Методы изучения физики какие методы используют для изучения физ явлений чем отличаются
Предмет и структура физики, методы изучения физических явлений
п.1. Предмет и объект изучения физики
Примеры наблюдений и объяснений:
Корабли скрываются за линией горизонта
Земля вращается вокруг своей оси, подставляя одну сторону под солнечные лучи
Многократное эхо слышно в просторном помещении или в горах
Звуковые волны отражаются от препятствия (стены или скалы)
Мы воспринимаем окружающий мир с помощью ощущений (зрение, обоняние, осязание, вкус). Построенные нами приборы дополняют наши органы чувств, но и от них мы воспринимаем информацию в основном через зрение.
п.2. Место физики среди других наук
Физика является естественной наукой, поскольку изучает природу. Наряду с физикой к естественным наукам относятся химия, биология, астрономия, география.
Физика является точной наукой, поскольку исследует количественно точные закономерности и использует строгие методы проверки гипотез, основанные на воспроизводимых экспериментах и строгих логических рассуждениях. К точным наукам также относят математику, химию, информатику и некоторые разделы биологии.
Физика является фундаментальной наукой, поскольку включает в себя как теоретические, так и экспериментальные исследования материальных систем, и является основой для остальных естественных наук. Её понятия, законы, теории, методы и средства используются во всех областях науки и техники.
Физика является прикладной наукой в значительной части своих разделов и направлений (акустика, баллистика, гидродинамика, оптика, материаловедение и т.п.), где изучаются конкретные технологические и технические применения полученных знаний в приборах, установках, машинах и механизмах.
п.3. Физические явления
Окружающий нас мир заполнен твёрдыми, жидкими и газообразными физическими телами.
Примеры физических тел:
 Песчинка |  Пружина |  Воздушный шар |  Ракета |  Планета |
Любое физическое тело из чего-то состоит или из чего-то изготовлено.
Сегодня нам известны десятки миллионов веществ. Многие из них можно найти в природе, но гораздо больше создается и применяется человеком.
10 класс
Глава 1. Физика и естественно-научный метод познания природы
§ 1. Физика и объекты её изучения. Методы научного исследования в физике
Физика — фундаментальная наука о природе.
Не секрет, что энергетические ресурсы Земли (нефть, газ, каменный уголь, природный газ и др.), рудные месторождения быстро истощаются. Без развития «чистой» энергетики, использующей возобновляемые ресурсы, без создания новых материалов и открытия новых источников энергии человечество в скором будущем полностью истратит запасы ископаемого топлива. Другими словами, без фундаментальных научных изысканий, технических достижений человечеству не обойтись при решении этих и других жизненно важных задач. Поэтому так важно приобретать, развивать и передавать «по эстафете» будущим поколениям научные знания. Ведь новые открытия и изобретения совершаются, как правило, на основе уже накопленных знаний!
Развитие науки о природе позволило создать современную технику, и это, в конечном счёте, привело к преобразованию окружающего нас мира. Основополагающую роль в этом процессе сыграла и продолжает играть физика.
Физика изучает строение материи и разнообразные виды её движения во Вселенной, т. е. во всём существующем материальном мире.
Объектами изучения физики являются механические, тепловые, электромагнитные, квантовые явления, физические поля и элементарные частицы. Фактически цель физики сводится к следующему. Во-первых, установить наиболее общие (фундаментальные) законы природы; во-вторых, объяснить конкретные явления и процессы действием этих общих законов. Наиболее глубоко происходящие явления и процессы можно объяснить на основе системных представлений о строении различных веществ. Выявление строения вещества также составляет задачу физики.
Физика стала наукой в современном понимании лишь в эпоху Возрождения — она выделилась из натурфилософии в XVII в. Именно тогда люди начали описывать накопленный ранее фактологический материал (данные наблюдений различных явлений) на математическом языке, исследовать их закономерности на основе эксперимента. Тем самым, человечество вступило на путь научного познания природы, который оказался очень плодотворным.
