Версия 11:28, 18 июня 2010

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас>> Фізика:Світ, у якому ми живемо. Простір і час

  § 5. СВІТ, У ЯКОМУ МИ ЖИВЕМО. ПРОСТІР І ЧАС
   ■ Вивчаючи природу, дослідники поділили всі об'єкти фізичного світу на мікро-, макро- і мегасвіт. Вам уже знайомі ці префікси, і ви можете припустити, чим відрізняються ці три поняття. Однак не варто поспішати з відповіддю! Вона не така проста, як може здатися на перший погляд.

  1. Характеризуємо структурні рівні фізичного світу
  Уся доступна для спостереження частина матеріального світу, що нас оточує, називається Всесвітом.
  Дрібними об'єктами Всесвіту є мікрочастинки — молекули, атоми та їхні складові. Світ молекул, атомів та їхніх складових називають мікросвітом (рис. 1.29).

Рис. 1.29. Об'єкти мікросвіту вивчають за допомогою спеціальних приладів — електронних мікроскопів
  У мікросвіті діють закони, що помітно відрізняються від тих, із якими має справу людина в повсякденному житті. Так, одна зі складових атома, мікрочастинка нейтрон, може вільно проходити крізь товсті стіни. Закони, за якими «живуть» мікрочастинки, вивчає квантова фізика. Завдяки її досягненням з'явилися сучасні комп'ютери, мобільні телефони, цифрова відео- й аудіоапаратура та інша «розумна» побутова техніка.
  Атоми або молекули можуть поєднуватись у великі скупчення — макроскопічні тіла. Прикладами макроскопічних тіл є насамперед сама людина, а також усі фізичні тіла навколо неї (дерево, будинок, шафа, стіл, книжка тощо).
  Земля й інші планети є макроскопічними тілами астрономічного масштабу. Світ планет і фізичних тіл, які оточують людину, а також сама людина становлять макросвіт (рис. 1.30). У макросвіті панує класична фізика. На основі законів класичної фізики людство створило гігантські споруди, гідро- й теплові електростанції, верстати й технічні пристрої, сучасні засоби пересування: потяги, автомобілі, літаки, ракети.

Рис. 1.30. Об'єкти макросвіту
  Однак макросвіт — усього лише «піщинка» у Всесвіті. Крихітні «світлячки» зір на нічному небі насправді являють собою гігантські кулі розпеченого газу, розміри яких здебільшого набагато перевищують розміри нашого Сонця. Відстані між розкиданими у Всесвіті зорями величезні: щоб дістатися найближчої до Сонця зорі, рухаючись зі швидкістю пасажирського потяга, потрібно близько 30млн років. Зміни в цьому світі відбуваються настільки повільно, що час людського життя здається короткою миттю. Так, наше Сонце виникло близько 5000 млн років тому й світитиме ще приблизно 8000 млн років.
  Відстані тут вимірюються в мільйонах кілометрів, час — у мільйонах років... Пам'ятаєте, який із кратних префіксів означає «мільйон»? Правильно — «мега». Тому вчені й називають світ зір, зоряних скупчень — галактик — та інших гігантських космічних об'єктів мегасвітом (рис. 1.31). Будову й еволюцію мегасвіту вивчає спеціальна наука — космологія.

 2. Розрізнясмо послідовність подій і тривалість події
  Простір і час є своєрідною ареною, на якій «розігруються» всі явища та процеси, що відбуваються у світі. Щоб дати повний опис якоїсь події, ми обов'язково повинні вказати не тільки де, але й коли ця подія відбулася.
  Наприклад, спостерігаючи змагання легкоатлетів (рис. 1.32), ми завжди фіксуємо (хоч часто й не замислюємося про це) момент часу й перебування спортсмена в просторі. В іншому разі визначити переможця було б неможливо.
  При цьому ми добре розуміємо, що спортсмен, який першим перетнув фінішну лінію, зробив це до того, як фінішували решта учасників забігу. Тобто йдеться про послідовність подій, коли одна з них відбувається раніше, ніж інші.
  Однак навіть з'ясувавши, хто став переможцем в окремому забігу, ми не будемо знати переможця в змаганнях, якщо не виміряємо відрізок часу з моменту старту спортсмена до його фінішу, щоб порівняти з результатами інших учасників. Тобто, як кажуть фізики, необхідно встановити тривалість події.
  
