Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методологические основы курса физики. Учебно-методичеcкое пособие
.pdf
нение в быту при производстве электронных термометров, в качестве вы-
носного датчика которых применяют также термопару;
Термопара - состоит из последовательно соединенных или спаянных
между собой проводников или полупроводников. Если спаи находятся при
разных температурах, то в цепи Т. возникает ЭДС (термоэдс), величина ко-
торой однозначно связана с разностью температур «горячего» и «холодно-
го» контактов;
Жидкостный термометр - прибор для измерения температуры, дей-
ствие которого основано на термическом расширении жидкости;
Капилляр (от латинского capillaris — волосяной) - трубки с очень
узким каналом; система сообщающихся пор (например, в горных породах,
пенопластах и др.);
Газовый термометр - прибор для измерения температуры, действие
которого основано на зависимости давления или объѐма газа от температуры;
Биметаллический термометр - прибор для измерения температуры,
действие которого основано на свойстве биметаллов изменять форму под
действием температуры (и восстанавливать ее).
Вопросы и задания
1. Какой физический смысл понятия температуры?
2. Как происходило зарождение и развитие термометрии? Проанализи-
руйте этот период.
3. Чем отличается трактовка понятия температуры в 8 классе от трактовки
еѐ понятия в 10 классе?
4. Проанализируйте, в каких из вышеперечисленных учебников лучше
вводится понятие «температура».
5. Температура и ее различная трактовка.
171
6. Чем отличается трактовка понятия «температуры» в 8 классе от трак-
товки еѐ понятия в 10 классе?
Рекомендуемая литература
1. Громов С.В., Родина Н.А Физика: учебн. для 7 кл. общеобразователь-
ных учрежд. - 22е изд. - М.: Просвещение, 2000. - 158с.
2. Касьянов В.А. Физика 10 кл.: учебн. для общеобразоват. учреждений. -
6-е изд., стереотип.-М.: Дрофа, 2004. - 416 с.
3. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: учебн. для общеобразоват. учреждений. -
4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2004. - 416 с.
4. Кудрявцев П.С. Курс истории физики: учебн. пособие. - М.: Просвеще-
ние, 1974.
5. Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений
/Мякишев, Буховцев, Сотский - 15-е изд.-М.: Просвещение, 2006. - 366
с.
6. Перышкин А.В. Физика 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учеб. заведе-
ний. - М.: Дрофа, 2000.-192 с.
7. Смородинский Я.А. Температура. Библиотечка «Квант», вып.12. – М.:
Наука, 1981.
8. Физика: молекулярная физика и термодинамика с основами общей ас-
трономии: учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений/ А.А. Фадеева,
Д.Ф. Киселев, А.В. Засов, З.В. Кононович; под ред. А.А. Фадеевой. М.: Просвещение, 2000. - 206 с.
9. Физика: учеб. пособие для 10 кл. шк. и классов с углубл. изуч. физики
/Ю.И. Дик, О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов и др.; под ред. А.А. Пинского. М.: Просвещение, 2000
10. Эдельман В.С. Вблизи абсолютного нуля. Библиотечка «Квант», вып.
26. – М.: Наука, 1983.
172
Тема 15. Материя
План:
1. Понятие материи с точки зрения философии;
2. Понятие материи с точки зрения физики;
3. Принцип неисчерпаемости свойств, связей и взаимодей-
ствий материальных объектов;
4. Проблема бесконечности материи в пространстве и во времени.
1. Понятие материи с точки зрения философии
(от лат. materia — вещество) — философская категория
для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими
ощущениями, существуя независимо от них (объективно).
Материя является обобщением понятия материального и идеального
в силу их относительности. Тогда как термин «реальность» носит гносео-
логический оттенок, термин «материя» носит онтологический оттенок.
Понятие материи является одним из фундаментальных понятий ма-
териализма и, в частности, такого направления в философии, как диалектический материализм.
Термин использовался ещѐ Платоном для обозначения субстрата ве-
щей, противостоящего их идее. Аристотель признавал объективное суще-
ствование материи. Он считал еѐ вечной, несотворимой и неуничтожимой.
В средневековой философии в материи видели принцип множества и индивидуации.
Поль Гольбах считал, что материей является всѐ то, что действует на
наши органы чувств.
Невозможность чувственно воспринимать объекты микромира заста-
вила обратиться к математическим моделям. Говорили об «исчезновении
материи», о победе идеализма. К этому привело и то, что материализм тра-
диционно был связан с механически-вещественным пониманием материи.
173
Энгельс выделил 5 форм движения материи: физическая; химиче-
ская; биологическая; социальная; механическая.
