Физические явления природы примеры 3 класс: Конспект урока по предмету окружающий мир по теме «Физические и химические явления»3 класс

Содержание

Конспект урока по предмету окружающий мир по теме «Физические и химические явления»3 класс

Здравствуйте, ребята! Сегодняшний урок окружающего мира проведу у вас я, меня зовут Рузалия Галимжановна.

Снег летает и сверкает.

В золотом сиянии дня,

Словно пухом устилает

Все дороги и дома.

Сыплет-сыплет снег – снежок.

Начинаем наш урок.

Ребята, отгадайте загадки:

1. Если плачу –не беда,

Вместо слез течет вода.

Я такой плакучий

Из-за серой тучи. (Дождь)

2.На небе стукнет,

А на земле слышно. (Гром)

3. На деревья, на кусты

С неба падают цветы.

Белые, пушистые,

Только не душистые. (Снег)

4. Растёт она вниз головой

Не летом растёт, а зимой.

Но солнце её припечёт —

Заплачет она и умрёт. (Сосулька)

5. Носится , свищет,

Мечется, рыщет.

Где пробежит – листик дрожит

Где пронесется – дерево гнется. (Ветер)

О чем эти загадки? Правильно, о явлениях природы. На сегодняшнем уроке вы узнаете, что явления природы имеют научные названия и бывают двух видов. А какие это виды и как их распознавать вам предстоит узнать.

Окружающий мир состоит из тел, тела состоят из веществ , например: Снежинка – это тело, а вода – вещество. С телами и веществами в природе происходят различные изменения. Рассмотрим их.

У вас на столах лежат кубики из пластилина, превратите их в шарики.

Что изменилось? (форма)

А вещество при этом изменилось? (нет, оно осталось тем же)

Делаем вывод: Вещество не изменилось, а изменилась его форма.

Разделите пластилиновый шарик на две части. Скатайте шарики.

Что сейчас изменилось? (размер)

А вещество при этом изменилось? (нет, оно осталось тем же)

Делаем вывод: Вещество не изменилось, изменился его размер.

Рассмотрим ещё 1 изменение, с которым вы сталкиваетесь каждый день. На ваших столах в чашечке находится сахарный песок. Он твёрдый или мягкий?

Твердый. В пробирке такой же сахар. Пересыпьте его в стакан с водой и перемешайте. Что произошло с сахаром?( растворился)

Верно, твердое вещество перешло( превратилось) в жидкость. Как вы думаете, вкус его изменился? …..

Что происходит со снегом, который вы заносите домой на пальто, шапке или на обуви. (тает)

Вещество при этом изменилось? (Нет).

Ведь снег — это тоже вода, только в другом состоянии.

Делаем вывод: Вещество не изменилось, а изменилось его состояние.

Ребята, давайте поиграем в игру «День-ночь». подойдите ко мне. Знаете, правила игры? Я буду водящим. Начнем: « День!» (Дети прыгают.) «Ночь!»

Хожу, проверяю. Молодцы! Играем еще раз. Спасибо!. Садитесь на свои места.

-Во время игры с вашим телом что-нибудь произошло? Может быть изменилась форма тела? (нет) А во время игры вы находились на одних и тех же местах? (нет) Значит, что изменилось?

Делаем вывод: Вещество не изменилось , а изменилось положение ваших тел в пространстве.

Мы рассмотрели четыре изменения. Что при этом изменялось? (форма, размер, состояние, положение в пространстве)

Явления, в результате которых меняется форма, размер, состояние тела, происходит перемещение тела в пространстве называются физическими. При этом мы выяснили, что вещество, из которого состоит тело, не изменяется: пластилин остался пластилином, сахар сахаром, ваши тела остались без изменений.

А кто сможет привести примеры физических явлений в природе?

Птица летит, Снеговик, туман, воздушный шарик.

А теперь рассмотрим другое явление и узнаем его научное название.

Иногда вещества изменяются так медленно, что кажутся как бы неизменными. Если оставить во влажном воздухе железный гвоздь, то первое время создается впечатление, что с ним ничего не происходит. Но, пройдет время и мы увидим, что гвоздь покрылся бурой ржавчиной.

У вас на столах ( в коробке) лежат по 2 гвоздя. Рассмотрите их. Чем они отличаются?….

Вывод: на поверхности железа под влиянием влажного воздуха образовалось новое вещество – ржавчина.

Многие явления сопровождают нас в повседневной  жизни

Что находится в коробке? (2 яблока)

Чем они отличатся ?(одно испорченное)

Его можно есть? (нет)

Почему? Что изменилось? (сгнило)

Ребята, образовались другие вещества, вредные для нашего организма.

Большинство  пищевых продуктов портится вследствие их взаимодействия с  кислородом,  находящимся  в  воздухе;  при  этом образуются новые вещества,  которые имеют неприятный запах, вкус и могут быть вредными для человека. Например, плесневелый хлеб, прокисший сок, подгнившие фрукты и ягоды.

Явления , в результате которых образовалось новое вещество, называются химическими.

Так же к химическим явлениям относится костер, как вы думаете, почему? Из древесины при горении образуются новые вещества зола и пепел, работающий двигатель автомобиля т.к. из бензина образуется новое вещество –выхлопной газ, который вреден для человека и окружающей среды.

В старших классах на уроках химии вы будете изучать другие химические явления . Анекоторые из них я вам сейчас покажу.

Давайте мысленно перенесёмся в химическую лабораторию.

1.В пробирке находится бесцветное вещество, добавлю в него порошок белого цвета.

Что произошло? (изменился цвет). Образовалось новое вещество? да.

Как называется такое явление? (химическое)

2. А к пробирке с голубым раствором прилью бесцветный раствор.

Что произошло?(изменился цвет)

А ещё , ребята, выпал осадок- новое вещество. Какое это явление? (химическое)Почему?

Правильно, одни вещества превратились в другие.

Итак, с какими природными явлениями вы познакомились.

Физ.яв. Хим.яв.

… …

….

…..

Послушайте сказку:

Один день из жизни Незнайки, или удивительное рядом.

Незнайка решил, что он непременно должен быть полезен своим друзьям. Он проснулся к обеду, зажег газ и поставил чайник на плиту. А сам сел лепить из пластилина. Незнайка так увлеченно лепил маленьких человечков, что не заметил, как чайник закипел. Он все продолжал свое занятие, пока Шпунтик, сердито ворча, не убрал с плиты выкипевший чайник. Чай не получился. Незнайка задумал приготовить кашу. Для этого достал из холодильника молоко и поставил его на стол. Делать ему больше ничего не хотелось, и он развлекал себя тем, что доставал кубики льда из холодильника и катал их по кухонному столу. Стол вскоре стал мокрым. А Незнайка, забыв о своем обещании, убежал гулять. Вернулся он поздно и вспомнил про молоко. Но в пакете на столе молоко стало кислым. Вот какой помощник!

Вопросы классу:

– Хороший ли помощник Незнайка?

– Была ли опасная ситуация в его действиях?

–Какие явления природы вы заметили в отрывке?

зажёг газ

лепить из пластилина

чайник закипел

кубики льда растаяли

молоко прокисло

Какие из них являются физическими? химическими?

Молодцы!

У вас на партах лежат карточки. Сформулируйте задание и выполните его.

Сформулируйте задание и выполните его.

Физические явления

Химические явления

заварили чай

растаял лёд

туман над рекой

дождь идет

молоко прокисло

горит костёр

_________________________________________________________________

Проверим, какое задание вы придумали для этой карточки и как его выполнили. ….

Молодцы, ребята! Посмотрите на слайд и выберите подходящее для вас выражение.

1.Я научился отличать явления природы и могу научить других.

2.Я понял как отличить явления природы и хочу узнать об этом побольше.

3.Мне сложно отличить физические явления от химических.

Ребята, спасибо за урок. Мне было приятно работать с вами и открывать новые знания!

Явления природы зимние, весенние, летние, осенние

Что такое явления природы? Какие они бывают? Ответы на эти вопросы вы найдете в данной статье. Материал может быть полезен как для подготовки к уроку окружающий мир, так и для общего развития.

Все что нас окружает и не создано человеческими руками, является природой.

Все изменения, происходящие в природе, называются явлениями природы или природными явлениями. Вращение Земли, её движение по орбите, смена дня и ночи, смена времён года – это примеры природных явлений.

Времена года еще называют сезонами. Поэтому явления природы, связанные со сменой времён года, называются сезонными явлениями.

Природа, как известно, бывает неживая и живая.

К неживой природе относится: Солнце, звёзды, небесные тела, воздух, вода, облака, камни, полезные ископаемые, почва, осадки, горы.

К живой природе относятся растения (деревья), грибы, животные (звери, рыбы, птицы, насекомые), микробы, бактерии, человек.

В этой статье мы рассмотрим зимние, весенние, летние и осенние явления природы в живой и неживой природе.