Рис. 1.31. Наша галактика — Молочний, або Чумацький Шлях — одна з мільярдів галактик у Всесвіті

Рис. 1.32. Студентські змагання з легкої атлетики  
  Тривалість події— це проміжок часу, протягом якого ця подія відбувається. 
  Таким чином, для того щоб визначити і тривалість однієї події, і послідовність усіх подій, ми вимірюємо проміжок часу. Розбіжність полягає у виборі початкових моментів, від яких ведеться відлік часу. Визначаючи тривалість певної події, за початковий момент ми беремо момент початку самої події. Коли визначаємо послідовність подій, початковий момент пов'язуємо з початком однієї спільної для всіх події.
  Наприклад, осінні канікули (подія) почались 25 жовтня і тривали 8 днів. У цьому випадку проміжок часу 8 днів означає тривалість події. За початок відліку часу беремо початок самих канікул.
  Дата 25 жовтня вказує на послідовність подій, а за початок відліку часу беремо початок календарного року.


  3. Знайомимося з одиницями часу
  Як виміряти час? Відповідь на це питання підказала людям сама природа. Річ у тім, що багато процесів, які відбуваються в природі, є періодичними.  
  Періодичним називають такий процес, який послідовно повторюється через рівні проміжки часу.
  Тривалість одного такого процесу може слугувати одиницею часу. Наприклад, обертання Землі навколо своєї осі — періодичний процес. Тому ще з найдавніших часів одиницею часу є доба — тривалість одного повного оберту Землі навколо своєї осі. Потім добу поділили на рівні частини, одержавши такі одиниці часу, як година (год), хвилина (хв), секунда (с). Година — це 1/24 частина доби, хвилина — 1/60 частина години, а секунда — 1/60 частина хвилини.
  Встановлюючи ці одиниці, люди вважали, що тривалість повного оберту Землі навколо її осі є завжди однаковою. Однак вимірювання, проведені вченими за допомогою сучасних приладів, показали, що це не зовсім так. Зате періодичні процеси в мікросвіті виявилися стабільнішими. Тому для більшої точності вимірювання часу створено еталон, що базується на періодичних процесах усередині атома (рис. 1.33). За допомогою атомного еталона відтворюють одиницю часу в СІ — секунду.
  Найпоширенішим приладом для вимірювання часу є годинник. Годинники можуть відрізнятись і конструкцією, і точністю вимірювань (рис. 1.34), однак їхня дія завжди ґрунтується на одному з періодичних процесів.

Рис. 1.33. Перший атомний годинник — еталон часу


  ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
  Уся доступна для спостереження частина матеріального світу називається Всесвітом. Усі об'єкти у Всесвіті поділяються на мікро-, макро- і мегасвіт:
  — мікросвітом називають світ атомів і дрібних частинок, із яких вони складаються;
  — до макросвіту належить світ планет і фізичних тіл, які оточують людину, а також сама людина;

  — мегасвітом називають світ зір, зоряних скупчень — галактик, а також інших подібних об'єктів.
  Світ, який нас оточує, існує в просторі й у часі.
  Вимірювання часу викликане необхідністю одержати відповідь на два питання: «Як довго певна подія відбувалась?» і «Коли ця подія відбувалась?». Відповідь на ці питання дозволяє визначити тривалість і послідовність подій.
  За одиницю часу беруть тривалість того чи іншого періодичного процесу. У СІ одиницею часу є секунда.

 Контрольні запитання
1.Які об'єкти у Всесвіті належать до мегасвіту, макросвіту та мікросвіту? 2. Чим відрізняються поняття «тривалість подій» і «послідовність подій»? 3. Який процес називають періодичним? 4. Наведіть приклади процесів, тривалість яких могла б бути одиницею часу. 5. Які одиниці часу ви знаєте?

  Вправи
1. Проміжок часу між двома повнями становить 29,5 доби. Подайте його значення в інших одиницях (годинах, хвилинах, секундах).
2. На розв'язання завдання з фізики Дмитрик витратив 0,15 години, а його друг Денис — 540 секунд. Хто з хлопців швидше впорався із завданням?
3. У результаті систематичних спостережень учені встановили, що, долаючи Північне та Середземне моря, птахи можуть летіти без зупинки 660 хв 10800 с. Скільки годин триватиме безпосадковий переліт птахів?
 
