Фізика. Повторне видання. 7 клас. Бар’яхтар

Дорогі друзі!

Цього навчального року починається ваша подорож світом нової для вас науки — фізики. Ви будете спостерігати явища природи, проводити справжні наукові експерименти й на кожному уроці робити власні маленькі відкриття.

Вам зустрінуться не тільки добре відомі з курсу природознавства поняття: «фізичне тіло», «речовина», «атоми», «молекули», «дифузія», «механічний рух»,— а й багато нових.

Жодна справжня подорож не буває легкою, але ж скільки нового ви дізнаєтеся про світ навколо! А підручник, який ви тримаєте в руках, стане для вас надійним помічником.

Будьте уважними й наполегливими, вивчаючи зміст кожного параграфа, і тоді ви зможете зрозуміти суть викладеного матеріалу та застосувати здобуті знання в повсякденному житті.

Зверніть увагу на те, що параграфи завершуються рубриками: «Підбиваємо підсумки», «Контрольні запитання», «Вправа». Для чого вони потрібні і як з ними краще працювати?

У рубриці «Підбиваємо підсумки» подано відомості про основні поняття та явища, з якими ви ознайомилися в параграфі. Отже, ви маєте можливість іще раз звернути увагу на головне.

«Контрольні запитання» допоможуть з’ясувати, чи зрозуміли ви вивчений матеріал. Якщо ви зможете відповісти на кожне запитання, то все гаразд, якщо ж ні, знову зверніться до тексту параграфа.

Рубрика «Вправа» зробить вашу подорож у дивовижний світ фізики ще цікавішою, адже ви зможете застосувати отримані знання на практиці. Завдання цієї рубрики диференційовані за рівнями складності — від доволі простих, що потребують лише уважності, до творчих, розв’язуючи які слід виявити кмітливість і наполегливість. Номер кожного завдання має відповідний колір (у порядку підвищення складності: синій, зелений, оранжевий, червоний, фіолетовий).

Серед завдань є такі, що слугують для повторення матеріалу, який ви вже вивчали в курсах природознавства, математики або на попередніх уроках фізики.

А от ті, хто не звик зупинятися на досягнутому, знайдуть багато корисного в матеріалах, позначених «*».

Безумовно, цікавою і корисною буде для вас інтернет-підтримка, де подано відеоролики, що демонструють етапи проведення лабораторних робіт, показують у дії той чи інший фізичний дослід або процес; тренувальні тестові завдання з комп’ютерною перевіркою.

Фізика — наука насамперед експериментальна, тому в підручнику на вас очікують експериментальні завдання та лабораторні роботи. Обов’язково виконуйте їх — і ви будете краще розуміти фізику. Радимо опрацьовувати завдання «із зірочкою». Це допоможе вам навчитися подавати результати експериментів так, як це роблять справжні вчені. Перед цим слід ознайомитися з відповідним матеріалом у § 5.

Матеріали, запропоновані наприкінці кожного розділу в рубриках «Підбиваємо підсумки розділу» і «Завдання для самоперевірки», допоможуть систематизувати отримані знання, будуть корисними під час повторення вивченого та в ході підготовки до контрольних робіт.

У разі роботи над навчальними проєктами радимо уважно ознайомитися з деякими порадами щодо їх створення і презентації, поданими наприкінці підручника.

Цікавої подорожі світом фізики, нехай вам щастить.

Розділ 1. Фізика як природнича наука. Пізнання природи

  • Ви знаєте, як виміряти довжину предметів, наприклад шнура, а дізнаєтесь, як визначити розмір молекули
  • Ви вмієте визначати об’єм прямокутного паралелепіпеда, а навчитеся вимірювати об’єм тіла будь-якої форми
  • Ви знаєте, як виглядають моделі літаків, а з’ясуєте, чи можна побачити фізичні моделі та для чого їх створюють

§ 1. Фізика — наука про природу. Фізичні тіла та фізичні явища

У перекладі з давньогрецької слово «фізика» означає «природа». Отже, фізика — наука про природу, або природнича наука. Звернемося до тлумачного словника. Словом «природа» зазвичай називають навколишній нерукотворний світ. Але існує також інше тлумачення: природа — це сутність, основна властивість чого-небудь. Згадайте: «природа блискавки», «природа вулканічної діяльності», «природа тіл Сонячної системи». Спробуємо з’ясувати, в якому ж розумінні використано слово «природа» в назві предмета, який ви починаєте вивчати.

