Физика что это разделы физики в школе
Разделы физики
Как и во всех научных дисциплинах, в физике выделяют ряд разделов, каждый из которых специализируется на отдельной области исследований. Но в отличие от других научных дисциплин, в физике происходит разделение на две большие группы — современная физика и классическая.
Вполне очевидно, что разделы классической физики сформировались задолго до разделов современной физики. В большинстве других научных дисциплин старые идеи по мере развития сменяются новыми, однако современная физика основывается на совершенно иных законах и принципах, в корне отличных от законов ее классического компаньона. И при этом оба раздела — и классический, и современный — остаются правильными, каждый в своей сфере исследований.
Классическая физика
Это так называемая физика «старой школы». Она имеет дело с явлениями привычного для нас масштаба и исследует движение тел, перенос энергии в экспериментальных и промышленных установках. Также в область классической физики входят темы электричества и звуковых колебаний. В конце XIX века бытовало убеждение, что классическим теориям по силам разрешить все загадки, которые предлагает природа. Но к 1910 году это положение пошатнулось, причем благодаря сторонникам современных физических теорий.
Классическая механика
Классическая механика изучает движение тел различной массы под воздействием приложенных сил.
Статистическая механика
Статистическая механика развивает математические методы, позволяющие моделировать движение невидимых молекул и атомов.
Электромагнитизм
Теория электромагнетизма изучает поведение электрических зарядов, электроток, магнетизм и спектр электромагнитного излучения, включающий в себя видимый свет, радиоволны и рентгеновское излучение.
Акустика
Акустика изучает распространение в различных физических средах звуковых волн.
Оптика
Оптика изучает природу света и поведение световых лучей в различных средах.
Термодинамика
Термодинамика исследует распространение тепла в различных материалах и превращение одних видов энергии в другие.
Материаловедение
Материаловедение отвечает на вопрос, почему различные материалы имеют разные свойства.
Современная физика
В начале XX века началось становление современной физики, поскольку многие классические теории стали давать сбой при применении их к сверхбольшим и сверхмалым масштабам. Так, в масштабе микромира даже небольшие расхождения оказывались огромными. А современная теория относительности разрабатывалась специально для того, чтобы связать пространство и время в масштабах макромира, поскольку квантовая теория «работает» лишь в масштабах микромира. Одной из самых больших надежд физики XXI века может стать единая теория, которая объединит эти две теории.
Теория относительности
Теория относительности объясняет, как движущаяся масса взаимодействует с пространством и временем.
Квантовая механика
Квантовая механика изучает физические явления на уровне самых мелких субатомных частиц.
Ядерная физика
Ядерная физика исследует структуру и поведение атома.
Физика конденсированных сред
Физика конденсированных сред рассматривает твердые тела и жидкости с точки зрения того, как атомы и молекулы взаимодействуют друг с другом на квантовом уровне.
Физика элементарных частиц
Этот раздел физики описывает поведение фундаментальных частиц, составляющих материю нашего мира, и силы взаимодействия этих частиц друг с другом.
Астрофизика и космология
Эти разделы физики имеют общие моменты с астрономией. На основе достижений ядерной физики и других теорий современной физики они объясняют эволюцию звезд и формирование Вселенной.
Основные разделы физики
Многовековая история человечества, взгляды и гипотезы ученых, постоянные исследования привели к тому, что почти все природные явления сейчас можно пояснить с точки зрения физики. В этой науке выделяют несколько основных разделов, каждый из которых описывает определенные процессы макро- и микромира.
Основные разделы
Термодинамика изучает тепловые состояния макросистем. Ключевые понятия этого раздела: энтропия, энергия Гиббса, энтальпия, температура, свободная энергия.
Разделы механики
Основные разделы физики принято подразделять на собственные разделы. Например, в механике выделяют классическую и релятивистскую. Классическая механика обязана своим становлением Исааку Ньютону, гениальному английскому ученому, автору трех основных законов динамики. Важную роль также сыграли исследования Галилея. Классическая механика рассматривает взаимодействие тел при движении со скоростями, намного меньшими, чем скорость света.
Акустикой назван раздел физики, изучающий звуковые волны, а также упругие колебания различных частот.
В физике сплошных сред принято выделять гидродинамику и аэростатику. Это разделы физики, посвященные законам движения жидкостей и газов соответственно. А также выделяют физику плазмы и теорию упругости.
Релятивистская механика рассматривает движение тел, движущихся со скоростями, почти равными скорости света. Рождение релятивистской механики неразрывно связано с именем Альберта Эйнштейна, создателя СТО и ОТО.