Современное определение дал В.И. Ленин в работе «Материализм и
эмпириокритицизм» (1909 год): материя — это «…философская категория
для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощу-
щениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими
ощущениями, существуя независимо от них». Атрибутами материи, все-
общими формами еѐ бытия являются движение, пространство и время, ко-
торые не существуют вне материи. Точно так же не может быть и матери-
альных объектов, которые не обладали бы пространственно-временными
свойствами. Универсальными свойствами материи являются:
несотворимость и неуничтожимость;
вечность существования во времени и бесконечность в пространстве;
материи всегда присущи движение и изменение, саморазвитие, превра-
щение одних состояний в другие;
детерминированность всех явлений;
причинность — зависимость явлений и предметов от структурных свя-
зей в материальных системах и внешних воздействий, от порождающих
их причин и условий;
отражение — проявляется во всех процессах, но зависит от структуры
взаимодействующих систем и характера внешних воздействий. Истори-
ческое развитие свойства отражения приводит к появлению высшей его
формы — абстрактного мышления.
Универсальные законы существования и развития материи:
Закон единства и борьбы противоположностей.
Закон перехода количественных изменений в качественные.
Закон отрицания отрицания .
174
Формы движения материи
Формы движения материи — основные типы движения и взаимо-
действия материальных объектов, выражающие их целостные изменения.
Каждому телу присуще не одна, а ряд форм материального движения. В
современной науке выделяются три основные группы, которые в свою
очередь имеют множество своих специфических форм движения[3].
1. В неорганической природе:
пространственное перемещение;
движение элементарных частиц и полей — электромагнитные,
гравитационные, сильные и слабые взаимодействия, процессы
превращения элементарных частиц и др.;
движение и превращение атомов и молекул, включающее в себя
химические реакции;
изменения в структуре макроскопических тел — тепловые процес-
сы, изменение агрегатных состояний, звуковые колебания
и др.;
геологические процессы;
изменение космических систем различных размеров: планет, звезд,
галактик и их скоплений.
2. В живой природе:
обмен веществ;
саморегуляция, управление и воспроизводство в биоценозах и дру-
гих экологических системах;
взаимодействие всей биосферы с природными системами Земли;
внутриорганизменные биологические процессы, направленные на
обеспечение сохранения организмов, поддержание стабильно-
сти внутренней среды в меняющихся условиях существования;
175
надорганиэменные процессы выражают отношения между пред-
ставителями различных видов в экосистемах и определяют их
численность, зону распространения (ареал) и эволюцию;
3. В обществе:
многообразные проявления сознательной деятельности людей;
все высшие формы отражения и целенаправленного преобразова-
ния действительности.
Более высокие формы движения материи исторически возникают на
основе относительно низших и включают их в себя в преобразованном ви-
де. Между ними существует единство и взаимное влияние. Но высшие
формы движения качественно отличны от низших и несводимы к ним.
Раскрытие материальных взаимоотношений имеет огромное значение для
понимания единства мира, исторического развития материи, для познания
сущности сложных явлений и практического управления ими.
2. Понятие материи с точки зрения физики
(от лат. materia — вещество, от лат. mater — мать, матерь)
— фундаментальное 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 (в пространстве-времени) — представление, идущее от Ньютона (пространство — вместилище вещей, время — событий); либо как нечто, само задающее свойства пространства и времени — представление,
идущее от Лейбница и в дальнейшем нашедшее выражение в общей теории относительности Эйнштейна. Изменения во времени, происходящие с
различными формами материи, составляют физические явления. Основной
задачей физики является описание свойств тех или иных видов материи.
176
В системе основных положений концепции неисчерпаемости мате-
рии целесообразно выделить следующие 4 фактора:
1. Неисчерпаемое многообразие структурных форм и видов материи;
2. Бесконечное многообразие форм движения, свойств, связей и отно-
шении материальных объектов;
3. Неисчерпаемое многообразие пространственно-временных струк-
тур материи и бесконечность материального мира;
4. Глобальный эволюционизм — непрерывный процесс эволюции
материи на всех уровнях и Вселенной как целого.[4]
Принцип структурности материи
Материя существует как бесконечное число многообразных структур
и разнокачественных видов. Это - вещество и антивещество, физические
поля, различные макро- и микротела, космические тела, галактики. Как материя в целом, так и любые ее структурные элементы в отдельности бесконечно сложны и неисчерпаемы. Не только отдельные макро- или микроте-
ла, но и такие исследуемые современной наукой глобальные сферы мате-
риального бытия как микромир, макромир и мегамир коренным образом
отличаются друг от друга по строению (структуре), взаимодействиям и ха-
рактеру материального движения [4].
Основные виды материи
1. Вещество
Адронное вещество — основную массу этого типа вещества со-
ставляют элементарные частицы - адроны.
Барионное вещество (барионная материя) — основной (по мас-
се) компонент — барионы.
Вещество в классическом понимании. Состоит из атомов в обыч-
ном смысле этого слова, то есть из атомов, содержащих протоны,
177
нейтроны и электроны. Эта форма материи доминирует в Солнечной
системе и в ближайших звѐздных системах.
Антивещество — состоит из антиатомов, содержащих антипрото-
ны, антинейтроны и позитроны.
Нейтронное вещество — состоит преимущественно из нейтронов
и лишено атомного строения. Основной компонент нейтронных
звѐзд существенно более плотный, чем обычное вещество, но менее
плотный, чем кварк-глюонная плазма.
Другие виды веществ, имеющих атомоподобное строение (напри-
мер, вещество, образованное мезоатомами с мюонами).
Кварк-глюонная плазма — сверхплотная форма вещества, суще-
ствовавшая на ранней стадии эволюции Вселенной до объединения
кварков в классические элементарные частицы (до конфайнмента).
Докварковые сверхплотные материальные образования, со-
ставляющие которых струны и другие объекты, c которыми опери-
руют теории великого объединения (см. теория струн, теория супер-
струн). Струноподобные объекты в современной физической теории
претендуют на роль наиболее фундаментальных материальных обра-
зований, к которым можно свести все элементарные частицы, т.е. в
конечном счѐте все известные формы материи. Данный уровень ана-
лиза материи, возможно, позволит объяснить с единых позиций
свойства различных элементарных частиц. Принадлежность к «ве-
ществу» здесь следует понимать условно, поскольку различие между
вещественной и полевой формами материи на данном уровне стира-
ется.
Поле, в отличие от вещества, не имеет внутренних пустот, обладает
абсолютной плотностью.
178
2. Поле (в классическом смысле)
Электромагнитное поле.
Гравитационное поле.
Квантовые поля различной природы. Согласно современным пред-
ставлениям, квантовое поле является универсальной формой мате-
рии, к которой могут быть сведены как вещества, так и классические
поля.
Материальные объекты неясной физической природы.
Тѐмная материя.
Тѐмная энергия.
Эти объекты были введены в научный обиход для объяснения ряда
астрофизических и космологических явлений.
Вещество
Классическое вещество может находиться в одном из трех агрегатных состояний: газообразном, жидком или твердом. Кроме того, выделяют
высокоионизованное состояние вещества (чаще газообразного, но, в широком смысле, любого агрегатного состояния), называемое плазмой.
В химическом отношении все вещества подразделяют на простые и
сложные (химические соединения), а также на неорганические и органические вещества.
Элементарные частицы и поля
Среди элементарных частиц, составляющих вещества и поля, выде-
ляют фермионы и бозоны, а также частицы, обладающие и не обладающие
массой покоя (безмассовые частицы). Кроме того, отдельно выделяют вир-
туальные частицы, которые можно рассматривать как частицы, возникаю-
щие в промежуточных состояниях взаимодействия реальных элементар-
ных частиц. Виртуальные частицы определяют свойства физического ва-
179
куума, который, таким образом, в современной физике также приобретает
атрибуты материальной среды.
3. Принцип неисчерпаемости свойств, связей
и взаимодействий материальных объектов
Концепция неисчерпаемости материи и ее познания явилась законо-
мерным результатом эволюции понятия материи, итогом философского
обобщения совокупности естественнонаучных данных о строении и свой-
ствах окружающего нас мира. Она представляет собой признание неисчер-
паемого многообразия и структурных форм материи, свойств, взаимосвя-
зей и взаимодействий материального мира и его частей. Признавая прин-
ципиальную познаваемость внешнего мира, она вместе с тем раскрывает
исторически ограниченный характер научного познания, соответствующе-
го данному этапу развития теории и практики.
Неисчерпаемость атома и элементарных частиц была научно обосно-
вана задолго до открытия строения атома и изучения свойств элементар-
ных частиц (в 1908 г., когда была написана книга "Материализм и эмпири-
окритицизм", было известно только две элементарных частицы — электрон и фотон). Teзисом о неисчерпаемости электрона В.И. Ленин методо-
логически правильно поставил вопрос о неисчерпаемости материи на всех
уровнях.
Развитие физики неопровержимо подтвердило эти идеи. Сейчас уже
никто не сомневается в том, что все элементарные частицы, в том числе
электрон, фотоны, нейтрино, имеют внутреннюю структуру. О такой, каза-
лось бы, "бестелесной" частице, как нейтрино, японский физик С. Саката
писал, "нейтрино так же неисчерпаем, как и атом".
Неисчерпаемость свойств любого структурного элемента материи
обусловлена тем, что он бесчисленными нитями связан с другими объек-
тами и постоянно взаимодействует с ними.[4]
180
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]