Фізика. 7 клас. Пшенічка

ДОРОГІ ДРУЗІ!

Фізика - це дивовижна наука, яка дає змогу побачити у звичайних предметах і явищах приховану в них сутність; вона є основою техніки і всіх наук про природу. Чим займається фізика, ви зрозумієте, прочитавши вже перший параграф підручника. Ви дізнаєтеся також про найцікавіші й найважливіші відкриття, зроблені в галузі фізики за останні сто років і в останнє десятиріччя.

Фізика передовсім - наука експериментальна. У підручнику описано багато цікавих і захоплюючих дослідів, які ви зможете провести самостійно вдома. Сподіваємося, це принесе вам велике задоволення!

Основний матеріал параграфів, на який необхідно звернути увагу, виділено півжирним шрифтом. Наприкінці параграфа є творчі завдання (для найбільш допитливих), контрольні запитання для самоперевірки і вправи з усними та письмовими задачами. Якщо ви зумієте з ними впоратися, то це означає, що матеріал засвоєний добре.

Серед задач трапляються не тільки прості, але й середньої складності та навіть досить важкі. Для їх розв'язання необхідно ще раз уважно перечитати теорію, а можливо, і скористатися довідниками та помізкувати. Складні задачі і розділи теорії відмічено зірочкою.

Життя набагато цікавіше за будь-який підручник! Ми зумисне включили до нього теми для досліджень, які допоможуть вам зрозуміти, що таке справжні фізичні проблеми.

Мова сучасної фізики досить складна. Тому наприкінці підручника розміщено словник фізичних термінів, який допоможе зрозуміти і засвоїти наукові терміни.

Успіхів вам!

Розділ 1. Фізика як природнича наука

§ 1. Фізика як фундаментальна наука про природу. Методи наукового пізнання

ЩО ВИВЧАЄ ФІЗИКА

Людина за своєю природою дуже допитлива. Її цікавить усе, що відбувається довкола: чому весну змінює літо, а його - осінь; чому світить сонце; чому день приходить на зміну ночі; звідки вранці з'являється роса; які найменші частинки у світі, а які - найбільші; з чого складається Всесвіт; що чекає на нас у майбутньому і ще багато-багато запитань.

На ці запитання дає відповіді фізика - наука, яка дає можливість зрозуміти природу, бо вже в самій назві криється її суть. Φύσιςγ перекладі з грецької означає «природа». Природу вивчає не тільки фізика, але й біологія, хімія, географія, астрономія. Чим же особлива фізика?

Фізика - це наука, що вивчає найпростіші й разом з тим найзагальніші властивості та закони руху об'єктів навколишнього світу.

За цим сухим визначенням з енциклопедії криється величезний світ науки. Ви будете знайомитися з нею поступово, відкриваючи для себе нові й нові вершини фізики.

ЯК ФІЗИКИ ВИВЧАЮТЬ ПРИРОДУ. ФІЗИЧНІ ЯВИЩА

Ви, мабуть, давно помітили, що світ навколо нас постійно змінюється. Яблука з дерева падають униз, а кулі, наповнені гелієм, піднімаються вгору. Зміни в природі називають явищами.

Події відбуваються у певному порядку, тобто з плином часу: спочатку під час грози спалахує блискавка (мал. 1.1), а після неї чути гуркіт грому. Чому так відбувається, що є причиною цього?

Явища мають різну природу. Падіння яблука та політ повітряної кулі - це механічне явище. Танення сніжинки у долоні - теплове. Грім - це звукове явище, а блискавка - це світлове, електричне та багато інших супутніх явищ.

Як можна зорієнтуватися в такій великій кількості явищ? Як їх вивчити? Розпочинають зі спостережень.

Мал. 1.1. Явище блискавки

Фізика ґрунтується на фактах, отриманих внаслідок спостережень. Спостереження часто бувають випадковими, але факти добувають у результаті цілеспрямовано проведених експериментів і досліджень з використанням спеціальних приладів, проводячи відповідні вимірювання. Отримані факти аналізують і намагаються пояснити. Так з'являються припущення, які в науці називають гіпотезами. Перевірені багатьма дослідниками гіпотези стають теоріями.

Фізики вивчають явища природи, використовуючи різноманітні прилади, і пояснюють їх фізичними теоріями.

ЦЕ ЦІКАВО

Спостерігаємо за небом

Коли ми дивимося на зоряне небо, нас вражає грандіозність і величність Космосу. Люди спостерігають за небом уже багато тисячоліть. Але по-справжньому зрозуміли та пояснили побачене саме фізики.

Сонце - найближча до нас зоря - це розжарена газова куля, діаметр якої приблизно 1,5 млн км. Наша планета знаходиться від неї на відстані 150 млн км. Температура на «поверхні» Сонця досягає 6000 градусів, а в центрі - уже 15 млн градусів. При таких температурах відбуваються термоядерні реакції, які дають можливість зорі випромінювати енергію впродовж десятків мільярдів років. Звідки ж усе це стало відомим?