Молекулярная физика
Молекулярной физикой называют раздел физики, занимающийся исследованием молекулярной структуры вещества. В курсе молекулярной физики изучаются законы идеального газа. Здесь же изучается уравнение Менделеева-Клапейрона, молекулярно-кинетическая теория.
Электромагнетизм
Оптика
Еще в Средние века люди заинтересовались поиском научного пояснения оптических явлений. Разделы физики, созданные для этого: геометрическая, волновая, классическая и рентгеновская оптика.
Существенный вклад в развитие оптики внес Исаак Ньютон. Его труд «Оптика», изданный в 1704 году, стал ключом к дальнейшему развитию геометрической оптики.
Квантовая механика
Разделы физики
Значение физики в современном мире
Физика — это наука о наиболее общих законах природы, о материи, ее структуре, движении и правилах трансформации.
Многими исследователями физика считается фундаментальной отраслью знаний, так как иные научные дисциплины, такие как биология, география или химия, описывают конкретные материальные системы, их структуру и динамику, опираясь при этом на физические законы. Например, химические свойства атомов определяются их физическими характеристиками.
Важность физики для современного мира невозможно переоценить. Открытия в этой области науки существенно преобразили повседневную жизнь людей практически в каждом уголке планеты. Приведем несколько примеров:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Однако следует помнить, что с физикой же связаны и некоторые вопросы и явления, которые привлекают внимание и беспокойство общественности, к примеру, утилизация радиоактивных отходов или эксплуатация атомных электростанций.
Экспериментальная и теоретическая физика
Экспериментальная физика — это способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально приготовленных условиях.
Роль эксперимента в изучении окружающего нас мира была признана не сразу, а лишь начиная со времен Галилея и его последователей. До этого в науке превалировал иной подход, которому учили в Древней Греции: более надежными данными считались такие, которые получены путем размышления, в то время как реальными опытами можно было пренебречь.
Экспериментальная физика тесно связана с теоретической: негативные результаты эксперимента сообщают о неприменимости физической теории к нашему миру. Однако согласие эксперимента с теорией не говорит о верности и корректности последней.
Кроме того, экспериментальная физика должна включать в себя исключительно описание результатов, но не их интерпретацию, однако на практике это невозможно. Это происходит потому, что теоретическая физика обеспечивает исследователей знанием, как ведут себя все элементы экспериментальной установки.
Теоретическая физика — это такой способ познания природы, в котором широко используется создание теоретических (в первую очередь математических) моделей явлений и сопоставление их с реальностью, а также объяснение последней.
В основе методологии данного раздела физической науки лежит аксиома о том, что по какой-либо причине описание природных явлений и процессов посредством построения математических моделей высокоэффективно.
Конечным результатом теоретической физики является физическая теория с определенным содержанием.
Признаки физической теории:
Структура физической теории:
Дополнительные, но крайне желательные элементы физической теории:
Прикладная физика
Прикладная физика — это комплекс научных дисциплин, разделов и направлений физики, в качестве цели которых выступает решение физических проблем для конкретных технологических и практических применений.
Необходимо отметить, что прикладная физика основывается на данных теоретической, так как основывается на основополагающих понятиях и законах. Поэтому, как и в случае с экспериментальным разделом, мы можем наблюдать тесную связь между ними.
Ввиду того, что физика — это фундаментальная наука, которая описывает все аспекты нашего мира, исследования в прикладной области зачастую междисциплинарные.
Основные разделы физики: что они изучают
Основные группы разделов:
Макроскопическая физика изучает явления и законы мира, в котором размеры объектов сопоставимы с размером человеческого тела.
Микроскопическая физика исследует «микромир», в котором объекты во много раз меньше человека.
Междисциплинарные разделы (список основных отраслей):
Разделы физики
Вы будете перенаправлены на Автор24
Физика – это область естествознания, это наука о простейших и наиболее общих природных законах, о материи, ее движении и структуре. В основе всего естествознания лежат законы физики.
Предмет и значение физики в современном мире
Физика – это наука о естествознании, в общем смысле слова является частью природоведения. Предметом ее изучения является материя, в виде полей и вещества, а также общие формы ее движения. Также к предмету изучения физики можно отнести фундаментальные природные взаимодействия, которые управляют движением материи.
Общими для всех материальных систем являются некоторые закономерности, которые называются физическими законами. Часто физику называют фундаментальной наукой, поскольку иные естественные науки (биология, химия, геология) описывают только конкретные классы материальных систем, которые подчиняются физическим законам.
Предмет изучения химии – атомы, вещества, что состоят из них, а также превращение одних веществ в другие. Химические свойства любого вещества определяются физическими свойствами молекул и атомов, которые описываются в таких разделах физики, как электромагнетизм, термодинамика и квантовая физика.