1. Дізнаємося, як зароджувалася фізика

Ще в далеку давнину люди почали досліджувати навколишній світ. Передусім це було викликане повсякденними потребами — надійно захиститися від негоди та хижаків, зібрати врожай, врятуватися від ворогів тощо. Людині потрібно було навчитися піднімати й переміщувати важкі камені, щоб збудувати домівку з міцними стінами; виплавляти метал із руди, щоб виготовити плуги, сокири, надійні й гострі наконечники стріл...

Проте не тільки практичні потреби спонукали до вивчення природи. Допитливість, властива людині, штовхала її до пошуку відповідей на численні питання (рис. 1.1): як виникли Земля й Сонце, Місяць і зорі? як літають птахи і як плавають риби? чому трапляються землетруси, повені, посухи, пожежі? звідки з’явилася сама людина і яким є її призначення? Так почала зароджуватися наука про природу, яку сьогодні називають природознавство. Із часом обсяг знань збільшувався і єдина «наука про природу» почала розпадатися на окремі дисципліни (рис. 1.2).

У стародавні часи виникла астрономія — наука, що вивчала розташування та рух небесних тіл, потім — філософія (у перекладі з давньогрецької це слово означає «любов до мудрості»). Філософи збирали знання про навколишній світ, доповнювали їх власними ідеями та передавали своїм учням.

Рис. 1.1. Намагаючись зрозуміти навколишній світ, людина ставить перед собою безліч питань і шукає відповіді на них

Рис. 1.2. Фізика, хімія, географія, біологія, медицина беруть свій початок у природознавстві

Засновником фізики вважають давньогрецького філософа Аристотеля (рис. 1.3). Одну зі своїх праць, у якій Аристотель систематизував природничі знання свого часу, він назвав «Фізика».

2. З’ясовуємо, що вчені називають матерією

З античних часів у науці використовують поняття матерії. Почувши слово «матерія», багато хто з вас напевне уявить якусь тканину. Проте для вчених це поняття є набагато ширшим! Матерія — це все те, що реально, незалежно від нашої свідомості існує у Всесвіті.

Спостерігаючи світ навколо, ви бачите різноманітні фізичні тіла (рис. 1.4). Будь-яке фізичне тіло складається з речовини або суміші речовин — заліза, кисню, води, сталі, пластику, деревини, повітря тощо. Речовина — це один із видів матерії.

Рис. 1.3. Аристотель (384-322 рр. до н. е.)

Рис. 1.4. Приклади фізичних тіл

Фізичне тіло — це об’єкт із речовини, який має зовнішню межу.

Фізичні тіла можуть бути твердими (олівець, камінь), рідкими (краплі дощу, олія у склянці), газоподібними (повітря в повітряній кульці). Багато тіл мають тверді, рідкі та газоподібні складові (живі істоти, автомобілі, хмари).

Спробуйте навести ще кілька подібних прикладів.

У ХІХ ст. вчені встановили, що крім речовини існує ще один вид матерії — поле. Наприклад, електромагнітні хвилі — це поширення в просторі електромагнітного поля. Саме за допомогою невидимих електромагнітних хвиль ми маємо змогу спілкуватися по мобільному телефону, капітан корабля може з’ясувати координати свого судна через супутник. Щосекунди ми виявляємо дію гравітаційного поля Землі: спіткнувшись, ми падаємо; кинутий угору м’яч повертається назад.

Наприкінці ХХ ст. науковці відкрили нові матеріальні сутності, фізичну природу яких не встановлено й нині. Ці матеріальні сутності назвали темна матерія і темна енергія. Згідно з даними 2013 р., Всесвіт на 95,1 % складається з темної матерії й темної енергії і лише на 4,9 % — зі «звичайної» матерії (речовини та поля). Питання щодо властивостей цих субстанцій — одна з головних проблем сучасної фізики.

