекули
шихчастинок,розділенихпевнимипроміжками.Цюнайменшучастинкуречовинивінназваватомом.Слово«атом»—грецьке,щоозначає«непо-дільний».ІншийдавньогрецькийученийЕпікур(341–270рр.дон.е.)далірозвинувідеїДемокріта.Вінуважав,щоатомибезперервнорухаютьсяістикаютьсяміжсобою.ПоглядиДемокрітатаЕпікурабуливикладеніупоеміримськогофілософаіпоетаЛукреціяКара«Проприродуречей».Алездогадкицихученихневідразуперетворилисявнауковутеорію.
Босправедливістьтієїчиіншоїгіпотезимігпідтвердитилишеекспе-римент,якийутідалекічасипровестибулонеможливо.
ТомуідеїДемокрітатаЕпікуранабагатостолітьбулизабуті.ДонихповернулисялишевXVII–XVIIIст.,колибуластворенатеоріягазівібулизробленііншівідкриттявнауці.
2 Атомизасвоїмирозміраминастількималі,щопобачитиїхнео-зброєнимокомінавітьзадопомогоюнайкращогооптичногомікроскопанеможливо.Встановлено,щоатомимаютьрозмірприблизно10–10м,або0,0000000001м.Щобуявитицейрозмір,розглянемоатоміпорядзнимгоріх.Якщоуявнозбільшитиціоб’єктитак,щобатоммавтакийсамийрозмір,якгоріх,тогоріхбудерозміром,якЗемля.
Зокремихатомівскладаютьсярізніхімічніеле-менти:Гідроген,Оксиген,Ураніт.д.Насьогоднівідомобільше110різниххімічнихелементів;їхніатомивідрізняютьсяміжсобоюрозмірами,масоютаіншимивластивостями.Зацієюознакоюросій-ськийхімікД.Менделєєв(1834–1907)склавпе-ріодичнусистемухімічнихелементів.
Атом—ценайменшачастинкахімічногоелемента,яканеділитьсяпідчасхімічнихреакційізберігаєйоговластивості.Останнєозначає,щоколивзятикраплюртутііокремоатомМеркурію,товонибудутьповодитисебеоднаковоурізниххімічнихреакціях.
Дмитро Менделєєв
-
38 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
Атомиможутьсполучатисяумолекули.«Молекула»—латинськеслово,означає«маленькамаса».Молекулоюназиваютьнайменшучастинкуречовини,яказберігаєусіїїхімічнівластивості.Розумітицеслідтак.Наприклад,візьмемокрейду—речовину,молекулиякоїскладаютьсязодногоатомаКальцію,одногоатомаКарбонутатрьохатомівОксигену(CaCO3).Доскладумолекулибензолувходять6атомівКарбонуі6ато-мівГідрогену(рис.20).Молекуливітамінів,білківскладаютьсязсотеньтисячімільйоніврізнихатомів.
3 Численніексперименти ітеоретичніміркуванняпоказали,щоатомиімолекулиєнайдрібнішимичастинками,зякихскладаєтьсяре-човина.Дрібнішихчастинок,якібвизначалихімічнівластивостіречо-вин,неіснує.ПротенапочаткуХХст.буловстановлено,щоатомтежмаєскладнуструктуру:уцентріатомазнаходитьсяатомнеядро,навколоякогорухаютьсяелектрони.РозрахункианглійськогофізикаЕрнестаРезерфордапоказали,щорозмірядраатомаприблизноустотисячразівменшийвідрозміруатома.Тобто,якщорозміриатомазбільшитидороз-мірівбудинку,тоядробулобмаковимзерняткомуцьомубудинку.Ядроатома,усвоючергу,складаєтьсязчастинок,якіназиваютьсяпротона-миінейтронами,аостанніскладаютьсязкварків.Чикваркиужеємежеюподілуічивонискладаютьсязякихосьструктурнихчастинок—насьогодніневідомо.
Атом,якийвтративабоприєднаводинабодекількаелектронів,нази-ваєтьсяйоном.Так,металискладаютьсязйонів,якіколиваютьсявід-
С
H
СO
Ca
Рис. 20
-
3939 §10. Початкові відомості про будову речовини. Атоми й молекули
носнодеякихположеньрівноваги—вузлівкристалічноїрешітки—тавільнихелектронів,щохаотичнорухаються,утворюючиелектроннийгаз.
запитання для самоперевірки
1. Чи існує межа поділу речовини?2. Що таке атом?3. Які приблизно розміри атомів?4. Що називають молекулою?5. Чи можна поділити атом на дрібніші частинки у ході хімічної реакції? А — моле-
кулу?6. З яких атомів складається молекула води; бензолу?7. Чи можете ви навести порівняння, що дає змогу уявити розмір атома?8. Чому різні речовини — вода, мідь, скло — здаються нам суцільними?9. До яких пір буде розтікатися крапля олії, поміщена на поверхню води у широкій
посудині? Відповідь обґрунтуйте.
завдання 5
1e*. Як, знаючи об’єм краплі олії, визначити розмір молекули олії? Проведіть відпо-відний експеримент.
2. Скільки приблизно атомів уміщається на відрізку завдовжки 1 м, якщо їх розта-шувати впритул один до одного?
-
40 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання
§11*. основні положення молекулярно- кінетичної теорії та їхнє дослідне обґрунтування
� Як ви думаєте, чи можна побачити атоми речовини?
Молекулярно-кінетичнатеорія—цесучасневченняпробудовуівла-стивостірізнихречовин.Восновіцієїтеоріїлежатьтриосновніположення:
1)усітіласкладаютьсяздрібнихчастинок—атомівтамолекул;2)атомитамолекулиперебуваютьубезперервномубезладному(хао-
тичному)русі;3)міжатомамитамолекуламидіютьсилипритяганнятавідштовху-
вання.Нижче будутьрозглянуті експериментальніпідтвердженняцихпо-
ложень.
1 Ниніуженіхтонесумніваєтьсявіснуванніатомівтамолекул.У70-хрокахХХст.задопомогоюспеціальногоеле