Физика тесно связывается с математикой, поскольку она представляет механизм, при помощи которого физические законы могут формулироваться максимально точно. Все физические законы практически всегда формулируются в виде уравнений. Причем в данном случае используются наиболее сложные разделы математики, нежели в других науках. И наоборот, потребностями физической науки стимулировалось развитие большинства областей математики.
Готовые работы на аналогичную тему
Значение физики в современном мире очень велико. Все, чем отличается нынешнее общество от общества прошлых столетий, возникло в результате применения физических открытий.
Исследования в сфере электромагнетизма привели к возникновению стационарных и мобильных телефонов. Благодаря открытиям термодинамики получилось создать автомобиль, а развитие электроники спровоцировало возникновение компьютерной техники. Фотоника дает возможность создать принципиально новые компьютеры и фотонную технику, которые стремительно замещают современную электронную технику и приспособления. А развитие газодинамики дало рождение самолетам и вертолетам.
Знание физических процессов, которые постоянно происходят в природе, углубляются и расширяются. Большая часть новых и современных открытий получает технико-экономическое применение, зачастую в промышленности.
Перед современными исследователями регулярно возникают новые задачи и загадки – всплывают явления, для объяснения которых необходимо разрабатывать новые физические теории. Несмотря на большой опыт приобретенных знаний, современная физика еще далека от того, чтобы объяснить все природные явления.
Общие научные основы методов физики разрабатываются в методологии науки и в теории познания.
Экспериментальная и теоретическая физика
В своей основе физика является экспериментальной наукой: все ее теории и законы опираются и основаны на опытных данных. Но, несмотря на это, именно новые теории – основная причина проведения новых экспериментов, в результате осуществления которых лежат новые открытия. Поэтому принято различать теоретическую и экспериментальную физику.
В основе экспериментальной физики лежит исследование явлений природы в тех условиях, которые были подготовлены заранее. В задачи данного вида физики входит обнаружение явлений, которые не были известны ранее, а также опровержение или подтверждение физических теорий. В физике большинство достижений были сделаны благодаря экспериментальному обнаружению физических явлений, которые не описываются существующими теориями.
Экспериментальное изучение фотографического эффекта стало одной из предпосылок создания квантовой механики.
Хотя научным рождением квантовой механики считается появление гипотезы Планка, который выдвинул ее для разрешения ультрафиолетовой катастрофы, что была парадоксом классической теоретической физикой излучения.
Задачами теоретической физики являются формулировка общих природных законов, объяснение их на основе различных природных явлений, а также прогнозирование неизведанных до сих пор процессов. Достоверность физической теории можно проверить экспериментально: если его результаты совпадают с прогнозами теории, то она считается адекватной и точно описывающей конкретное явление. При изучении каждого явления или процесса одинаково важны и теоретическая, и экспериментальная физика.
Прикладная физика
Физика с самого своего рождения имела огромное прикладное значение, она развивалась вместе с механизмами, машинами, которые человечество использовало для своих нужд. Физика часто применяется в инженерных науках, большинство физиков были изобретателями. Механика, как раздел физики, была тесно связана с сопротивлением материалов и с теоретической механикой, как с главными инженерными науками.
Также физика имеет широкие междисциплинарные связи. На границе химии, физики и инженерных наук возникает и быстро развивается такая отрасль, как материаловедение. Химией используются инструменты и методы, что приводит к становлению двух исследовательских направлений: химической физики и физической химии.
Основные разделы физики
Макроскопическая физика подразделяется на:
Микроскопическая физика состоит из следующих разделов:
Существуют также разделы физики, которые находятся на стыке наук:
Рисунок 1. Разделы физики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Методика обучения физике в средней школе
Физика как учебный предмет общеобразовательной школы
Лекция 2. Физика как учебный предмет общеобразовательной школы
Литература 4, с. 31-41; 16, с. 63-131, 17
1. Место физики в системе общеобразовательных предметов определяется особенностями физики как науки среди других наук. Современная физика является важнейшим источником знаний об окружающем мире, основой научно-технического прогресса и вместе с тем одним из важнейших компонентов человеческой культуры.
Физика изучает первичные структуры материи и соответствующие им самые простые формы ее движения. Этим она создает естественнонаучную базу для современного мировосприятия, которое является составной частью диалектико-материалистического мировоззрения.
2. Для организации учебного процесса нужно определить содержание физического образования и выяснить, с какого возраста учеников начинать изучение физики и какой принцип положить в основу построения школьного курса физики.
Содержание и последовательность изучения основ физики регламентирует программа как основной государственный документ, обязательный для выполнения.
Анализ опыта преподавания физики в отечественных и зарубежных школах, учета общедидактических требований и требований психологии учебы дают основания для определения возраста учеников, с которого начинают изучения физики. В нашей стране физику изучают начиная с двенадцатилетнего возраста на протяжении пяти лет. Реформа школы предусматривает увеличение времени изучения физики до шести лет.
В средней школе возможные три системы обучения и соответствующих программ физики: радиальная (линейная), концентрическая и ступенчатая.
1. Самым простым принципом построения программы является радиальный. Он предусматривает изучение разделов, тем и вопросов программы лишь один раз за весь период учебы с исчерпывающей полнотой. К ранее выученному материалу возвращаются лишь с целью его повторения.
Позитивной чертой программы, построенной по радиальному принципу, есть строгая систематичность изложения учебного материала.
Однако такая структура программы имеет ряд существенных недостатков, главным из которых есть то, что она не учитывает возрастных особенностей учеников и тем самым вступает в противоречие с требованиями возрастной психологии и дидактики. Ведь для формирования сложных физических понятий и законов нужно, чтобы ученики накопили некоторые знания и физические представления, что невозможно при радиальном расположении материала. Например, такой, большой и математизированный раздел, которым является механика, должен в полном объеме изучаться в седьмом классе, ученики которого не имеют достаточной математической подготовки и достаточно развитого уровня абстракции и обобщений высокого порядка, что свойственно механике.
2. Концентрический принцип построения курса физики предусматривает изучение его в два этапа, в соответствии с которыми программа разделена на два концентры.
В первом концентре вся физика изучается на упрощенном уровне, уровне явлений, который доступен для учеников среднего возраста с учетом предыдущей, в частности математической подготовки.
Во втором концентре физика изучается повторно, но на высшем научном уровне.
На первой степени изучения физики проводится пропедевтическое обучение учеников, которые знакомятся с основными явлениями и элементами некоторых физических теорий, усваивают основные физические понятия и физическую терминологию. Некоторые вопросы, например, гидро- и аэростатика, изучаются лишь на первой степени.
Вторая степень посвящена изучению систематического курса физики с учетом знаний, полученных на первой степени.
Определенным недостатком ступенчатой программы являются не преодоленные элементы концентризма.
3. Как известно, дидактика физики (методика преподавания физики) решает такие три основные вопросы. Зачем учить физику? Чему учить? Как учить? На основе этих вопросов можно подать такую структурно-логическую схему физики как учебного предмета.
4. Действующая программа из физики построена по ступенчатому принципу. Она предусматривает изучение физики двумя ступенями:
Содержание программы 1-й ступени.
Структура курса физики 7-8 классов в целом традиционная: явления, которые изучаются, расположенные в порядке усложнения форм движения материи (от механических и тепловых явлений к электромагнитным и световым). Отступлением от этого принципа является тема «Начальные сведения о строении вещества». В ней рассматриваются вопросы о молекулярном строении вещества и движении и взаимодействии молекул. Это дает возможность некоторые явления рассматривать не только феноменологически, но и объяснить их внутренний механизм. Так, молекулярно-кинетические представления применяют к объяснению свойств твердых тел, жидкостей и газов, объяснение давления газа на стенку посудины, передачу внешнего давления газами и жидкостями и тому подобное. С этой же целью в начале темы «Электрические явления» вводятся электронные представления, которые применяются к объяснению явлений электризации тел, природы электрического тока в металлах и тому подобное.
Введение в курс физики 7-8 классов элементов физических теорий (молекулярно-кинетической и электронной) позволяет объединить почти все темы курса в единое целое. Введение элементов физических теорий способствует формированию у учеников теоретического стиля мышления, учит их дедуктивной логике рассуждений, разгружает механическую память. Поскольку у детей 12-14 лет способность к абстрактному мышлению развита слабо, то большинство обучаемых явлений должно раскрываться на эмпирическом уровне, что требует сделать физический эксперимент основным средством учебы.
В 9 классе изучается механика, которая построена на трёх генеральных линиях:
Курс физики 10 класса состоит из двух частей: молекулярной физики и электродинамики.
Изучение молекулярной физики основывается на применении дедуктивного метода изучения.
Структура электродинамики обеспечивает лучшее формирование электромагнитного поля; изучение магнитного поля приближено во времени к изучению электрического поля.
В 11 классе заканчивается изучение электродинамики и изучается квантовая физика. Генеральные линии:
В этих классах изучения материала завершается обобщающими занятиями.
9 класс. Механика и механизация производства.
10 класс. Основные законы электродинамики и их техническое применение.
11 класс. Современная научная картина мира.
Физика и научно-технический прогресс.
Студентам предлагается сделать в своих конспектах выписку из программы.