Одним из первых эффективность нового пути осознал Леонардо да Винчи (1452—1519). Он писал: «Истолкователь ухищрений природы — опыт; он никого не обманывает; лишь наше суждение само себя иногда обманывает. Нужно руководствоваться показаниями опыта и разнообразить условия до тех пор, пока мы не извлечём из опыта общих законов, ибо лишь опыт открывает нам общие законы. »
Стимулом к развитию естествознания XVII в. стал призыв к экспериментальному изучению природы со стороны английского философа Фрэнсиса Бэкона (1561 —1626). Он пришёл к важному заключению: законы природы могут датъ неизмеримо больше, чем заключено в том опытном материале, на основе которого они получены.
Наука в современном понимании, по мнению физика-теоретика Виктора Вайскопфа (1908—2002), возникла тогда, когда вместо попыток получить ответы на глобальные вопросы люди начали интересоваться простыми, на первый взгляд, незначительными фактами. Например, падением камня, нагреванием воды, когда в неё бросают кусок раскалённого железа, и т. д. Эти факты можно описывать точно и количественно. Любой человек при желании мог убедиться в их справедливости, проверить их. Вместо того чтобы задавать общие вопросы и получать частные ответы, учёные начали задавать частные вопросы и получать общие ответы. Этот процесс продолжал развиваться: вопросы, на которые мог быть получен ответ, становились всё более общими. «Самый непостижимый факт, — как сказал однажды Альберт Эйнштейн (1879—1955), — заключается в том, что природа познаваема». В процессе познания законов природы отчётливо проявилась и продолжает проявляться справедливость мысли Бэкона о возможности нахождения общих законов на основе частных фактов, установленных в ходе точных экспериментов.
Физика — это наука, занимающаяся изучением самых общих свойств окружающего нас материального мира, поэтому физические понятия и законы широко используют в любом разделе естествознания, даже если при этом ограничиваются простым описанием предметов и явлений. Ведь при таком описании нельзя обойтись без физических представлений о размерах, длительности, массе, цвете и т. д.
К настоящему времени физика имеет многогранные связи с астрономией, геологией, химией, биологией и другими естественными науками. Она многое объясняет в этих науках, предоставляет им современные средства для исследования (радиотелескопы, электронные микроскопы, лазеры, рентгеновские установки и т. д.), а также физические методы исследования. Кроме того, физика является фундаментом техники. Строительная техника, гидротехника, теплотехника, электротехника и энергетика, радиотехника и другие технические дисциплины возникли па основе физики.
Методы научного исследования в физике.
На рубеже XVI-XVH вв. итальянский учёный Галилео Галилей (1564—1642), обобщая результаты исследований, создал естественно научный метод познания природы. Этот метод используется во всех естественных науках. В чём же он заключается?
Прежде всего, определяется объект исследования, составляется план работы и собирается экспериментальная установка для проведения опытов. Анализ результатов наблюдения и опытов позволяет сформулировать теоретическое предположение, называемое гипотезой. Она является обобщением опытных данных, но при этом включает и элементы нового знания. Из гипотезы можно получить следствия, предсказать новые факты, а затем проверить их на опыте. Экспериментальная проверка следствий подтверждает гипотезу, которая становится законом.
Таким образом, схема естественно-научного метода познания выглядит следующим образом: наблюдение → гипотеза → следствия → эксперимент. Он тесно связан с другими методами познания и включает в себя методы теоретического и экспериментального познания природы (наблюдение, моделирование, анализ, синтез, идеализация и др.).
Задачи, стоящие перед физикой, определяют особенности физических методов исследования. При изучении физики уже недостаточно карандаша и бумаги — привычных принадлежностей математика. Физика, в отличие от математики, — экспериментальная наука.
Физический эксперимент — важнейший метод исследования природы. Посредством эксперимента в лабораторных условиях можно воспроизвести природное явление, наблюдать за ним, осуществлять измерения.
Законы физики основаны на фактах, которые устанавливаются главным образом в результате планомерных наблюдений. Правда, бывают и случайные открытия, как, например, обнаружение радиоактивного распада урана или рентгеновского излучения.