3. Розглядаємо фізичні явища

Світ навколо нас безперервно змінюється. Тіла переміщуються одне відносно одного, деякі з них зіштовхуються і, можливо, руйнуються, з одних тіл утворюються інші... Перелік таких змін можна продовжувати й продовжувати — недарма ще давньогрецький філософ Геракліт (бл. 544-483 рр. до н. е.) зауважив: «Усе тече, усе змінюється». Зміни в природі вчені називають природними явищами (рис. 1.5).

Щоб краще зрозуміти складні природні явища, учені розглядають їх як сукупність фізичних явищ — явищ, які можна описати за допомогою відповідних фізичних законів.

Рис. 1.5. Приклади природних явищ

Рис. 1.6. Складне природне явище — гроза — являє собою сукупність різних фізичних явищ

Наприклад, грозу можна розглядати як сукупність блискавки (електромагнітне явище), гуркоту грому (звукове явище), руху хмар, падіння крапель дощу (механічні явища) та ін. (рис. 1.6).

Розгляньте приклади деяких фізичних явищ, наведені в таблиці*. Що може бути спільного між польотом ракети, падінням каменя, бігом коня, обертанням Землі? Відповідь проста. Усі ці явища є механічними й описуються одними законами — законами механічного руху.

Наведемо ще приклад. Знімаючи светр або розчісуючи волосся пластмасовим гребінцем, ви, напевно, звертали увагу на крихітні іскорки, які при цьому з’являються. Ці іскорки і потужний розряд блискавки однаково належать до електромагнітних явищ (рис. 1.7), а отже, підпорядковуються одним законам. Тому для дослідження електромагнітних явищ не обов’язково чекати на грозу. Достатньо вивчити, як поводяться безпечні іскорки, щоб зрозуміти, чого чекати від блискавки та як уникнути можливої небезпеки.

Фізичні явища

Приклади

Механічні

Політ ракети, падіння каменя, біг коня, обертання Землі навколо Сонця

Звукові

Дзвін, пташиний спів, тупіт коня, гуркіт грому, розмова

Теплові

Замерзання води, танення снігу, нагрівання їжі, згоряння палива в циліндрі двигуна

Електромагнітні

Розряд блискавки, електризація волосся, притягання магнітів

Світлові

Світіння електричної лампочки, сонячні та місячні затемнення, веселка

* Зверніть увагу на те, що звукові явища є окремим випадком механічних явищ, оскільки звук — це механічна хвиля.

Рис. 1.7. Приклади електромагнітних явищ

Вивчаючи фізичні явища, вчені, зокрема, встановлюють їхній взаємозв’язок. Так, розряд блискавки (електромагнітне явище) обов’язково супроводжується значним підвищенням температури в каналі блискавки (тепловим явищем). Дослідження цих явищ у їхньому взаємозв’язку дало змогу не тільки краще зрозуміти природне явище — грозу, але й знайти шлях для практичного застосування електричного розряду. Прикладом може бути електрозварювання — спосіб з’єднання металевих деталей за допомогою електричного розряду (див. рис. 1.7) (кожен, хто проходив повз будівельний майданчик, напевно бачив робітників у захисних масках і сліпучі спалахи). Електрозварювання — це приклад практичного використання результатів наукових досліджень.

4. Визначаємо, що вивчає фізика

Фізика — це природнича наука, яка вивчає найзагальніші закономірності явищ природи, властивості та будову матерії, закони її руху.

Фізика є основною природничою наукою. Чому так? Адже існують й інші природничі науки: біологія, хімія, астрономія, географія тощо.

По-перше, фізика вивчає найбільш загальні закономірності, які визначають структуру та поведінку найрізноманітніших об’єктів — від гігантських зір до надзвичайно маленьких атомів.

По-друге, закони фізики є основою будь-якої природничої науки. Наприклад, в астрономії закони фізики пояснюють причини світіння та будову зір, утворення планет, рух космічних об’єктів. У географії закони фізики застосовують для пояснення клімату, течій річок, утворення рельєфу. У хімії саме фізика пояснює напрямок і швидкість перебігу хімічних реакцій.

5. Доводимо, що фізика є основою техніки

Зіставимо морські подорожі в давнину і сьогодні (рис. 1.8). На відміну від вітрильників минулого, судно ХХІ ст. має двигун і не залежить від примх вітру. У сучасного капітана є детальна карта; судно має GPS-навігатор, завдяки якому завжди відомі курс судна та місце його перебування; сонар, який попередить про підводні скелі та рифи; радар, який виявить айсберги, скелі та інші судна в умовах поганої видимості*. У разі аварії завжди можна викликати допомогу по радіо. Очевидно, що із сучасним обладнанням морські мандрівки стали швидшими та безпечнішими.