Зимние явления природы

Примеры зимних явления в неживой природе Примеры зимних явления в живой природе
  • Снег – разновидность зимних атмосферных осадков в виде кристалликов или хлопьев.
  • Снегопад – обильное выпадение снега зимой.
  • Пурга – сильная низовая метель, которая возникает преимущественно в равнинной безлесной местности.
  • Вьюга — снежная буря с сильным ветром.
  • Снежная буря – зимнее явление в неживой природе, когда сильный ветер поднимает облако сухого снега, и ухудшает видимость при низкой температуре.
  • Буран – метель в степной местности, на открытых местах.
  • Метель – перенос ветром выпавшего ранее и (или) падающего снега.
  • Гололедица образование тонкого слоя льда на поверхности земли в результате похолодания после оттепели или же дождя.
  • Гололёд – образование слоя льда на поверхности земли, деревьях, проводах и других предметах, которые образуются после замерзания капель дождя, мороси;
  • Сосульки — обледенение при стоке жидкости в виде заостренного книзу конуса.
  • Морозные узоры – это, по сути, иней, который образуется на земле и на ветвях деревьев, на окнах.
  • Ледостав – природное явление, когда устанавливается сплошной ледяной покров на реках, озерах и других водоемах;
  • Облака — скопление взвешенных в атмосфере водных капель и ледяных кристаллов, видимые на небе невооруженным глазом.
  • Лед – как явление природы – это процесс перехода воды в твердое состояние.
  • Мороз – это явления, когда температура опускается ниже 0 градусов Цельсия.
  • Изморозь — белоснежный пушистый налет, нарастающий на ветвях деревьев, проводах в тихую морозную погоду, главным образом при тумане, появляющийся с первыми резкими похолоданиями.
  • Оттепель — теплая погода зимой с таянием снега и льда.
  • Зимняя спячка медведя — период замедления жизненных процессов и метаболизма у гомойотермных животных в периоды малодоступности пищи.
  • Впадение в спячку ежей – в связи с недостаток питания в зимний период ежи впадают в спячку.
  • Смена окраса зайца с серого на белый — это механизм, с помощью которого зайцы приспосабливаются к смене окружающей среды.
  • Смена окраса белки с рыжего на голубовато-серый — это механизм, с помощью которого белки приспосабливаются к смене окружающей среды.
  • Прилетают снегири, синицы
  • Люди оделись в зимнюю одежду

Весенние явления природы

Названия весенних явлений в неживой природе Названия весенних явлений в живой природе
  • Ледоход — движение льда по течению во время таяния рек.
  • Снеготаяние – явление природы, когда начитает таять снег.
  • Проталины – явление ранней весны, когда появляются участки, оттаявшие от снега, чаще всего вокруг деревьев.
  • Половодье – ежегодно повторяющаяся в одно и то же время фаза водного режима реки с характерным поднятием уровня воды.
  • Термальные ветры – это общее название для ветров, связанных с перепадом температур, который возникает между холодной весенней ночью и относительно теплым солнечным днем.
  • Первая гроза — атмосферное явление, когда между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, которые сопровождаются громом.
  • Таяние снега
  • Журчание ручейков
  • Капель -падание с крыш, с деревьев тающего снега каплями, а также сами эти капли.
  • Цветение раннецветущих растений (кустов, деревьев, цветов)
  • Появление насекомых
  • Прилет перелётных птиц
  • Сокодвижение у растений – то есть перемещение воды и растворенных в ней минеральных веществ от корневой системы к надземной части.
  • Распускание почек
  • Появление цветка из почки
  • Появление листвы
  • Пение птиц
  • Рождение детенышей зверей
  • Просыпаются медведи и ежи после зимней спячки
  • Линька у животных – смена зимней шубы на терние

Летние явления природы

Летние явления природы в неживой природе Летние явления природы в живой природе
  • Гроза — атмосферное явление, когда между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, которые сопровождаются громом.
  • Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим ее громом.
  • Зарница — мгновенные вспышки света на горизонте при отдаленной грозе. Наблюдается это явление, как правило, в темное время суток. Раскатов грома при этом не слышно из-за дальности, но видны вспышки молнии, свет которых отражается от кучево-дождевых облаков (преимущественно их вершин). Явление в народе приурочивали к концу лета, началу сбора урожая, и иногда называют хлебозарами.
  • Гром — звуковое явление в атмосфере, сопровождающее разряд молнии.
  • Град — разновидность ливневых осадков, состоящих из кусочков льда.
  • Радуга — одно из красивейших явлений природы, возникающее в результате преломления солнечного света в капельках воды, взвешенных в воздухе.
  • Ливень — сильный (проливной) дождь.
  • Жара — состояние атмосферы, характеризующееся горячим, нагретым солнечными лучами воздухом.
  • Роса — маленькие капли влаги, оседающие на растениях или почве при наступлении утренней прохлады.
  • Летние теплые дожди
  • Зеленеет трава
  • Расцветают цветы
  • В лесу растут грибы и ягоды

Осенние явления природы

Осенние явления в неживой природе Осенние явления в живой природе
  • Ветер – это поток воздуха, движущийся параллельно земной поверхности.
  • Туман — это «спустившееся» к поверхности земли облако.
  • Дождь — это один из видов атмосферных осадков, выпадающих из облаков в виде капель жидкости, диаметр которых варьирует от 0,5 до 5-7 мм.
  • Слякоть — жидкая грязь, образующаяся от дождя и мокрого снега в сырую погоду.
  • Иней — тонкий слой льда, который покрывает поверхность земли и иные предметы, находящиеся на ней, при минусовой температуре.
  • Заморозки – слабый мороз в диапазоне 1 до 3 градусов Цельсия.
  • Осенний ледоход – движение льда на реках и озерах под действием течения или ветра в начале замерзания водоемов.
  • Листопад — процесс опадения листвы с деревьев.
  • Перелёт птиц на юг

Необычные явления природы

Какие явления природы еще существуют? Кроме описанных выше сезонных явлений природы можно назвать еще несколько, которые не связанны с каким-то временем года.

  • Паводком называют кратковременный внезапный подъем уровня воды в реке. Этот резкий подъем может быть следствием обильных дождей, таяния большого количества снега, сброса внушительного объема воды из водохранилища, схода ледников.
  • Северное сияние — свечение верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, из-за их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.
  • Шаровая молния — редкое природное явление, выглядящее как светящееся и плавающее в воздухе образование.
  • Мираж — оптическое явление в атмосфере: преломление потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха.
  • «Падающая звезда» — атмосферное явление, возникающее при попадании метеорных тел в атмосферу Земли
  • Ураган — чрезвычайно быстрое и сильное, нередко большой разрушительной силы и значительной продолжительности движение воздуха
  • Смерч — восходящий вихрь из чрезвычайно быстро вращающегося в виде воронки воздуха огромной разрушительной силы, в котором присутствуют влага, песок и другие взвеси.
  • Приливы и отливы — это изменения уровня воды морских стихий и Мирового океана.
  • Цунами — длинные и высокие волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоеме.
  • Землетрясение — представляют собой подземные толчки и колебания земной поверхности. Наиболее опасные из них возникают из-за тектонических смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли
  • Торнадо — атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров
  • Извержение вулкана — процесс выброса вулканом на земную поверхность раскалённых обломков, пепла, излияние магмы, которая, излившись на поверхность, становится лавой.
  • Наводнения — затопление территории земли водой, являющееся стихийным бедствием.

Физические и химические явления (6-й класс)

Цели урока:

  • Закрепить опорные знания понятий “физическое
    явление”, “химическое явление”;
  • Рассмотреть различные явления, встречающиеся в
    жизни, классифицировать их, что способствует
    развитию логического мышления и способности к
    обобщению фактов;
  • Обеспечить восприятие и осмысление понятий
    “признаки химических реакций”;
  • Создать условия для развития у учащихся умения
    анализировать результаты лабораторных
    исследований, практических умений работать с
    реактивами, оборудованием в соответствии с
    правилами безопасности.

Оборудование: компьютер с
мультимедийным проектором, презентация
(приложение), сахар в пробирке, спиртовка, спички,
вода в пробирке, предметное стекло, лучина,
хлорид бария BaCl2, серная кислота H2 SO4,
набор “Механика”, магниты с мелкими
деталями, пищевая сода, уксус, источники тока
(батарейки), провода, ключи, лампочки.

План урока:

  1. Организация начала урока.
  2. Активизация внимания. Физический диктант по
    теме “Световые явления”.
  3. Изучение нового материала.
  4. Закрепление новых знаний.
  5. Домашнее задание.
  6. Подведение итогов урока.

Ход урока

1. Организация начала урока.

Учитель (У) приветствует учеников,
называет тему урока (слайд 1).
Ученики записывают тему урока в тетрадь.

2. Активизация внимания.

У.: Ребята, достали половину листа,
проверяем домашнее задание.

Вопросы физического диктанта по теме
“Световые явления”.

  1. Назовите законы распространения света;
  2. Как расположены Солнце, Земля, Луна при
    солнечном затмении?
  3. Какое изображение в плоском зеркале:
    действительное или мнимое?
  4. Постройте ход луча (рис.1).
  5. Назовите недостатки зрения и методы их
    исправления.

У.: Ребята, сдали листочки. А теперь
проверяем ответы.

У. называет правильные ответы.

3. Изучение нового материала.

У.: Из курса физики 5 класса вы знаете, что с
телами и веществами происходят изменения,
которые называются явлениями природы (слайд 2). Явления природы делятся на
физические и химические явления. Давайте
повторим, что называется физическими и
химическими явлениями (стр. 7, 8 учебника).

Физическими называют такие явления, при
которых не происходит превращений одних веществ
в другие, а меняются их агрегатные состояния,
форма и размеры тел (слайд 3).

Примеры: таяние снега, гром и молния, отражение
и преломление света, механическое движение –
полет парашютиста (слайды 4, 5).

Химическими называют такие явления, при
которых происходит превращения одних веществ в
другие (слайд 6). Примеры: ржавление
железа, скисание молока, окисление монет (слайд 7).

В дальнейшем химические явления мы будем
называть химическими реакциями.

Любая химическая реакция сопровождается
внешними признаками, по которым мы и судим о её
протекании (слайды 8, 9). Это:

  • Выделение газа;
  • Образование осадка;
  • Изменение цвета;
  • Выделение или поглощение тепла;
  • Изменение запаха и вкуса.

Например, выделение газа при соединении
раствора соды и уксуса, изменение цвета и запаха
при нагревании куска хлеба.

А теперь приведите свои примеры физических и
химических явлений.

Ученики приводят примеры физических и
химических явлений.

У.: Замечательно, а сейчас проверим,
как вы поняли различия между физическими и
химическими явлениями. В тетрадях ответьте на 5
вопросов (слайд 10): если явление
физическое — напротив номера явления поставьте
букву “Ф”, химическое – “Х”.

Учащиеся выполняют задание.

У.: Выполняем лабораторную работу.
Записали в тетради название работы (слайд
11, 12), цель работы. В ходе выполнения работы вы
будете заполнять таблицу (слайд 13).
Часть опытов показываю вам я, а часть опытов вы
делаете сами.

Демонстрации, проводимые учителем:

1. Нагревание сахара: в пробирке в пламени
спиртовки нагреваем сахар. Учащиеся наблюдают
изменение цвета, запаха, выделение угля, газа и
воды, заполняют таблицу.

2. Нагревание воды в пробирке в пламени спиртовки:
поднесли холодное стекло – вода
сконденсировалась на стекле.