Любое явление или процесс, свойства любого конкретного тела очень сложны, поэтому, приступая к исследованию физического явления, мы должны выделить то главное, от чего это явление зависит существенным образом, и отбросить второстепенные обстоятельства, которые в рассматриваемом явлении не играют существенной роли. Без такого упрощения исследование физических явлений невозможно — самые простые явления приводили бы к сложным, неразрешимым теоретически задачам. Такой метод научного исследования называют «моделировамие».
Например, из курса физики основной школы вам известна такая модель как материальная точка. Однако в физике это понятие рассматривается как некоторое приближение к действительности, которое справедливо только при определённых условиях. Каждый раз нужно выяснять, выполняются эти условия или нет. Так, при рассмотрении притяжения планет к Солнцу размеры планет и Солнца намного меньше расстояний между ними. Поэтому и планеты, и Солнце можно считать материальными точками. Такое упрощение позволяет установить характер движения планет. Но если расстояния между взаимодействующими телами не очень велики по сравнению с их размерами, то считать их материальными точками уже нельзя. Так, движение искусственных спутников и Луны заметно зависит от размеров и формы Земли.
Вопросы:
1. Что изучает физика?
2. Приведите примеры объектов изучения физики.
3. Назовите основные цели физики как науки.
4. Как физика связана с другими науками? Приведите примеры.
5. В чём состоит естественно-научный метод познания природы?
6. Какие методы научного исследования в физике вам известны?
Вопросы для обсуждения:
1. Среди объектов, перечисленных ниже, укажите физические модели:
б) материальная точка;
в) деревянный брусок;
г) математический маятник;
2. Пусть исследуемым объектом является металлический диск, подвешенный на упругой проволоке, длина которой намного больше размеров диска, а) Какими свойствами объекта можно пренебречь, если нас интересует вопрос о периоде колебаний диска, происходящих после того, как проволоку отклонили в вертикальной плоскости на некоторый угол (период — время, в течение которого диск возвращается в исходное положение)? б) Какими свойствами объекта можно пренебречь, изучая колебания диска вокруг проволоки как оси?
Методы исследования в физике
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
План-конспект урока по теме «Методы исследования в физике»
Тема: «Методы исследования в физике»
Образовательная : Обеспечить и сформировать осознанное усвоение знаний о методах исследования в физике;
Развивающая : совершенствовать интеллектуальные умения (наблюдать, сравнивать, размышлять, применять знания, делать выводы), вызвать интерес и желание изучать новый предмет; развивать познавательный интерес;
Воспитательная : прививать культуру умственного труда, аккуратность, учить видеть практическую пользу знаний, продолжить формирование коммуникативных умений, воспитывать внимательность, наблюдательность.
Тип урока: урок усвоения новых знаний
Оборудование и источники информации:
Исаченкова, Л. А. Физика : учеб. для 7 кл. учреждений общ. сред. образования с рус. яз. обучения / Л. А. Исаченкова, Г. В. Пальчик, А. А. Сокольский ; под ред. А. А. Сокольского. Минск : Народная асвета, 2017
Организационный момент(3 мин)
Актуализация опорных знаний(5 мин)
Изучение нового материала (18 мин)
Закрепление знаний (15 мин)
Актуализация опорных знаний
За многие тысячелетия своего существования человечество накопило огромные научные знания об окружающем мире. Например, научно доказано, что Земля вращается вокруг оси; что свет в большинстве случаев распространяется прямолинейно; что гроза есть электрический разряд и т. д. Но в результате чего и как появились эти и другие знания? Каков метод научного познания окружающего мира?
Изучение нового материала
Метод научного познания окружающего мира включает несколько этапов. Первый из них — это наблюдение явлений.
Наблюдение осуществляется с помощью органов чувств человека, а также с помощью приборов. Например, в результате повседневных наблюдений установлено, что непрозрачные тела в солнечный день дают тень (рис. 12). На основе дальнейших наблюдений были накоплены факты (результаты наблюдений), говорящие о том, что размеры тени изменяются в течение дня (рис. 13). Ее длина самая большая утром и вечером, а самая малая — в полдень. Как объяснить данные факты? Для этого выдвигается гипотеза (предположение, догадка). Если гипотеза верна, то из нее вытекают полезные следствия.