  Фізика й техніка в Україні
 
  Національний науковий центр «Інститут метрології» (Харків)
  Метрологія — це наука про різноманітні вимірювання: як їх робити, за допомогою яких приладів, як досягти відповідної точності. Без метрології сьогодні неможливе проведення наукових досліджень, узагалі науковий прогрес.
  Матеріальною базою всіх сучасних вимірювань є відповідні еталони, які має кожна розвинена держава. Більша частина українських державних еталонів (близько 40 одиниць) створена і зберігається в Національному науковому центрі «Інститут метрології» в Харкові. Зокрема, це еталони довжини, маси, температури, часу (див. рисунок), рівня радіації та інші. Пригадайте, що радіостанції транслюють сигнал «Перевірте ваші годинники». Точність цього сигналу перевіряють саме в Інституті метрології.

  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № З 
  Тема. Вимірювання часу.
  Мета: ознайомитись із принципом роботи метронома, секундоміра; навчитися вимірювати проміжки часу за допомогою різних фізичних приладів.
  Обладнання: метроном, секундомір, годинник із секундною стрілкою, скляна трубка завдовжки 25—ЗО см і діаметром 7—8 мм, пластилін.
   
  Теоретичні відомості
  Метроном (рис. 1) (від грецьких слів metron— міра і nomos— закон) — прилад для відлічування відрізків часу на слух. Застосовується для дотримування точного темпу під час виконування музичних творів, а також у лабораторних дослідах. Метроном складається з корпусу пірамідальної форми зі шкалою (1), пружинного годинникового механізму й маятника (2) з рухливим тягарем (3).

Рис.1
  Коливання маятника метронома супроводжуються рівномірним постукуванням. Кількість коливань маятника за одиницю часу залежить від місця розташування тягаря. Щоб домогтися необхідної кількості ударів за хвилину, тягар фіксують навпроти відповідної цифри на шкалі.
  Механічний секундомір (рис. 2) — прилад для вимірювання проміжків часу тривалістю від часток секунди до часток години. Секундомір складається з годинникового механізму й механізму керування стрілками — секундною (1) та хвилинною (2), за допомогою якого здійснюються пуск, зупинка приладу й повернення стрілок у нульове положення.

Рис.2

  ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ
  Готування до експерименту
1. Налаштуйте метроном на 120 ударів за хвилину.

2. Визначте ціну поділки годинника й секундоміра. Результати вимірювань занесіть до таблиці. (Ціна поділки метронома, налаштованого на 120 ударів за хвилину, становить 60 с : 120 = 0,5 с.)
3. Закрийте один кінець скляної трубки пластиліном. Наповніть її водою так, щоб у трубці залишилося трохи повітря. Закрийте пластиліном другий кінець трубки й покладіть її на стіл. Легенько постукавши по трубці, зробіть так, щоб повітряна бульбашка відокремилася від пластиліну. Потім підніміть один кінець трубки й покладіть його на тонкий зошит. Бульбашка почне повільно переміщуватися вгору доти, доки сягне протилежного кінця трубки. Щоб повернути бульбашку у вихідне положення, підніміть кінець трубки, що лежить на столі.

  Експеримент
1. Перевірте своє «відчуття часу». Для цього, не користуючись вимірювальними приладами, оцініть час, протягом якого повітряна бульбашка переміщується від кінця трубки, що лежить на столі, до кінця трубки, який лежить на зошиті.
2. Виміряйте час руху бульбашки за допомогою:

   а) годинника; б) метронома; в) секундоміра.
  Кожний дослід повторіть тричі. Результати всіх вимірювань відразу ж занесіть до таблиці.
3. Завершіть заповнення таблиці.

  Аналіз результатів експерименту
1. Проаналізувавши умови експерименту, порівняйте одержані результати і з'ясуйте:
   а) яким із запропонованих приладів доцільніше користуватися;
   б) з якою метою кожний дослід повторено тричі;
   в) які умови проведення експерименту призводили до похибок;
   г) як можна вдосконалити техніку проведення експерименту.
2. Зробіть висновок, у якому зазначте, що ви вимірювали, який результат одержали.