3. Зажигание лучины: выделялось тепло, свет,
лучина превратилась в золу.

4. Смешивание хлорида бария BaCl2 и серной
кислоты H2SO4: выделялся осадок,
изменялся цвет.

Таблица.













№ опыта Что делали Что наблюдали Явление
1 Нагревали сахар Изменялся цвет, запах, выделялся уголь,
газ и вода
Химическое
2 Нагревали воду Вода испарялась Физическое
3 Подносили стекло Вода сконденсировалась Физическое
4 Зажигали лучину Выделялось тепло, свет, лучина
превратилась в золу
Химическое
5 Смешивали хлорид бария BaCl2 и
серную кислоту H2SO 4
Выделялся осадок, изменялся цвет. Химическое
6 Каретку отпускали по наклонной
плоскости
Изменялось положение каретки в
пространстве
Физическое
7 Подносили магнит к мелким деталям Детали притягивались к магниту Физическое
8 Смешивали пищевую соду и уксус Выделялся газ Химическое
9 Включали лампу накаливания Свет и тепло Физическое
Вывод Химические реакции
сопровождаются выделением газа, осадка, света,
тепла, изменением цвета, запаха, вкуса

Далее ученики выполняют работу самостоятельно.

5. Движение каретки по наклонной плоскости:
изменялось положение каретки в пространстве.

6. Притягивание магнитом мелких деталей.

7. Смешивание пищевой соды и уксуса: выделялся
газ.

8. Включение электрической лампы накаливания.

У.: Ребята, какой вывод можно сделать?

Вывод: химические реакции
сопровождаются выделением газа, осадка, света,
тепла, изменением цвета, запаха, вкуса (слайд 14).

4. Закрепление новых знаний.

У.: Ребята, ответьте на вопросы:

1. В чем отличие и сходство горения лучины и
электрической лампы?

2. При взаимодействии сульфата меди и гидрооксида
натрия образуется осадок. Какое это явление?

5. Домашнее задание.

Учитель задает домашнее задание (слайд 15).

6. Подведение итогов урока.

У.: Мы с вами хорошо поработали,
спасибо за урок. У вас есть вопросы? Не забудьте
сдать тетради. До свидания.

Литература:

  1. Гуревич А. Е., Исаев Д. А., Понтак Л. С. Физика.
    Химия. 5-6 классы. — М.: Дрофа, 1999 –2008.
  2. Гуревич А. Е., Исаев Д. А., Понтак Л. С.
    Методическое пособие “Физика. Химия. 5-6 классы”.
    – М.: Дрофа, 1998 г.

Самые необычные явления природы. Огненная радуга и не только

Тройное солнце, огненная радуга, перламутровые облака и тучи в виде вымени — честное слово, бывает и не такое! Собрали самые необычные природные феномены, которые можно наблюдать в разных уголках мира.

Пока непонятно, когда границы снова полностью откроются после пандемии. Но виртуальные путешествия никто не отменял: смотрите на эти потрясающие фотографии и сохраняйте идеи, куда однажды отправитесь, чтобы сделать такие снимки лично.

1. Двойная радуга

«Вторичные радуги вызваны двойным отражением солнечного света в каплях дождя», — скучно бубнит энциклопедия. Но мы-то знаем, что двойная радуга — это просто красота в квадрате. Любопытно, что во второй, менее яркой радуге, цвета идут в обратном порядке — от фазана к охотнику.

2. Круговая (кольцевая) радуга

NASA объясняет, что на самом деле каждая радуга — круглая, а с земли мы видим только ее часть. И если взглянуть на радугу с высокой горы или самолета, то при правильных условиях ее можно увидеть целиком, всю окружность. Шах и мат, лепреконы!

3. Лунная радуга

Когда луна находится невысоко и близка к полнолунию, напротив нее идет дождь, а небо темное и безоблачное, может возникнуть лунная радуга. Комбинация условий непростая, поэтому в отличие от солнечной радуги лунная встречается нечасто. Как правило, в дождливых местах или рядом с гигантскими водопадами — например, на Гавайях, Кавказе, в Йосемитском национальном парке в Калифорнии.

Смотрите также: 24 самых красивых водопада мира

4. Световые (или солнечные) столбы

Морозный зимний воздух состоит из миллионов ледяных кристалликов или крошечных пластинок. Изредка они выстраиваются в особом порядке и на закате или восходе отражают солнечный свет. В результате появляются вертикальные столбы света — будто мощный прожектор светит в небо (или с неба, как считают поклонники НЛО). По тому же принципу световые столбы могут возникнуть и ночью, при отражении света луны, уличных фонарей и автомобильных фар.

5. Полярное сияние

Полярное сияние — бесспорно, самое грандиозное зрелище, которое можно увидеть с поверхности Земли. Наблюдать его можно на широтах около 67–70°, а иногда и ближе к экватору. Шансы увидеть северное сияние выше всего ясной морозной ночью с сентября по март. И для этого даже не нужен загранпаспорт — в России масса мест, где бывают сияния и куда можно быстро и недорого добраться.

Еще по теме: 10 лучших мест, где можно увидеть северное сияние — в России и за границей

6. Паргелий (ложное солнце, три солнца)

Паргелий — явление очень редкое и бывает только зимой в ясную погоду, когда солнце висит низко над горизонтом. Возникает оно из-за витающих в воздухе кристалликов льда, которые как миллионы крошечных призм, преломляют солнечные лучи. В результате в небе видны сразу три солнца: настоящее и по двойнику слева и справа.

Если солнечный паргелий случается редко, то лунный паргелий — явление попросту уникальное. Вот одна из немногих в мире фотографий этого оптического чуда:

7. Огненная радуга или окологоризонтальная дуга

Несмотря на название, огненная радуга не имеет отношения ни к огню, ни к радуге. Этот оптический феномен возникает из-за преломления света в крошечных льдинках, из которых состоят перистые облака. В результате облако целиком превращается в яркую радугу на фоне синего неба.

8. Перламутровые облака

Иногда в сумерках или перед восходом облака на высоте 15-25 км отражают свет Солнца, скрытого за горизонтом. Дальше в дело вступают все те же крошечные льдинки — они преломляют свет, и облака окрашиваются в разные цвета, хоть и более тусклые, чем при огненной радуге. Перламутровые облака — соседи северных сияний: чаще всего их можно увидеть в полярных широтах, например, в Исландии, Осло или шведской Кируне.

9. Лентикулярные или линзовидные облака

При высокой влажности между двумя мощными воздушными потоками могут возникать лентикулярные облака. Примечательны они не только линзовидной формой, но и способностью зависать на месте, несмотря на ветер. Из-за формы и неподвижности раньше их частенько принимали за НЛО. Увидеть лентикулярные облака можно в горах, даже невысоких. На Камчатке, к примеру, сопки частенько примеряют такие облачные короны.

10. Вымеобразные облака

Когда дождевое облако оказывается под слоем сухого воздуха, из него начинают «проступать» завихрения. Одним они напоминают сумки, другим пузырчатую упаковку для хрупких вещей. Но для большинства, судя по названию, они похожи на грудь или вымя. Увидеть, как небо превращается в гигантское вымя, можно весной в Австралии или в других тропических краях.

11. Волнисто-бугристые (дьявольские) облака

Самый редкий и малоизученный тип облаков имеет вид устрашающий, хоть и обманчивый. Дьявольские облака действительно выглядят зловеще, будто небеса вот-вот порвутся в клочья, и сверху хлынет огонь и сера. Но на самом деле из них не льется даже банальный дождь. Говорят, чаще всего такие облака возникают в Шотландии и Новой Зеландии. Пока никто из российской команды Скайсканера ни разу не видел их в шотландском небе — продолжаем наблюдения.

12. Замерзшие пузырьки метана

Растения на дне искусственного озера Эйбрахам в Канаде всю зиму вырабатывают метан. Пузырьки газа всплывают к замерзшей поверхности и буквально толпятся подо льдом, пока озеро промерзает все глубже. Да-да, мысль о поджоге озера напрашивается, и ученые из Университета Аляски это уже проделали. Горит. Прямо как у Чуковского: «А лисички взяли спички, к морю синему пошли, море синее зажгли».

13. Водяной смерч

Водяной смерч по природе своей похож на обычный, но протягивается от дождевых облаков к большим водоемам. Длятся такие смерчи обычно не дольше 20 минут, и вообще считаются слабыми и безобидными по сравнению с настоящими ураганами. Полюбоваться зрелищем можно практически на любом побережье: от Мексиканского залива и озера Мичиган до Адриатического и Черного морей.

14. Глория

Глория — радужный ореол вокруг вашего силуэта — возникает, когда вы находитесь между облаком и солнцем. На обычной улице это едва ли возможно, а вот в горах — запросто. В принципе, глория возникает в любом достаточно влажном горном регионе, но чаще всего свою тень на облаках можно увидеть с пика Брокен в горах Гарц в Германии, поэтому глорию часто так и называют — «Брокенский призрак».

Не пропустите и другие чудесные творения природы и человека:

20 удивительных улиц из разных уголков земли

Посетите Новые семь чудес света (виртуально!)

Как очутиться в дикой природе не выходя из дома

Урок 1. физика и естественно-научный метод познания природы — Физика — 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 1. Физика и естественнонаучный метод познания природы

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

предмет изучения физики;

роль и место физики в формировании современной научной картины мира;

понятия: физическая величина, физический закон, физическая теория, эксперимент, моделирование;

методы исследования физических явлений и процессов;

распознавание и распределение конкретных физических понятий по структурным элементам логической цепочки: наблюдение – гипотеза – эксперимент — вывод.

Глоссарий по теме

Моделирование – это процесс замены реального объекта, процесса или явления другим, называемым моделью.

Модель – упрощенная версия реального объекта, процесса или явления, сохраняющая их основные свойства.

Научный факт – утверждение, которое можно всегда проверить и подтвердить при выполнении заданных условий.

Научная гипотеза – предположение, недоказанное утверждение, выдвигаемое для объяснения каких-нибудь явлений.

Постулат – исходное положение, допущение, принимаемое без доказательств.

Физика – это наука, занимающаяся изучением основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств окружающего нас материального мира.