Рис. 1.8. Наприкінці XV ст. іспанський мореплавець Христофор Колумб плив до берегів сучасної Америки два місяці. Сучасне судно подолало б цю відстань менш ніж за тиждень

Протягом усієї історії люди створювали різноманітні технічні пристрої на основі фізичних знань.

Вивчення теплових явищ привело до створення теплових двигунів, які працюють в автомобілях і мотоциклах, на суднах і в літаках, на теплових електростанціях і в ракетоносіях.

Завдяки відкриттям у галузі електрики ми маємо змогу освітлювати приміщення, користуватися телевізором, телефоном, комп’ютером, праскою, пральною машиною тощо.

Приблизно половина електричної енергії в нашій країні виробляється на атомних електростанціях, створених завдяки відкриттям у галузі ядерної фізики.

Лікарі та будівельники, мандрівники та хлібороби, енергетики й машинобудівники користуються пристроями і технологіями, створення яких стало можливим завдяки знанню законів, що свого часу були відкриті фізиками.

Підбиваємо підсумки

Всесвіт складається з різних видів матерії — речовини та поля. Нещодавно відкриті темна матерія і темна енергія, природу яких достименно не встановлено. Усі фізичні тіла «побудовані» з речовини.

* GPS — всесвітня система визначення місця перебування;

  • сонар — пристрій для дослідження морського дна за допомогою ультразвукових хвиль;
  • радар — пристрій для виявлення об’єктів за допомогою електромагнітних хвиль. Про GPS-навігатор, сонар, радар див. на «Енциклопедичній сторінці» наприкінці розділу 1.

У природі постійно відбуваються зміни, які називають природними явищами. Складні природні явища розглядають як сукупність фізичних явищ — таких, які можна описати за допомогою відповідних фізичних законів. Фізичні явища бувають теплові, світлові, механічні, звукові, електромагнітні тощо.

Фізика є основною природничою наукою. Вона вивчає найзагальніші закономірності явищ природи, властивості та будову матерії, закони руху матерії.

Контрольні запитання

1. Що означає слово «фізика» в перекладі з грецької? 2. Що таке матерія? Які існують види матерії? 3. Наведіть приклади фізичних тіл. Зазначте, які це тіла (рідкі; тверді; газоподібні; мають змішану структуру). 4. Наведіть приклади фізичних явищ — електромагнітних, теплових, світлових, механічних, звукових. 5. Що вивчає фізика? 6. Чому фізика є основною природничою наукою? 7. Наведіть докази того, що фізика є основою техніки.

Вправа № 1

1. Назвіть речовини, з яких складаються такі тіла: підручник, олівець, футбольний м’яч, склянка, автомобіль.

2. Заповніть таблицю на основі наведеного речення*.

Дослідник поклав шматок олова у сталеву посудину та розплавив його в полум’ї газового пальника.

Фізичне явище

Фізичне тіло

Речовина

3. Визначте, про яке фізичне явище йдеться в кожному реченні.

Обертається гвинт електром’ясорубки. Дріт нагрівся в полум’ї пальника. Навколишній світ ми бачимо різнокольоровим.

4. Поміркуйте, які фізичні явища можна «побачити» в таких природних явищах: виверження вулкана; повінь; сходження снігової лавини; «падіння» зорі.

5. Наведіть приклади застосування фізичних знань у побуті.

6. Закономірності яких фізичних явищ треба знати, щоб створити автомобіль?

7. Уявіть, що ви потрапили на безлюдний острів. Як ви можете дізнатися, з яких речовин складаються тіла, що вас оточують, і в якому агрегатному стані вони перебувають? Спробуйте записати план ваших досліджень і проілюструвати його.

* Таблиці, подані в підручнику, слід переносити до зошита. Кількість стовпчиків у таблиці має бути такою, як наведено в підручнику, а от кількість рядків зазвичай необхідно збільшити.

ГДЗ до підручника можна знайти тут.
Попередня
Сторінка
Наступна
Сторінка

Зміст