  Додаткове завдання
  Визначте один із показників діяльності вашого серця — кількість ударів пульсу за хвилину. (Довідка: для дітей 11—15 років у спокійному стані нормою вважається частота пульсу 70—80 ударів за хвилину.)

  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 

 Тема. Вимірювання лінійних розмірів тіл і площі їхньої поверхні.
 Мета: виміряти лінійні розміри бруска за допомогою різних засобів, навчитися визначати площу плоских фігур правильної й неправильної форми.
 Обладнання: мірна стрічка, учнівська лінійка, дерев'яний брусок, аркуш у клітинку.

  Теоретичні відомості
1. Кожне фізичне тіло має властивість займати певну частину простору, тобто в нього є деяка протяжність.
  До фізичних величин, які є мірою цієї властивості тіла, відносять насамперед лінійні розміри тіла: довжину (L), висоту (h) і ширину (d). Оскільки довжина, висота, ширина — це фізичні величини, їх можна вимірювати, тобто порівнювати з однорідною величиною, взятою за одиницю.
  Одиницею довжини (висоти або ширини) у Міжнародній системі одиниць (СІ) є метр (м).
  Площа поверхні тіла також є фізичною величиною. Одиниця площі в СІ — квадратний метр (м2).
  Нагадуємо: квадратний метр дорівнює площі квадрата зі стороною 1 метр.
2. Площі плоских фігур правильної геометричної форми, наприклад прямокутників, трикутників, кругів, зазвичай визначають за допомогою непрямих вимірювань. Спочатку вимірюють лінійні розміри фігури (довжину, висоту, ширину, радіус), а потім обчислюють площу, користуючись відповідними математичними формулами. Так, щоб визначити площу прямокутника, треба помножити довжину прямокутника L на його ширину d(рис. 1): S = L x d

Рис. 1 

3. Якщо фігура має неправильну геометричну форму, то її площу можна визначити за контуром цієї фігури на папері в клітинку або з допомогою палетки. У цьому разі площу фігури обчислюють за формулою:
                1

S = ( n + ----- k ) x C

                2
де n— кількість цілих квадратиків, k— кількість нецілих квадратиків, С — площа одного квадратика. Наприклад, площа фігури на рис. 2 дорівнює ,

                  1

S = ( 17 + ------- 22 ) x 25 мм2 = 700 мм2

                 2

 ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ

  Готування до експерименту

1. Перш ніж розпочати вимірювання, пригадайте:
  а) як визначити ціну поділки шкали;
  б) як правильно знімати показання приладу.
2. Визначте й запишіть ціну поділки шкал мірної стрічки та лінійки.
3. Обчисліть площу, яку займає одна клітинка на сторінці вашого зошита.

  Експеримент
1. За допомогою мірної стрічки визначте довжину L, ширину d і висоту k бруска.
2. Повторіть усі вимірювання, використовуючи лінійку.
3. Користуючись одержаними даними, обчисліть площу поверхні більшої грані бруска.
4. Результати всіх вимірювань занесіть до табл. 1.

5. Покладіть брусок більшою гранню на сторінку зошита й акуратно обведіть його олівцем.
6. Полічіть кількість цілих n і нецілих k квадратиків усередині контуру.

7. Обчисліть площу грані бруска.
8. Результати обчислень занесіть до табл. 2.


  Аналіз результатів експерименту
1. Порівняйте результати вимірювань лінійних розмірів бруска (табл. 1) і з'ясуйте, яким із наявних у вас приладів доцільніше проводити такі вимірювання й чому.
2. Проаналізувавши різні способи визначення площі фігури, порівняйте результати вимірювань (табл. 1 і 2) і зазначте:
    а) у яких випадках варто застосовувати той чи інший спосіб;
    б) який зі способів визначення площі фігури є найточнішим;
    в) як підвищити точність вимірювань, що виконуються за допомогою палетки.
3. Зробіть висновок, у якому вкажіть, що саме ви вимірювали, для чого вам можуть придатися навички, набуті в ході виконання цієї роботи.

  Додаткове завдання
  Визначте площу вашої долоні й порівняйте її з площею долоні одного з членів вашої родини.

  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5 

  Тема. Вимірювання об'ємів твердих тіл, рідин і газів.
  Мета: навчитися визначати об'єми рідин, твердих тіл (правильної та неправильної форми) і газів.
  Обладнання: мірний циліндр або мензурка, лінійка, посудина з водою, тіло неправильної форми, тіло, що має форму прямокутного паралелепіпеда, невелика колба, склянка.