Виявляється, що світло несе значну інформацію про зорю, зокрема: а) її температуру; б) наближається вона до нас чи віддаляється; в) швидкість руху і г) з яких речовин вона складається.

Мал. 1.2. Телескопи: а) оптичний телескоп Галілея; б) дзеркальний телескоп Ньютона; в) сучасний телескоп

Фізичні прилади, встановлені на телескопах, дозволяють виміряти всі ці фізичні величини. Перший лінзовий телескоп побудував італійський фізик Галілео Галілей, а перший дзеркальний телескоп - англійський фізик Ісаак Ньютон.

Фізики навчилися розшифровувати інформацію, що її приносить не тільки видиме світло, а й невидиме інфрачервоне та ультрафіолетове світло, радіохвилі й рентгенівські та гамма-промені.

Галактики

Сучасні телескопи (мал. 1.2) дають змогу бачити зоряні системи - галактики, які знаходяться на величезних відстанях від нас. На мал. 1.3 зображено фотографію нашої «сусідки» галактики М 31, яку спостерігають у сузір'ї Андромеди.

В ясну погоду темної ночі на небі можна бачити світлу смугу, що тягнеться через увесь небосхил - Чумацький шлях. Вона містить таку величезну кількість зірок, що наше око їх не розрізняє. Це наша Галактика, яка налічує близько 200 млрд зір і має діаметр 100 000 світлових років (світловий рік - це відстань, що її проходить світло за один рік). Цей своєрідний зоряний диск робить один оберт за 250 млн років. Наша Сонячна система (Сонце і планети, які обертаються навколо нього) розташована досить далеко від центру Галактики (близько 26 000 світлових років).

Мал. 1.3. Галактика М 31 знаходиться так далеко, що світло від неї до нас йде приблизно 2,8 млн. років (за одну секунду світло долає 300 000 км). Це одне з найближчих до нас зоряних скупчень, і наша Галактика - Чумацький шлях (Galaxy - лат. «молоко») - дуже на неї схожа.

Відстань від найвіддаленіших галактик до нас світло долає приблизно за 14 млрд років. Це означає, що ми бачимо їх такими, якими вони були мільярди років тому. Отож, потужний телескоп, як своєрідна машина часу, дає змогу зазирнути в минуле Всесвіту.

КОРОТКІ ПІДСУМКИ

• Фізики вивчають явища природи за допомогою фізичних приладів.
• Зміни в природі називаються явищами.
• Фізика - це наука, що вивчає найпростіші й разом з тим найзагальніші властивості та закони руху об'єктів навколишнього світу.
• При вивченні явищ навколишнього світу фізики спостерігають, роблять досліди й обчислення, на основі яких створюють фізичні теорії.
• Отримані фізиками знання дають нам змогу розуміти навколишній світ і сприяють прогресу людства.

ТВОРЧІ ЗАВДАННЯ

• 1.1. Уважно розгляньте мал. 1.1. Скільки запитань ви можете поставити про явище блискавки, зображене на малюнку?
• 1.2. Де знаходяться найбільші в світі телескопи? Які їх розміри й характеристики?
• 1.3. Яка основна відмінність між телескопами, сконструйованими двома видатними фізиками - Ньютоном і Галілеєм?

ВПРАВА 1

• 1. Що вивчає фізика?
• 2. Наведіть приклади фізичних явищ: а) механічних; б) звукових; в) теплових; г) електричних та д) світлових.
• 3. Для яких потреб використовують у фізиці прилади?
• 4. Як учені визначають склад зір, їхню температуру та швидкість?
• 5. Назвіть декілька різновидів телескопів, якими досліджують Всесвіт (скористайтеся різними джерелами інформації - Інтернетом, енциклопедіями тощо).
• 6. Чому телескоп можна назвати своєрідною «машиною часу»?
• 7. Яку відстань називають «світловим роком»?
• 8. Яка відстань у кілометрах від нас до Сонця?
• 9. Яка температура Сонця: а) на поверхні та б) у центрі. Чому слово «поверхня» в тексті параграфу взяте в лапки?
• 10. Чим є Чумацький шлях?
• 11. Скільки зір налічує наша Галактика?
• 12. Як далеко від нас знаходиться «край» Всесвіту?
• 13. Чому ми спочатку бачимо блискавку, а тільки потім чуємо грім?
• 14. У скільки разів відстань від Землі до Сонця більша, ніж діаметр Сонця?
• 15. Обчисліть, яку відстань у кілометрах проходить світло за: а) одну хвилину; б) одну годину; в) одну добу; г) один рік?
• 16. У скільки разів Сонце більше за Землю?
• 17. Виразіть швидкість світла в м/с.
• * 18. Чому телескопи будують високо в горах або виносять за межі атмосфери?
• * 19. На яку відстань від Землі вже поширились у космос сигнали наших радіостанцій?
• * 20. Чому, коли ми дивимося вночі на зоряне небо, воно здається схожим на сферичний купол? (Так і говорять - «небесна сфера»).