Физическая величина – свойство материального объекта или явления, общее в качественном отношении для класса объектов или явлений, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Физический закон – основанная на научных фактах устойчивая связь между повторяющимися явлениями, процессами и состоянием тел и других материальных объектов в окружающем мире.

Физический эксперимент – способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения. Способы измерения: прямой и косвенный

Список обязательной литературы:

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 5 – 9.

1. В.А.Касьянов. Физика.10. Учебник для общеобразовательных учреждений: профильный уровень.

М.: Дрофа, 2005. С. 3-16.

2. Перельман М.Е. Наблюдения и озарения, или как физики выявляют законы природы. Издательство: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2012.

Основное содержание урока

Физика тесно связна с астрономией, химией, биологией, геологией и другими естественными науками. Физическими методами исследования пользуются ученые всех областей науки. За последние четыре столетия люди освоили географию, проникли в недра Земли, покорили океан. Человек создал устройства, благодаря которым он может передвигаться по земле и летать, общаться с жителями других континентов, не покидая собственного жилища. Люди научились использовать источники энергии, предотвращать эпидемии смертоносных болезней. Эти и другие достижения – результат научного подхода к познанию природы

Физика – фундаментальная наука, занимающаяся изучением основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств окружающего нас материального мира.

Физика основывается на количественных наблюдениях. Основателем количественного подхода является Галилео Галилей.

Материя – объективная реальность, существующая независимо от нас и нашего знания о нем. Материя существует в виде вещества и поля.

Формы материи: пространство, время. Движение – способ существования материи.

Все физические процессы и явления, происходящие в природе можно объяснить типами фундаментальных взаимодействий:

гравитационное взаимодействие;

электромагнитное взаимодействие;

сильное взаимодействие;

слабое взаимодействие.

Естественнонаучное познание происходит по этапам: Наблюдение – Гипотеза – Теория – Эксперимент. Именно эксперимент является критерием правильности теории.

Особенности научного наблюдения: целенаправлено; сознательно организовано; методически обдумано; результаты можно записать, измерить, оценить; наблюдатель не вмешивается в ход наблюдаемого процесса.

Эксперимент, как исследование каких-либо явлений путем создания новых условий, соответствующих целям исследования, следует различать на мысленный и реальный.

Примерный план проведения эксперимента

1.Формулировка цели опыта

2.Формулировка гипотезы, которую можно было положить в основу опыта.

3.Определение условий, необходимых для проверки гипотезы, установления причинно-следственной связи.

4. Подбор оборудования и материалов, необходимых для опытов.

5. Практическая реализация опыта, сопровождаемая фиксированием результатов измерений и наблюдений выбранными способами.

6. Математическая обработка полученных данных.

7.Анализ результатов.

8. Вывод.

Структура физической теории: основание (фундамент) – ядро – выводы (следствие) – применение. Особенностью фундаментальных физических теории является их преемственность.

Принцип соответствия — утверждение, что любая новая научная теория должна включать старую теорию и её результаты как частный случай.

Гипотеза (от греч. hypóthesis — основание, предположение) — предположение, выдвигаемое перед началом наблюдения или эксперимента, которое должно быть проверено в результате их проведения.

Стандартная формулировка гипотез: «Если …. (факт, следствие), то (значит, при условии) …(причина).

Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. В ходе эксперимента гипотезу доказывают, превращая её в установленный факт (теорию, теорему, закон), ИЛИ же опровергают.

Примерный план изучения физических законов:

1. Связь между какими явлениями (или величинами) выражает закон

2. Формулировка и формула закона.

3. Каким образом был открыт закон: на основе анализа опытных данных или теоретически (как следствие из теории)

4. Опыты, подтверждающие справедливость закона.

5. Примеры использования и учета действия закона на практике.

6. Границы применимости закона.

Одним из важнейших методов исследования является моделирование. Модель – это идеализация реального объекта или явления при сохранении основных свойств, определяющих данный объект или явление. Примеры физических моделей: материальная точка, абсолютно твердое тело, идеальный газ, др.

Для того, чтобы понять и описать эксперимент вводятся физические величины.

С развитием научных знаний появилась необходимость в развитии единой системы единиц измерений.

На Генеральной конференции мер и весов в 1968 г. достигнуто соглашение о международной системе единиц — «единиц измерения СИ», согласно которому базовыми единицами измерения являются семь следующих : метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль (грамм-моль).

Измерить величину — это значит сравнить ее с эталоном, с единицей измерения. Прямое измерение — определение значения физической величины непосредственно средствами измерения. Косвенное измерение – определение значения физической величины по формуле, связывающей её с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.

При обработке результатов измерений нужно оценивать, с какой точностью проводится измерение, какую ошибку допускает ваш прибор, то есть определить погрешность измерений и как влияет сам процесс измерения на объект, который вы измеряете.

Объективность получаемых данных обеспечивают различные физические приборы. Следует различать: приборы наблюдения (микроскоп, телескоп, бинокль и др.) и приборы измерения (термометр, барометр, линейка, весы и др.).

Примеры и разбор тренировочных заданий

  1. Решите кроссворд:

Вопросы к кроссворду:

  1. Эксперимент, возможность проведения которого зависит от наличия соответствующей материально-технической и финансовой обеспеченности.
  2. Процесс замены реального объекта, процесса или явления другим, называемым моделью.
  3. Вид наблюдения, в котором информация получается при помощи приборов.
  4. Наблюдение за тем, что происходит вокруг, без определенной цели.
  5. Единица измерения, с которой сравнивают измеряемую величину.

Правильный ответ:

2. Подчеркните слова, обозначающие приборы для измерения, одной чертой; приборы для наблюдения – двумя: термометр, бинокль, секундомер, микроскоп, транспортир.

Правильный вариант: Одной чертой: термометр, секундомер, транспортир. Двумя чертами: бинокль, микроскоп.

весенние, летние, осенние, зимние. Окружающий мир 2 класс

В природе и погоде постоянно происходят изменения, то идет снег, то дождь, то печет солнце, то находят тучи. Все это называется природные явления или явления природы. Явления природы — это изменения, которые происходят в природе независимо от воли человека. Очень многие явления природы связаны со сменой времен года (сезонов), поэтому они называются сезонными. Для каждого сезона, а их у нас 4 — это весна, лето, осень, зима, характерны свои природные и погодные явления. Природу принято делить на живую (это животные и растения) и неживую. Поэтому и явления тоже делят на явления живой природы и явления неживой природы. Конечно же, эти явления пересекаются, но некоторые из них особо характерны для того или иного сезона. 

Весенние явления природы

Весной после долгой зимы солнышко пригревает все сильнее, на реке начинается ледоход, на земле появляются проталины, набухают почки, вырастает первая зеленая травка.  День становится длиннее, а ночь короче. Становится теплее. Перелетные птицы начинают свое путешествие в те края, где они будут выращивать своих птенцов.

Какие явления природы бывают весной?

Снеготаяние. Поскольку от Солнца приходит больше тепла, снег начинает таять. Воздух вокруг наполняется журчанием ручьев, которые могут спровоцировать начало половодья – явного весеннего признака.

Проталины. Они появляются везде, где снежный покров был более тонким и где попадало на него больше солнышка. Именно появление проталин говорит о том, что зима сдала свои права, и началась весна. Сквозь проталины быстро пробивается первая зелень, на них можно найти первые весенние цветы – подснежники. Снег еще долго будет лежать в расщелинах и впадинах, но на возвышенности и на полях он тает быстро, подставляя островки суши под теплое солнышко.

Иней. Было тепло и вдруг подморозило — на ветках и проводах появляется иней. Это застывшие кристаллики влаги.

Ледоход. Весной становится теплее, ледяная корка на реках и озерах начинает трескаться, постепенно лед тает. Да еще и воды в водоемах становится больше, она уносит льдины по течению — это ледоход.

Половодье. Отовсюду к рекам стекаются ручьи растаявшего снега, они наполняют водоемы, вода выходит из берегов.

Термальные ветры. Солнце постепенно прогревает землю, а ночью она начинает отдавать это тепло, образуются ветра. Пока они еще слабы и неустойчивы, но чем теплее становится вокруг, тем сильнее перемещаются воздушные массы. Такие ветра называют термальными, именно они характерны для весеннего времени года.

Дождь. Первый весенний дождь холодный, но уже не такой холодный как снег 🙂

Гроза. В конце мая может прогреметь первая гроза. Еще не такая сильная, но яркая. Гроза — это разряды электричества в атмосфере. Гроза часто возникает при вытеснении и поднятии теплого воздуха холодными фронтами.

Град. Это выпадение из тучи шариков льда. Град может быть размером от малюсенькой горошины до куриного яйца, тогда он может даже пробить насквозь стекло автомобиля!

Это все примеры явлений неживой природы.

Цветение — весеннее явление живой природы. Первые почки на деревьях появляются в конце апреля — в начале мая. Трава уже пробила свои зеленые стебли, а деревья готовятся одеть зеленые наряды. Листья распустятся быстро и внезапно и вот-вот зацветут первые цветочки, подставляя свои серединки проснувшимся насекомым. Скоро наступит лето.

Подробнее о весне, весенних явлениях природы и приметах о погоде >>

Летние явления природы

Летом трава зеленеет, цветы расцветают, на деревьях зеленеют листья, можно купаться в реке. Солнце хорошо пригревает, бывает очень жарко. Летом самый длинный день и самая короткая ночь в году. Зреют ягоды и плоды, поспевает урожай.

Летом бывают природные явления, такие как:

Дождь. Находясь в воздухе водяной пар переохлаждается, образуя облака, состоящие из миллионов небольших кристалликов льда. Низкая температура в воздухе, ниже нуля градусов, приводит к росту кристалликов и к утяжелению замерзших капель, которые таят в нижней части облака и выпадают в виде капель дождя на поверхность земли. Летом дождь обычно теплый, он помогает напоить леса и поля. Часто летний дождь сопровождает гроза. Если одновременно идет дождь и светит солнце, говорят, что это «Грибной дождь». Такой дождь бывает, когда тучка маленькая и не закрывает солнце.

Жара. Летом лучи Солнца падают на Землю более отвесно и интенсивнее нагревают ее поверхность. А ночью поверхность земли отдает тепло в атмосферу. Поэтому летом бывает жарко и днем, и даже иногда ночью.

Радуга. Возникает в атмосфере с повышенной влажностью, часто после дождя или ливня с грозой. Радуга — оптическое явление природы, для наблюдателя проявляется в виде разноцветной дуги.  При преломлении солнечных лучей в капельках воды возникает оптическое искажение, заключающееся в отклонении разных цветов, белый цвет разбивается на спектр цветов в виде разноцветной радуги.

Цветение начинается весной и продолжается все лето.

Осенние явления природы

Осенью уже не побегаешь на улице в майке и шортах. Становится холоднее, листва желтеет, опадает, улетают перелетные птицы, ­исчезают из виду насекомые. 

Для осени характерны такие явления природы:

Листопад. Проходя свой круглогодичный цикл растения и деревья по осени сбрасывают листья, обнажая кору и ветви, готовясь к зимней спячке. Зачем дерево избавляется от листьев? Чтобы выпавший снег не сломал ветви. Еще до листопада листья деревьев сохнут, желтеют или краснеют и, постепенно, ветер сбрасывает листья на землю, образуя листопад. Это осеннее явление живой природы.

Туманы. Земля и вода еще нагревается днем, но вечером уже холодает, появляется туман. При высокой влажности воздуха, например, после дождя или в сырое, прохладное время года, охлаждаемый воздух превращается в небольшие капельки воды, парящие над землей — это и есть туман. 

Роса. Это капельки воды из воздуха, выпавшие утром на траве и листьях. За ночь воздух остывает, водяной пар, который находится в воздухе соприкасается с поверхностью земли, травы, листьями деревьев и оседает в виде капелек воды. Холодными ночами капли росы замерзают, отчего она превращается в иней.

Ливень. Это сильный, «проливной» дождь.

Ветер. Это движение потоков воздуха. Осенью и зимой ветер особенно холодный.

Как и весной, осенью бывает иней. Это значит, на улице легкий мороз — заморозки.

Туман, роса, ливень, ветер, иней, заморозки — осенние явления неживой природы.

Зимние явления природы

Зимой выпадает снег, становится холодно. Реки и озера сковываются льдом. Зимой самые длинные ночи и самые короткие дни, рано темнеет. Солнце почти не греет. 

Таким образом, характерные для зимы явления неживой природы:

Снегопад — это выпадение снега. 

Метель. Это снегопад с ветром. Находиться в метель на улице опасно, это повышает риск переохлаждения. Сильная метель может даже сбить с ног.

Ледостав — это установление на поверхности воды корки из льда. Лед продержится всю зиму до весны, до таяния снегов и весеннего ледохода.

Еще одно природное явление — облака — бывает в любое время года. Облака — это капельки воды, собравшиеся в атмосфере. Вода, испаряясь на земле, превращается в пар, затем, вместе с теплыми потоками воздуха поднимается вверх над землей. Так вода переносится на дальние расстояния, обеспечивается круговорот воды в природе.

Подробнее о зиме и зимних явлениях природы >>

Необычные явления природы

Существуют и очень редкие, необычные явления природы, такие как северное сияние, шаровая молния, смерчи и даже рыбный дождь. Так или иначе, такие примеры проявления неодушевленных природных сил вызывают и удивление, и, порой, тревогу, ведь многие из них могут нанести вред человеку.

Вот теперь вы знаете многое о явлениях природы и сможете точно найти характерные для определенного сезона 🙂 

Материалы подготовлены для урока по предмету Окружающий мир во 2 классе, программы Перспектива и Школа России (Плешаков), но будут полезны и любому учителю начальных классов, и родителям дошколят и младших школьников в домашнем обучении.

Физические качества человека — Департамент физической культуры и спорта

Виктор Николаевич Селуянов, МФТИ, лаборатория «Информационные технологии в спорте»

При движении спортсмена можно зафиксировать его перемещение (положение в пространстве, скорость, ускорение) силу взаимодействия с предметами, и производные переменные — мощность, работа. В педагогике эти физические явления получили иную интерпретацию. Появилось понятие физическое качество и его разновидности — сила, быстрота, выносливость, гибкость и ловкость (В. М. Зациорский, 1966). Для развития этих качеств описываются методы тренировки.

Измерить явления, связанные с физической активностью спортсмена возможно, но развивать физические качества нельзя. В организме человека нет физических качеств. В организме есть, например, мышцы, которые могут сокращаться и являть исследователям силу и скорость перемещения костей и тела в целом в пространстве. Для увеличения максимальной силы тяги мышцы требуется изменить строение мышечных волокон (увеличить количество миофибрилл). К сожалению, в педагогической науке все физические явления остаются без глубокого биологического анализа. Спортивная педагогика обособилась, специалисты этой области знаний считают, что у них имеется своя область знаний. Наблюдения в этой области должны составлять основу для образования понятий и положений науки. Это справедливо, в рамках эмпирического изучения объекта исследований. Только надо понимать, что эмпирик признает себя «за полного дурака», ему не доступна суть явлений, он может лишь как пастух в степи петь о том, что видит перед собой. Поэтому в разделе физическая подготовка спортсменов вместо определения смысла физических проявлений занимаются производством новых терминов. Например, способность к прыжкам называют прыгучестью, способность к бегу — бегучесть, способность к ползанию — ползучесть.

Давайте рассмотрим обычные педагогические представления о физических качествах с точки зрения биологических наук.

Сила

Под силой понимают способность человека преодолевать внешнее сопротивление за счет активности мышц.

По В. М. Зациорскому (1966) сила человека зависит от:

    — интенсивности напряжения мышц;

    — угла тяги мышцы;

    — разминки.

Педагоги выделяют виды силовых качеств — максимальная сила, скоростная сила, силовая выносливость, взрывную силу, стартовую силу, динамическую силу, статическую силу, эксцентрическая сила. Разумеется, творческие возможности педагогов этим не исчерпываются и можно придумать еще не одну сотню проявления силы, например, в цикле движения во всех видах спорта, что обычно обзывают специальной силой.

С точки зрения биологии и развития силы, в долгосрочной перспективе, максимальное проявление силы зависит от:

    — количества мышечных волокон;

    — количества миофибрилл в каждом мышечном волокне.

Срочное проявление силы зависит от управления МВ и активности ферментов мышечных волокон.

Центральная нервная система имеет в коре двигательные зоны с нейронами иннервирующими мотонейроны спинного мозга, а те иннервируют мышечные волокна определенную мышцу.

Увеличение силы тяги мышцы связано с рекрутированием двигательных единиц (ДЕ). Каждый двигательный мотонейрон спинного мозга иннервирует множество мышечных волокон, поэтому совокупность «мотонейрон — группа иннервируемых им мышечных волокон», называется двигательная единица.

Каждая двигательная единица имеет свой порог активации (возбуждения) и максимальную частоту. Поэтому при увеличении силы тяги происходит рекрутирование сначала низкопороговых ДЕ, а затем все более высокопороговых ДЕ. При достижении максимальной частоты импульсации мотонейрона мышечные волокна функционируют в режиме тетануса.

У В. М. Зациорского (1966) рассматривается механизм синхронизации работы ДЕ, эту точку зрения сейчас можно рассматривать как ошибку интерпретации физиологических данных. ДЕ работают практически в режиме «все или ничего», иначе говоря, в режиме гладкого тетануса, поэтому нечего синхронизировать. Внутримышечная координация в основном связана с рекрутированием ДЕ с разным порогом активации.

Активность ферментов мышечного волокна зависит от температуры, степени закисления, концентрации адреналина и норадреналина в крови. Этот эффект достигается с помощью разминки (вводной части тренировочного занятия).

Таким образом, срочный механизм управления силой связан с физиологическим законом рекрутирования ДЕ. Способность человека рекрутировать ДЕ существенно различается у мужчин и женщин, молодых и пожилых людей и представителей различных видов спорта. Поддается тренировке с проявлением максимальных силовых возможностей.

Быстрота

Быстроты как физического явления в природе не существует, это обобщающее понятие всех спортивных явлений, которые могут быть описаны как быстрые. Например, различают быстроту простой и сложной двигательной реакции. Эти явления к физике не имеют никакого прямого отношения. А вот скорость сокращения мышцы, темп движений являются физическими явлениями.

С точки зрения биологии скорость сокращения мышцы зависит от:

    — внешнего сопротивления, в соответствии с законом «сила-скорость» Хилла;

    — мышечной композиции;

    — максимальной силы.

Темп зависит как от скорости одиночного сокращения, так и от скорости расслабления мышц антагонистов. Скорость расслабления зависит от мощности работы кальциевых насосов, а те, в свою очередь, от массы сарколемальных митохондрий.

Выносливость

Под выносливостью понимают способность спортсмена выполнять заданное физическое упражнение без потери мощности, преодолевая утомление.

Педагоги различают общую и специальную выносливость.

Биологи (Н. И. Волков) рассматривают проявление выносливости в зависимости от разных типов энергообеспечения мышечной деятельности и сторон ее проявления:

    — алактатная мощность, эффективность и емкость;

    — анаэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

    — аэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

    — мощность липолиза, эффективность и емкость.

Алактатная мощность зависит от мышечной массы, которая предопределяет запасы АТФ и КрФ, т. е. скоростную и силовую выносливость.

Анаэробная гликолитическая мощность зависит от массы и буферных свойств гликолитических мышечных волокон, окислительных МВ и крови.

Аэробная гликолитическая мощность зависит от массы митохондрий в окислительных и промежуточных мышечных волокнах.

Мощность липолиза зависит от массы митохондрий в окислительных мышечных волокнах.

Надо заметить, что эти представления были прогрессивными в 60–80-е годы, поскольку позволяли внедрять биологическое знание в теорию и практику физического воспитания. В XXI веке эти представления выглядят слишком примитивными. Представлять организм человека в виде пробирки, в которой крутятся шестеренки четырех метаболических процессов некорректно. Модель организма человека (спортсмена) должна быть сложнее. Сейчас она должна, как минимум, включать совокупность мышц пояса верхних и нижних конечностей в каждой мышце надо предусмотреть наличие мышечных волокон разного типа. Сердечнососудистую и дыхательную системы. Блок управления работой этих систем.

При рассмотрении процессов энергообеспечения на более сложной моделе существенно меняются представления о построении тренировочного процесса. В дальнейшем эти особенности будут рассмотрены более подробно.

Гибкость

Под гибкостью понимают подвижность в суставах. Различают пассивную и активную гибкость, а также анатомическую. Ограничения подвижности могут быть анатомическими, физиологическими и морфологическими.

Анатомические ограничения связаны с упором в кости или мышцы.

Физиологические ограничения связаны с тонусом растягиваемых мышц и рефлексом на растяжение.

Морфологические ограничения связаны с длиной миофибрилл в мышечных волокнах. Миофибриллы имеют разную длину и самые короткие ограничивают подвижность в суставе. Для увеличения подвижности следует разрывать самые короткие миофибриллы.

Новое методическое направление — стретчинг, основано на понимании основных физиологических законов. При растягивании мышцы возникает рефлекс на растяжение. Чем быстрее растягивается активная мышца тем сильнее она сопротивляется благодаря рекрутированию большего числа ДЕ. Поэтому маховые резкие движения приводят к разрывам активных машечных волокон или их миофибрилл. Для снижения травмирующего эффекта в стретчинге предлагают выполнять растяжение легкими рывками с очень маленькой амплитудой. В этом случае рефлекс на растяжение срабатывает, механические нагрузки малы и травм не возникает.

Ловкость

Под ловкостью понимают способность человека рационально строить свои двигательные действия в изменяющихся условиях внешней и внутренней среды. В тех случаях, когда внешние условия стабильны, то говорят о координационных способностях.

С точки зрения физики ловкость конечно нельзя рассматривать как физическое качество. Эту проблему следует рассматривать с позиции технической подготовки спортсмена, проблемы формирования двигательных навыков.

Наследуемые аспекты физических качеств

Спортсмены выбирают вид спорта не только по желанию, но и в результате успешности выступления в соревнованиях. Успех в избранном виде спорта во многом определяется наследственной предрасположенностью.

Проявление силы и темпы ее развития зависят от количества мышечных волокон, мощности функционирования эндокринной системы. Проявление максимальной скорости сокращения мышцы зависит от мышечной композиции. Проявление выносливости связано с активностью ферментов, отвечающих за различные механизмы энергообеспечения. Некоторые из ферментов, например, анаэробного гликолиза (пируватдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа и др.) могут плохо функционировать, ограничивать работоспособность в условиях мышечного закисления.

Таким образом, все перечисленные характеристики наследуются и определяют выбор вида спорта в ходе начала спортивной специализации.

Развиваемые аспекты физических качеств

Сила зависит от физиологического поперечника, который преимущественно увеличивается в результате гиперплазии миофибрилл. Скорость сокращения мышцы зависит от роста силы. Темп зависит от массы саркоплазматических митохондрий. Выносливость зависит от массы миофибриллярных митохондрий, а также от количества гликогена и жира в мышечных волокнах.

Заключение

Развитие физических качеств не возможно, это бессмысленно. Развитию подлежат структуры клеток организма спортсменов. Для увеличения проявления силы и скорости сокращения мышц нужно заняться гиперплазией миофибрилл, а для увеличения мощности и продолжительности работы следует увеличить гиперплазию митохондрий.

Следовательно, для роста физических возможностей есть два основных пути — рост массы миофибрилл и митохондрий. Остальные факторы также имеют значение, например, масса гликогена и жира в мышечных волокнах, доставка кислорода к мышечным волокнам.

Изучение природы световых явлений — Изучение физических явлений

Изучение физических явлений: Что происходит, когда на Землю светит солнечный свет?

Содержание

I. Введение

II. Выявление студенческих ресурсов

A. Изучение способов содействия изучению естественных наук

Вопрос 1.1 Что вы узнали о свете в какой-то момент своей жизни, в школе или за ее пределами, во время опыта, когда вам нравился процесс обучения?

1.Пример студенческой работы по определению ресурсов для изучения естествознания

B. Документирование первоначальных представлений о световых явлениях

Вопрос 1.2 Что вы уже знаете о том, как вы видите баскетбол?

III. Разработка центральных идей на основе доказательств

A. Документирование ваших исследований

B. Изучение природы световых явлений

Вопрос 1.3 Что происходит, когда свет от источника попадает на экран?

Вопрос 1.4 Что происходит, когда вы устанавливаете перегородку между лампой и экраном?

Вопрос 1.5 Как кажется, что свет проходит от источника к экрану?

Вопрос 1.6 Сколько теней вы можете увидеть, глядя на источник света, барьер и экран?

Вопрос 1.7 Что можно узнать о свете и тени с помощью лампы, барьера и экрана?

1. Пример студенческой работы, обобщающей серию исследований световых явлений

Вопрос 1.8 Что происходит при изучении света и тени с другом или членом семьи

2. Примеры исследования света и тени учащимися с друзьями и / или членами семьи

IV. Использование центральных идей для объяснения интригующих явлений

A. Исследование явлений точечных отверстий

Вопрос 1.9 Что происходит, когда свет проходит через крошечное отверстие и попадает на экран?

1. Пример студенческой работы по изучению феномена крошечных отверстий

Б.Объяснение феномена крошечных отверстий

Вопрос 1.10 Почему вы видите то, что видите, глядя на яркую лампочку через камеру-обскуру в темной комнате?

1. Объяснение феномена крошечных отверстий на примере Стьюдента

2. Некоторые нюансы в представлении и объяснении явлений точечных отверстий

C. Изучение критической проблемы

Вопрос 1.11 Как кто-то видит эту проекцию на экране?

1.Пример студенческой работы о том, как видят проекцию на экране

D. Изучение переменных, влияющих на явления крошечных отверстий

Вопрос 1.12 Какие переменные влияют на то, что видно на экране?

1. Пример студенческой работы о переменных, которые влияют на явления крошечных отверстий

E. Изучение феномена точечных отверстий с друзьями и / или членами семьи

Вопрос 1.13 Что происходит при изучении феномена точечного отверстия с другом или членом семьи?

1.Примеры студенческих исследований феноменов крошечных отверстий с друзьями и / или членами семьи

V. Разработка математических представлений обскурных явлений

A. Геометрическое представление явлений крошечных отверстий

Вопрос 1.14 Как можно геометрически описать явления крошечных отверстий?

1. Пример студенческой работы, геометрически представляющей явление крошечного отверстия

2. Некоторые нюансы геометрического представления явлений крошечных отверстий

Б.Алгебраическое представление явлений крошечных отверстий

Вопрос 1.15 Как можно алгебраически представить явления крошечных отверстий?

1. Пример студенческой работы, представляющей алгебраическое представление обскуры

2. Нюансы в алгебраическом представлении явлений крошечных отверстий

VI. Использование математических представлений для оценки интересной величины

A. Использование явлений точечных отверстий для оценки диаметра Солнца

Вопрос 1.16 Как можно использовать явление обскуры для оценки диаметра Солнца?

1. Пример студенческой работы по оценке диаметра Солнца

2. Некоторые нюансы использования математических представлений обскурных явлений

3. Использование явлений крошечных отверстий для оценки диаметра Солнца с друзьями и / или членами семьи

Вопрос 1.17 Что происходит при оценке диаметра Солнца с другом или членом семьи?

4.Некоторые мысли о природе науки в этом контексте

VII. Разработка дополнительных центральных идей на основе доказательств

A. Исследование явлений отражения

Вопрос 1.18 Что происходит, когда свет падает на гладкую поверхность?

Вопрос 1.19 Что происходит, когда свет падает на шероховатую поверхность?

1. Пример студенческой работы о явлениях отражения

2. Некоторые нюансы в объяснении явлений отражения

Вопрос 1.20 Насколько хорошо разные материалы отражают свет?

3. Пример студенческой работы о свойстве отражательной способности

4. Некоторые нюансы исследования свойства отражательной способности

B. Исследование явлений преломления

Вопрос 1.21 Что происходит, когда свет перемещается из одной среды в другую, например из воздуха в воду или из воды в воздух?

1. Пример студенческой работы по исследованию явлений рефракции

2.Нюансы исследования явлений преломления

Вопрос 1.22 Что происходит при исследовании рефракции с друзьями или членами семьи?

3. Изучение феномена рефракции с другом и / или членом семьи

4. Размышления о природе науки на примере этих исследований

C. Исследование явлений дисперсии

Вопрос 1.23 Что происходит, когда свет от Солнца проходит из воздуха в призму или каплю воды?

1.Пример студенческой работы по изучению дисперсионных явлений

2. Нюансы исследования явлений дисперсии

VIII. Использование дополнительных центральных идей о свете для объяснения интригующего явления

Вопрос 1.24 Как образуются радуги?

1. Пример студенческой работы, объясняющей радугу

2. Нюансы использования основных представлений об отражении, преломлении и дисперсии для объяснения радуги

IX. Исторические и современные взгляды на природу света

1.Исторические интерпретации спектра цветов, рассеиваемых призмой

X. Установление связи с образовательной политикой

Вопрос 1.25 Каковы текущие стандарты преподавания естественных наук в различных классах вашего сообщества?

A. Изучение научных стандартов США следующего поколения: наука и инженерная практика

1. Пример студенческой работы о соответствующей образовательной политике

Б.Размышляя об этом исследовании световых явлений

C. Установление связи с пониманием природы науки NGSS

XI. Изучение физических явлений: сводка оборудования и материалов для установки 1

Фигуры

  • РИС. 1.1 Рисунки небольшой группы о приятном опыте изучения света.
  • РИС. 1.2 Список способов стимулирования научного обучения, определенных студентами-физиками.
  • РИС. 1.3a Перед страницей записной книжки по физике с пояснениями.
  • РИС. 1.3b Оборотная сторона страницы записной книжки по физике с пояснениями.
  • РИС. 1.4 Шаблон страницы блокнота по физике (передняя и задняя).
  • РИС. 1.5. Предскажите, что вы увидите, если включите прозрачную лампочку возле экрана.
  • РИС. 1.6. Предскажите, что вы увидите, поставив барьер перед экраном.
  • РИС. 1.7 Прямая палка может служить физической моделью распространения света.
  • РИС. 1.8 Два вида теней образуются, когда между светом и экраном помещается преграда.
  • РИС. 1.9 Таблица, в которой суммируются результаты исследования света и тени учащимся в классе и дома.
  • РИС. 1.10 Детский рисунок дерева с солнцем и цветами.
  • РИС. 1.11 Глядя на лампочку через камеру-обскуру.
  • РИС. 1.12. Что можно увидеть, глядя на лампочку через камеру-обскуру.
  • РИС. 1.13 Набросок Стьюдента по исследованию феномена точечного отверстия.
  • РИС. 1.14 Лучевая диаграмма Стьюдента, представляющая объяснение феномена точечного отверстия.
  • РИС. 1.15 Лучевая диаграмма для камеры-обскуры, включая свет, попадающий в глаза зрителя.
  • РИС. 1.16 Таблица переменных Стьюдента при изучении явлений крошечных отверстий.
  • РИС. 1.14 (повторяется) Лучевая диаграмма Стьюдента, представляющая объяснение явления крошечного отверстия.
  • РИС. 1.17 Стилизованная лучевая диаграмма, отображающая явление точечного отверстия.
  • РИС. 1.18 Треугольники ACB и FCE.
  • РИС. 1.19 Лучевая диаграмма Стьюдента, показывающая соответствующие совпадающие углы.
  • РИС.1.20. Лучевая диаграмма, представляющая явление точечного отверстия с помеченными вершинами.
  • РИС. 1.21. Использование явлений точечных отверстий для оценки диаметра Солнца.
  • РИС. 1.22 Набросок оценки диаметра Солнца с феноменом точечного отверстия.
  • РИС. 1.23 Лучевая диаграмма и математика, используемые для оценки диаметра Солнца.
  • РИС. 1.24 Отчет Студента о статусе переменных при оценке диаметра Солнца.
  • РИС. 1.25 Лучевая диаграмма, изображающая явление крошечного отверстия с очень удаленным объектом.
  • РИС. 1.26 Кто видит в зеркале свет от фонарика?
  • РИС. 1.27 Запись студента об рефлексии в таблице 1.1.
  • РИС. 1.28 Углы, определяемые по отношению к нормали, а не к зеркалу.
  • РИС. 1.29 Световые лучи, отражающиеся в разных направлениях от неровностей на шероховатой поверхности.
  • РИС. 1.30 Отскок мяча от поверхности.
  • РИС. 1.31 Использование светового зонда, подключенного к компьютеру, для сравнения отражательной способности различных материалов.
  • РИС. 1.32 График Стьюдента по изучению отражательной способности различных материалов.
  • РИС. 1.33 Глаз наблюдателя находится чуть ниже точки, где человек может видеть точку в чашке.
  • РИС. 1.34. Согнутый карандаш в стакане с водой.
  • РИС. 1.35 Запись ученика в таблице об исследованиях световых явлений, включая рефракцию.
  • РИС. 1.36. Схема точки в чашке с водой и без воды глазами наблюдателя.
  • РИС. 1.37 Световые лучи, отражающиеся во многих направлениях от реальной точки в воде.
  • РИС. 1.38 Пунктирная линия, представляющая линейку, моделирующую кажущийся прямой путь, по которому световые лучи проходят от видимой точки к глазу.
  • РИС. 1.39 Пунктирные и сплошные линии, представляющие видимые и фактические пути световых лучей, идущих от видимых и реальных точек к глазу.
  • РИС. 1,40 Луч света отражается от кончика карандаша и изгибается по поверхности на пути к глазу.
  • РИС. 1.41 Куда вы должны целиться при подводной ловле?
  • РИС.1.42 Запись учащегося в таблице об исследовании явлений дисперсии.
  • РИС. 1.43 Рассеивание белого света по его цветовому спектру.
  • РИС. 1.44 Солнце, человек, облако и дождь, когда человек видит радугу.
  • РИС. 1.45 Лучевая диаграмма для двух капель дождя и человека, видящего радугу.
  • РИС. 1.46 Белый луч света от солнца преломляется, когда попадает в каплю дождя.
  • РИС. 1.47 Световой луч определенного цвета отражается от гладкой внутренней поверхности капли.
  • РИС. 1.48 Световой луч определенного цвета снова преломляется при переходе от воды к воздуху.
  • РИС. 1.49 Красные и фиолетовые лучи с разных капель.
  • РИС. 1.50 Увидеть разные цвета из разных капель дождя.
  • РИС. 1.51 Отрывок из книги Ньютона (1671/72), показывающий белый свет (SF), рассеянный призмой (ABC) в лучи, которые объединяются линзой (mn) обратно в белый свет на листе бумаги (HI) в точке Q (стр. 3086) .
  • РИС. 1.52 Пример волн, образованных дождем, падающим в лужу с водой.
  • РИС. 1.53 Основные цвета спектра солнечного света, представленные волнами с разными длинами волн.
  • РИС. 1.54 Волновая диаграмма, показывающая длину и амплитуду волны.
  • РИС. 1.55 Ответ учащегося, указывающий на использование в этом модуле научных и инженерных практик.

Таблицы

  • ТАБЛИЦА 1.1 Исследования световых явлений
  • ТАБЛИЦА 1.1 Исследования световых явлений (продолжение)
  • ТАБЛИЦА 1.2 Переменные в исследовании явлений точечных отверстий
  • ТАБЛИЦА 1.1 Исследования световых явлений (продолжение)
  • ТАБЛИЦА 1.1 Исследования световых явлений (продолжение)
  • ТАБЛИЦА 1.1 Исследования световых явлений (продолжение)
  • ТАБЛИЦА 1.4 Наука и инженерная практика (ведущие государства NGSS, 2013 г.)

6 Стандартов научного содержания | Национальные стандарты естественнонаучного образования

Duschl, R.A., and R.J. Гамильтон, ред. 1992 г.Философия науки, когнитивная психология и педагогическая теория и практика. Олбани, штат Нью-Йорк: Государственный университет Нью-Йорка.

Глейзер, Р. 1984. Образование и мышление: роль знания. Американский психолог, 39 (2): 93-104.

Гросслайт, Л., К. Унгер, Э. Джей и К.Л. Смит. 1991. Понимание моделей и их использование в науке: концепции учащихся средних и старших классов и экспертов. [Специальный выпуск] Journal of Research in Science Teaching, 28 (9): 799-822.

Hewson, P.W., and N.R. Торли. 1989. Условия концептуального изменения на уроках. Международный журнал естественнонаучного образования, 11 (5): 541-553.

Ходсон, Д. 1992. Оценка практической работы: некоторые соображения по философии науки. Наука и образование, 1 (2): 115-134.

Ходсон Д. 1985. Философия науки, естествознания и естественнонаучного образования. Исследования в области естественнонаучного образования, 12: 25-57.

Кайл, В. К. Младший, 1980.Различие между исследованием и научным исследованием и почему старшеклассники должны осознавать это различие. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 17 (2): 123-130.

Лонгино, Е. 1990. Наука как социальное знание: ценности и объективность в научных исследованиях. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.

Mayer, W.V., ed. 1978. Справочник учителя биологии BSCS, третье издание. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.

Metz, K.E. 1991 г.Развитие объяснения: Постепенные и фундаментальные изменения в детских знаниях физики. [Специальный выпуск] Journal of Research in Science Teaching, 28 (9): 785-797.

NRC (Национальный исследовательский совет). 1988. Повышение показателей качества естественнонаучного и математического образования в классах K-12. Р.Дж. Murnane, S.A. Raizen, ред. Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия прессы.

NSRC (Национальный центр научных ресурсов). 1996. Ресурсы для преподавания естественных наук в начальной школе.Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия прессы.

Ohlsson, S. 1992. Познавательные навыки формулировки теории: забытый аспект научного образования. Наука и образование, 1 (2): 181-192.

Рот, К.Дж. 1989. Естественнонаучное образование: недостаточно «делать» или «относиться». Американский педагог, 13 (4): 16-22; 46-48.

Резерфорд, Ф.Дж. 1964. Роль исследования в преподавании естественных наук. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 2: 80-84.

Шаубле, Л., Л. Клопфер, К. Рагхаван. 1991. Переход студентов от инженерной модели к научной модели экспериментов. [Специальный выпуск] Journal of Research in Science Teaching, 28 (9): 859-882.

Schwab, J.J. 1958. Преподавание науки как исследования. Бюллетень ученых-атомщиков, 14: 374-379.

Schwab, J.J. 1964. Преподавание науки как исследования. В «Преподавании науки» Дж. Дж. Шваб и П.Ф. Брандвейн, ред .: 3-103. Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета.

Welch, W.W., L.E. Клопфер, Г.С.Айкенхед и Дж. Робинсон. 1981. Роль исследования в естественно-научном образовании: анализ и рекомендации. Научное образование, 65 (1): 33-50.

Физические науки, науки о жизни, а также науки о Земле и космосе

AAAS (Американская ассоциация развития науки). 1993. Ориентиры для научной грамотности. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.

AAAS (Американская ассоциация развития науки).1989. Наука для всех американцев: отчет проекта 2061 по целям грамотности в науке, математике и технологиях. Вашингтон, округ Колумбия: AAAS.

4 Знание и понимание мира природы | Принимая науку в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8

Коттрелл, Дж. Э., Винер, Г. А. (1994). Развитие понимания восприятия: снижение убеждений в восприятии извлечения. Психология развития, 30 , 218-228.

Крайдер, К. (1981). Детские представления об интерьере тела. В R. Bibace and M. Walsh (Eds.), Новые направления в развитии ребенка: Детские концепции здоровья, болезни и функций организма (стр. 49-65). Сан-Франциско: Джосси-Басс.

Де Вос, В. и Вердонк, А. Х. (1996). Природа частиц в естественнонаучном образовании и в науке. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 33 , 657-664.

диСесса, А.(1982). Отказ от изучения аристотелевской физики: исследование обучения, основанного на знаниях. Когнитивная наука , 6 , 37-75.