Гипотез может быть несколько. В рассмотренном примере гипотеза состоит в том, что свет распространяется прямолинейно. Гипотеза иногда может быть и ошибочной, неверной. Тогда выдвигается новая гипотеза.
Опыты, проводимые с двумя источниками света (рис. 14) и с одним источником больших размеров (рис. 15), показали, что размеры тени, а также наличие тени и полутени полностью подтверждают гипотезу о прямолинейном распространении света.
Если гипотеза подтвердилась, то она становится законом. Гипотеза существует до тех пор, пока не появляются новые факты, которые ей противоречат. Схематически научный путь познания можно представить так, как показано на рисунке 16.
Каковы источники наших знаний о физических явлениях? Приведите примеры.
Что является основанием для выдвижения гипотезы? Может ли гипотеза быть ошибочной? Приведите примеры, известные вам из других наук.
Какова роль опыта в научном познании?
Почему астрологию нельзя считать наукой?
Итак, подведем итоги.
Познание природы начинается с наблюдений и накопления фактов.
Для объяснения фактов выдвигается гипотеза.
Результаты экспериментальной проверки гипотезы позволяют установить закон.
Появление новых фактов, противоречащих данной гипотезе, приводит к выдвижению новой гипотезы.
Организация домашнего задания
Сегодня на уроке я узнал…
Знания, которые я получил на уроке, пригодятся
Оформление классной доски
Методы исследования в физике
Методы исследования в физике
Гипотеза объясняет известные факты и предсказывает новые, еще неизвестные.
Основные положения методики обучения физики: наиболее эффективные методы
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Основные положения методики обучения физике : наиболее эффективные методы
Физика – это наука о наиболее общих свойствах и формах движения материи. Физика помогает познавать окружающий мир. Задача физики – исследовать закономерности физических явлений и находить способы применения этих явлений в жизни человека. Учитель является центральной фигурой в учебном процессе из физики. Он организует, направляет и корректирует учебную работу учеников. Для реализации на практике своих функций, он должен иметь определенную систему умений и навыков разнопланового характера. А именно:
• в совершенстве знать физику как науку, владеть методами физики и знать перспективы ее развития;
• уметь вооружить учеников определенной программой знаний и навыков из физики;
• владеть приемами и методами организации классного коллектива, реализации заданий, которые поставлены перед ними программой.
Методика преподавания физики занимается исследованием процесса и закономерностей, изучение основ физики, методов эффективного усвоения этих основ и приобретение учащимися практических умений и навыков предусмотренных программой. Методика физики – это педагогическая наука исследующая пути и средства обучения, его закономерности и пути и средства воспитания и развития учащихся. Методика обучения физике как педагогическая наука решает задачи обеспечения высокоэффективного учебного процесса из физики. Она определяет:
• место физики в учебном процессе средней школы;
• содержание обучения физике;
• структуру учебного процесса;
• способы, методы и средства.
Предмет методики физики – это теория и практика обучения основам физики. Предмет методики физики– это учебный процесс по физике. Объект методики преподавания физики – учащиеся и преподаватель.
Главные функции методики преподавания физики :
1. общеобразовательная (дать ученикам знания основ физики на современном уровне в определенной системе: основные понятие, законы, теории; сформировать в учениках современную естественнонаучную картину мира; овладение учениками методами научного исследования; ознакомление с научными основами современных технологий.).
2. Развивающая (развивает познавательные возможности: самостоятельно изучать новую литературу, ориентироваться в потоке научно-технической информации, учиться логически мыслить и переходить от логического мышления к диалектическому и творческому).
3. Воспитывающая (обучение физики служит базой для формирования научного мировоззрения, которое реализуется при расскытии таких аспектов, как человек и труд, человек и машина).
Задачи методики преподавания физики (в моей интерпретации):
1. Для чего учить – обоснование цели преподавания физики в школе.
2. Чему учить – это определение и систематическое совершенствование содержания и структуры курса физики.
3. Как учить – это разработка, экспериментальная проверка и внедрение в практику обучения наиболее эффективных методов и приемов обучения, воспитания и развития учащихся, а также учебного оборудования для занятий по физике.