  Теоретичні відомості
1. Об'єм — це фізична величина, що характеризує властивість тіл займати ту чи іншу частину простору. Одиницею об'єму в Міжнародній системі одиниць (СІ) є кубічний метр (м3).
  Нагадуємо: кубічний метр дорівнює об'єму куба з ребром 1 м.
2. Об'єм рідини й газу вимірюють за допомогою мірного циліндра (рис. 1, а), або мензурки.
  Для вимірювання об'єму рідини за допомогою мірного циліндра (мензурки) необхідно:
  а) перелити рідину в мірну посудину (вона набере форми посудини, а її верхня межа розташується на певній висоті залежно від об'єму);
  б) зауважити, навпроти якої позначки шкали розташована верхня межа стовпа рідини (рис. 1, б);
  в) знаючи ціну поділки шкали, обчислити об'єм рідини.

  Вимірювання об'єму газу за допомогою мірного циліндра (мензурки) ґрунтується на властивості газу займати весь наявний об'єм. Тому, щоб визначити об'єм повітря, яке міститься в посудині, необхідно з'ясувати, чому дорівнює об'єм її внутрішньої частини, тобто місткість посудини.
  Для вимірювання місткості посудини необхідно:
  а) заповнити посудину водою й перелити воду у мірний циліндр (мензурку);
б) визначити об'єм перелитої води.
  Значення об'єму води дорівнюватиме об'єму повітря, яке міститься в посудині.
  Для визначення об'єму твердого тіла за допомогою мірної посудини необхідно:
  а) налити в мірний циліндр (мензурку) воду об'ємом V1 так, щоб у неї можна було занурити тіло й вода не переливалася через край;
б) занурити у воду тіло й виміряти загальний об'єм води разом із тілом V2;
в) обчислити об'єм витісненої тілом води як різницю вимірювань до і після занурення:
V = V2 - V1
  Одержане значення дорівнюватиме об'єму твердого тіла, тому що тіло витісняє рівно стільки рідини, скільки воно займає місця в просторі.
3. Якщо тіло має правильну геометричну форму, то, вимірявши лінійні розміри, можна визначити його об'єм за допомогою відповідних математичних формул. Наприклад, об'єм тіла, що має форму прямокутного паралелепіпеда (рис. 2), обчислюється за формулою:
V = Ldh, де L — довжина тіла; d — ширина тіла; h — висота тіла.
 

Рис. 2

  ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ

 Готування до експерименту
1. Перш ніж розпочати вимірювання, пригадайте:
  а) як визначити ціну поділки шкали засобу вимірювання;
  б) як правильно знімати показання мірного циліндра;
  в) яких заходів безпеки потрібно дотримуватися, працюючи з мензуркою.
2. Визначте й запишіть ціну поділки лінійки та мірного циліндра.

  Експеримент
  Результати всіх вимірювань відразу ж заносіть до таблиці.
1. Виміряйте об'єм тіла неправильної геометричної форми за допомогою мірного циліндра.
2. Визначте об'єм тіла правильної геометричної форми.

3. Визначте об'єм тіла правильної геометричної форми за допомогою лінійки.

4. Виміряйте об'єм повітря, яке міститься в колбі й інших посудинах, що стоять на вашому столі.

   Аналіз результатів експерименту
1. Проаналізувавши різні способи вимірювання об'єму, зазначте:
  а) який зі способів визначення об'єму твердого тіла є універсальним і чому;
  б) які чинники вплинули на точність одержаних вами результатів.
2. Зробіть висновок, у якому вкажіть, що саме ви навчилися вимірювати й для чого можуть придатися навички, набуті в ході виконання роботи.
 

  Додаткове завдання
  Запропонуйте способи вимірювання об'єму тіла неправильної форми, якщо:
а) його об'єм є меншим, ніж ціна поділки мірної посудини, наявної у вас;
б) тіло не вміщується в посудину, наявну у вас.

Фізика. 7 клас: Підручник / Ф.Я.Божинова.
 
_{Календарно-тематичне планування з фізики, завдання та відповіді школяру, курси учителю зфізики 7класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум