Что такое механика. Классическая механика Ньютона и границы ее применимости.

Урок 1. Что такое механика. Классическая механика Ньютона и границы ее применимости.

Образовательно-развивающиеся цели урока:

o        выяснить роль физики в современном мире;

o        сформулировать понятие о научном методе познания природы,

o        обосновать необходимость введения физических моделей и физических величин,

o        дать представление о классической механике Ньютона и границах ее применимости.

Воспитательные цели: раскрыть систему взглядов на мир, научить строить модели процессов и объектов, находить закономерности колебательных процессов и влияние условий на характер протекания физических явлений.

План:

1) Организационный момент. Актуализация знаний.

2) Изучение нового материала.

3) Закрепление изученного. Итог урока.

Тип урока: объяснение нового материала.

Ход урока:

1)Организационный момент.

Объявление темы и цели урока.

2)Изучение нового материала

Физика - Наука, изучающая общие свойства материального мира, свойства и строение материи, формы ее движения и изменения.

Материя - физическое понятие, связанное с любыми объектами, существующими в природе, о которых можно судить благодаря ощущениям. Физика описывает материю как нечто, существующее в пространстве и во времени; либо как нечто, само задающее свойства пространства и времени. Изменения во времени, происходящие с различными формами материи, составляют физические явления. Основной задачей физики является описание свойств тех или иных видов материи.

Выделим среди великого множества процессов, происходящих в природе, круг явлений, которые изучает механика.
Первое, что бросается в глаза при наблюдении окружающего нас мира, — это его изменчивость.

Мир не является застывшим, статичным. Изменения в нем весьма разнообразны. Но если спросить вас, какие изменения вы замечаете чаще всего, то ответ, пожалуй, будет однозначным: меняется положение предметов (или тел, как говорят физики) относительно земли и относительно друг друга с течением времени. Бежит ли собака или мчится автомобиль — с ними происходит один и тот же процесс: их положение относительно земли меняется с течением времени. Они перемещаются. То же самое происходит с листьями деревьев в ветреную погоду, с падающими каплями дождя, с плывущими в небе облаками.

Конечно, не любые изменения состоят в перемещении тел. Так, например, при охлаждении вода замерзает, превращается в лед. Но наиболее часто встречающиеся вокруг нас изменения — это изменения положения тел относительно друг друга.

Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени называется механическим движением.

Определение механического движения выглядит просто, но простота эта обманчива. Прочтите определение еще раз и подумайте, все ли слова вам ясны: «пространство», «время», «относительно других тел». Скорее всего, эти слова требуют пояснения.

Пространство и время — наиболее общие понятия физики и... наименее ясные. Исчерпывающих сведений о пространстве и времени мы не имеем. Но и те результаты, которые получены сегодня, изложить в самом начале изучения физики невозможно.

На первых порах нам вполне достаточно уметь измерять расстояние между двумя точками пространства с помощью линейки и интервалы времени с помощью часов.

Линейка и часы — важнейшие приспособления для измерений в механике, да и в быту. С расстояниями и интервалами времени приходится иметь дело при изучении всех школьных предметов (проверьте!).
относительно других тел»

Если эта часть определения механического движения ускользнула от вашего внимания, то вы рискуете не понять самого главного. Вот пример. В купе вагона на столике лежит яблоко. Попросим двух наблюдателей (пассажира и провожающего) ответить во время отправления поезда на вопрос: движется ли яблоко?

Наблюдатели оценивают положение яблока каждый по отношению к себе. Пассажир видит, что яблоко от него на расстоянии 1 м и расстояние это сохраняется с течением времени. Провожающий на перроне видит, как с течением времени расстояние от него до яблока растет.
Пассажир: «Яблоко не совершает механического движения, оно неподвижно».
Провожающий: «Яблоко движется».

Итак, одно и то же тело одновременно и движется и не движется. Возможно ли такое? Согласно определению механического движения именно так и есть.

Любые изменения в природе подчиняются определенным законам. Движение тел описывается законами механики. Различие законов природы и юридических законов состоит, прежде всего в том, что законы природы не изобретаются людьми, а открываются в процессе исследования окружающего мира. Если юридические законы могут быть нарушены или отменены, то нарушить или отменить законы природы не может никто!

Механика — наука об общих законах движения тел.

Механическим движением называется перемещение
тел в пространстве относительно друг друга с течением времени.

Как и все законы физики, законы механики не абсолютно точны.
Законы механики были сформулированы великим английским ученым Исааком Ньютоном. На могильной плите в Вест-минстерском аббатстве в Лондоне высечены знаменательные слова:

Здесь покоится 
   Сэр Исаак Ньютон,
   Который почти божественной силой своего ума 
   Впервые объяснил
   С помощью своего математического метода
   Движения и формы планет,
   Пути комет, приливы и отливы океана.
   Он первый исследовал разнообразие световых лучей
   И проистекающие отсюда особенности цветов,
   Которых до того времени никто даже не подозревал.
   Прилежный, проницательный и верный истолкователь
   Природы, древностей и Священного Писания.
   Он прославил - в своем учении всемогущего Творца.
   Требуемую Евангелием простоту он доказал своей жизнью.
   Пусть смертные радуются, что в их среде 
   Жило такое украшение человеческого рода. 
   Родился 25 декабря 1642 г. 
   Умер 20 марта 1727 г.

Исаак Ньютон (1642—1727) — гениальный английский физик и математик, один из величайших ученых в истории человечества.

Ньютон сформулировал основные законы и понятия механики и открыл закон всемирного тяготения. Он разработал также теорию движения небесных тел и впервые объяснил происхождение приливов и отливов в океане. В оптике Ньютон открыл явление разложения белого света на цвета, объяснил происхождение цветов и др. Разработав метод математического исследования природы, Ньютон повлиял на все последующее развитие физики.

На протяжении многих лет ученые были уверены, что единственными основными (фундаментальными) законами природы являются законы механики Ньютона. Все богатство и многообразие мира считали результатом различий в движении первичных частиц, слагающих все тела Вселенной. Однако простая механическая картина мира оказалась несостоятельной. При исследовании электромагнитных явлений было доказано, что они не подчиняются законам Ньютона. Другой великий английский физик Джеймс Клерк Максвелл открыл новый тип фундаментальных законов. Это законы поведения электромагнитного поля, не сводимые к законам Ньютона.
Было выяснено также, что законы Ньютона, как и любые другие законы природы, не являются абсолютно точными. Они хорошо описывают движение больших тел, если их скорость мала по сравнению со скоростью света в вакууме. Механика, основанная на законах Ньютона, называется классической механикой.

Для микроскопических частиц справедливы, как правило, законы квантовой механики. При движениях со скоростями, близкими к скорости света, тела обнаруживают свойства, о существовании которых Ньютон не подозревал.
Окружающие нас тела достаточно велики и движутся сравнительно медленно. Поэтому их движение подчиняется законам Ньютона. Таким образом, область применения классической механики очень обширна. И в этой области человечество всегда будет пользоваться для описания движения тел законами Ньютона.

3) Закрепление изученного. Итог урока.

Упражнения и вопросы для повторения:

1.                 что такое физика?

2.                 Что такое материя?

3.                 В чем заключается основная задача физики?

4.                 Что такое механическое движение? Примеры

5.                 В чем отличие юридических законов и законов природы?

6.                 Кто такой Исаак Ньютон и в чем его заслуга?

7.                 Кто такой Джеймс Клерк Максвелл и в чем его заслуга?

4) Домашнее задание: § 1,2 конспект

Скачано с www.znanio.ru