Структура методики обучения физике:
В процессе развития методики физики сложились специфические методы исследования. О.И.Бугайов разделяет их на смысловые и формализированные.
Содержательные методы исследования:
Формализованные методы исследования:
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. В средней школе возможные три системы обучения и соответствующих программ физики: радиальная (линейная), концентрическая и ступенчатая. Радиальная предлагает систематическое и последовательное изложение всех курсов, разделов и тем. Пример: общий курс физики в институте. Ее недостатки: нет постепенного нарастания трудности усвоения материала, что соответствует принципам возрастной психологии и дидактики.
Концентрическая состоит из двух концентров:
— изложение всего материала на элементарном уровне,
— изложение того же материала, но на более глубоком уровне физических теорий, обобщений абстракций и математического аппарата.
Ее недостатки: уходит много времени, загромождается программа, теряется интерес
Ступенчатая объединяет радиальный и концентрический. От радиального она берет систематичность изложения, а от концентрического – учет возрастных особенностей. Например, гидростатика в 7 классе, гидродинамика в 10 классе; закон Ома для участка цепи в 8 классе, а для полной цепи в 11 классе.
Программа по физике построена по ступенчатому принципу. Она
предусматривает изучение физики двумя ступенями:
Курс физики является обязательным в курсе средней школы (в Америке только 20% учит физику – для Америки это норма). Физика осуществляет политехническое образование школьников, развивает мышление, формирует научные представления об окружающем мире, является элементом общей культуры человека. Физика использовала математику, как аппарат. Благодаря физике математика развивается (сейчас). Элементы физики используются в геологии, биологии, химии. Происходит дифференциация и интеграция наук.
Требования к построению курса физики:
При отборе материала на учебники необходимо учитывать:
1. научность содержания,
2. систематичность изложения,
3. единство теории и практики,
4. взаимосвязь курса физики с другими предметами,
5. распределение учебного материала по годам
Программы по физике строятся с требованиями предъявляемыми к средней школе и должны обеспечивать уровневую и профильную дифференциацию обучения. Концепция уровневой дифференциации предполагает выделение уровня обязательных результатов знаний, и на основе этого строятся высшие уровни овладения учебным материалом. Таких уровней три: А, В, С.(А – уровень обязательных результатов, В,С – высшие уровни).
Уровневая дифференциация предполагает дифференциацию по уровням трудности учебных заданий и требований к этим заданиям.
Широкого распространение приобрела классификация методов обучения с учетом средств обучения, которые используются на уроках. На разных занятиях с разной целью я использую все эти методы:
• методы контроля и учета знаний и умений учеников.
Я учу учеников разным исследованиям в физике: теоретическими и
экспериментальными методами. Методы теоретической физики разделяют на модельные гипотезы, математические гипотезы и принципы. Ученики создают практическую модель идеального газа, исследуют броуновское движение с помощью электронного микроскопа. В методе математических гипотез используется математическая экстраполяция. На основе экспериментальных данных находят математическое выражение функциональной зависимости между
физическими величинами (профильная группа так изучает газовые законы).
Экспериментальный метод реализуется в разных видах учебного
физического эксперимента. Учебный эксперимент выступает одновременно как метод обучения,
источник знаний и средство обучения. Я использую демонстрационный и лабораторный эксперимент. Перечень демонстраций по каждой теме курса физики есть в программе. Лабораторный эксперимент классифицируют по организационными признаками, которые полнее всего отображают характер деятельности учителя и учеников. Согласно с этой классификацией существует четыре вида учебного лабораторного эксперимента:
• фронтальные лабораторные работы;
• домашние наблюдения и опыты;
Все их я использую в учебном процессе.
В моей педагогической деятельности конечно нашли отображение все методы познания и логического мышления: индукция, дедукция, абстракция и обобщение, анализ и синтез, аналогии, модели. Большинство вычислительных задач решаются аналитическим методом, но я показываю разные способы их решения, в том числе через синтез.
Только учитель, опираясь на свою теоретическую подготовку, опыт может так синтезировать методы обучения, чтобы они смогли дать эффективность – интерес и знания физики у учеников.
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.