диСесса, А. (1988). Знания по частям. В Г. Форман и П. Пуфалл (ред.), Конструктивизм в компьютерный век (стр. 49-70). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Лоуренс Эрлбаум Ассошиэйтс.

diSessa, A., and Minstrell, J. (1998). Развитие концептуальных изменений с помощью эталонных уроков. В J. Greeno и S. Goldman (Eds.), Thinking Practices (стр.155-187). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Лоуренс Эрлбаум Ассошиэйтс.

Дрейфус А. и Юнгворт Э. (1989). Ученик и живая клетка: систематика дисфункциональных представлений об абстрактной идее. Журнал биологического образования , 23 , 49-55.

Duschl, R., and Osborne, J. (2002). Поддержка и продвижение дискурса аргументации. Исследования в области естественнонаучного образования, 38 , 39-72.

Эванс, Э.М. (2001). Когнитивные и контекстные факторы в возникновении разнообразной системы убеждений: Сотворение против эволюции. Когнитивная психология , 42 , 217-266.

Флорес Ф., Товар М. и Гальегос Л. (2003). Представление клетки и ее процессов у старшеклассников: комплексное представление. Международный журнал Естествознание , 269-286.

Геллерт, Э. (1962). Детские представления о содержании и функциях человеческого тела. Монографии по генетической психологии, 65 , 293-405.

Гельман Р. и Лукариелло Дж.(2002). Роль обучения в когнитивном развитии. В Х. Пашлере (серия ред.) И Р. Галлистеле (изд. Ред.), Справочник Стивенса по экспериментальной психологии: обучение, мотивация и эмоции (том 3, 3-е изд., Стр. 395-443) . Нью-Йорк: Вили.

Гентнер Д., Брем С., Фергюсон Р., Маркман А., Левидов Б., Вольф П. и Форбус К. (1997). Аналогичные рассуждения и концептуальные изменения: тематическое исследование Иоганна Кеплера. Журнал обучающих наук, 6 (1), 3-40.

Гопник А. (1996). Ученый в детстве. Философия науки , 63 (4), 485-514.

Госвами У. и Браун А. (1990). Тающий шоколад и тающие снеговики: аналогичные рассуждения и причинно-следственные связи. Познание, 35 , 69-95.

Gutheil, C., Vera, A., and Keil, F.C. (1998). Думают ли комнатные мухи? Модели индукции и биологические убеждения в развитии. Познание, 66 (1), 33-49.

Хатано, Г., Зиглер, Р.С., Ричардс, Д.Д., Инагаки, К., Стави, Р., и Вакс, Н. (1997). Развитие биологических знаний: многонациональное исследование. Когнитивный Развитие, 8 , 47-62.

Хеннесси, M.G. (2003). Исследование измерений метапознания: последствия для концептуального изменения преподавания-обучения. В G.M. Синатра и П.Р. Пинтрич (ред.), Преднамеренное концептуальное изменение . Махва, Нью-Джерси: Лоуренс Эрлбаум Ассошиэйтс.

— Европейский журнал физики

Приглашенные редакторы

Джозеф А.Shaw MSU Bozeman / MT (США)
Michael Vollmer UAS Brandenburg (Германия)

У физиков и астрономов есть давняя традиция быть очень точными наблюдателями не только лабораторных экспериментов, но и окружающей нас природы. В 1937 году голландский астроном Марсель Миннаерт написал современную классику на эту тему, позже переведенную на английский и многие другие языки на тему «Свет и цвет в природе». Он вдохновил поколения ученых, любящих природу, выйти за рамки своей повседневной работы и изучить головоломки, возникающие в мире природы.

В большинстве наблюдений на открытом воздухе мы видим метеорологию, астрономию, географию, биологию, химию и физику в действии. Только в физике существует множество потенциальных природных явлений; подумайте о небесной механике (солнечные и лунные затмения), теплофизике (ледники, замерзание и таяние, гейзеры), акустике (гром), электромагнетизме (молнии и полярные сияния), оптике (радуги, ореолы, слава, миражи…) и многом другом.

Значение таких наблюдений для преподавания естественных наук огромно.Мы и наши ученики видим повседневные явления, такие как миражи или радуги, или более редкие события, такие как извержение гейзеров или солнечные затмения. Явления в природе часто привлекают внимание и вызывают интерес учителей. При правильном обучении студенты могут узнать, что даже сложные явления основаны на простых физических законах, и то, что применимо в мире природы, также применимо к нашему окружающему технологическому миру. Таким образом, преподавание физики в природе может способствовать преподаванию физики в целом.

Подчеркивая важность и актуальность этой темы на всех уровнях образования, этот сборник Focus On будет совместно опубликован журналами Physics Education и European Journal of Physics . Этот сборник будет дополнен списком несколько более старых статей в EJP и PED по связанным явлениям. Эти взносы помогут сформировать преподавание физики природы в средней школе ( Physics Education ) и на уровне высшего образования ( Eur.J. Phys ) и служат научным ресурсом для учителей физики любого профиля. Кроме того, говоря словами Миннарта, преподаватели физики также получат пользу:

«Никогда не думайте, что поэзия настроений природы во всем их бесконечном разнообразии потеряна для научного наблюдателя, потому что привычка наблюдать улучшает наше чувство прекрасного…»

Первые принятые взносы в сборник будут перечислены ниже, а дальнейшие добавления будут появляться на постоянной основе.

Физика

Видео пейзажа во время полного затмения: яркость и эффекты затемнения к краю солнечного света

Майкл Дж Руис 2019 Phys. Educ. 54 035001

Видео затемнения пейзажа за 15 мин до
представлена ​​совокупность полного солнечного затмения 21 августа 2017 г.
обсуждали. Яркость сцен с интервалом в 1 мин.
получаются путем усреднения пиксельных данных кадров из видео.В
экспериментальные результаты сравниваются с теоретической моделью
равномерное сияние от экспонированной области Солнца во время
затмение. Измеренные значения отклоняются от модели, так как свет
от солнечного диска уменьшается к краям Солнца.

Синий — цвет (чистой) воды.

Майкл Фоллмер и Александр Мастард 2019 Phys. Educ. 54 045001

Вода может иметь разные цвета из-за различных
физические свойства.Здесь мы сосредоточимся на некоторых наблюдаемых цветах.
в очень чистой пресной воде. Мы лечим только поглощение света
из-за электронных и колебательных возбуждений и рассеяния из-за
к колебаниям показателя преломления воды и соответствующих
последствия для появления цветов.

Угол дорожного миража

Майкл Дж Руис 2019 Phys. Educ. 54 065009

С пассажирского сиденья снимается мираж дорожного знака.
в машине, движущейся с постоянной скоростью по шоссе.Видео охватывает
продолжительность видения миража знака, просмотра
исчезновение миража по мере приближения машины и проезда по дороге
знак. Угол миража, определяемый как угол по отношению к
горизонтально в момент, когда наблюдатель отмечает исчезновение
мираж, можно определить по видео, скорость автомобиля и
известные размеры стандартного дорожного знака. Значение может быть
проверено по теоретической формуле с учетом погодных условий
темперамент и консультации по определению температуры
воздуха, контактирующего с дорожным покрытием.Соглашение между
наблюдение и теория находятся в пределах погрешности. в
заключение, сделана быстрая наблюдательная оценка в машине
без видео.

Вихри, улавливающие материю: демонстрация в классе

T Тел и др. 2020 Phys. Educ. 55 015007

При впрыскивании красителя в вихрь обнаруживается, что краситель остается
захватывается вокруг ядра вихря в течение нескольких минут, несмотря на то, что
вихрь (и окрашенная область) сильно зависят от времени.Согласно недавней теории, трехмерные зависящие от времени
вихри следует определять как вращающиеся, удерживающие материал области
жидкость. Вихри, создаваемые промышленными магнитными мешалками
по всей видимости, демонстрируют это материально-удерживающее свойство. Эти
эксперименты можно проводить с водопроводной водой и пищевым красителем в любом
школа. Они помогают студентам ознакомиться с содержащимся в них материалом.
характер вихрей. Это недавно понятое, скорее
прочный, свойственный, наблюдаемый также в вихрях, возникающих в
природа.

Оптическая корона и радужная оболочка: несколько простых практических занятий

H C Turner et al 2020 Phys. Educ. 55 064001

В этой статье мы выдвинули простую идею для демонстрации
облачная переливчатость. Мероприятие ориентировано на старшие классы начальной школы.
школьников и старше, чтобы увидеть, что некоторые часто наблюдаемые оптические
явления в реальной жизни являются результатом дифракции через
капли на поверхности или в облаке.Мы используем пример полярного
стратосферные облака, демонстрирующие феномен радужной оболочки.
Объясняется простая практическая деятельность, при которой сферические капли
в облаке моделируются маленькими стеклянными бусинами, подвешенными в
глупая шпатлевка, а эффект перелива возникает из-за неравномерного
распределение этих бусинок по размерам.

Изменение размеров геологического песчаника, вызванное смачиванием

Буркова Ирина и др. 2021 Phys.Educ. 56 034001

Наведенной сейсмичности в последнее время уделялось много внимания.
годы. Это новое природное явление возникло в результате активных
влияние человека на природу. Явление было обнаружено в
мест добычи природного газа и нефти, а также геологического хранения
CO
2 . Одна из основных причин наблюдаемых сейсмических
активность связана с адсорбционной деформацией
горные породы. Приведены экспериментальные данные и простая модель, описывающая
адсорбционная деформация на примере Berea
песчаник.Предлагаем упрощенный эксперимент для студентов бакалавриата.
университетская лаборатория.

Европейский журнал физики

Моделирование форм ледников: введение

Валерио Фараони 2019 Eur. J. Phys. 40 025802

Обсуждаем модели локальной толщины ледников и льда.
колпачки.Предполагая идеально пластиковый лед, как это делалось в первые дни
гляциологии, возникают модели (представленные здесь), которые отражают некоторые
свойств ледников, но не восстанавливают реальных систем.
Реалистичное предположение, что лед следует закону Глена, относящемуся к
нелинейные скорости деформаций и напряжений — основа ледника
принятые в настоящее время профильные модели. Сравнение двух моделей — это
полезно для студентов-физиков, чтобы понять последствия
материальные свойства, и студентам наук о Земле, чтобы противопоставить, и
лучше поймите, современные модели ледников.

Эксперимент с игрушечным гейзером: периодичность, условия работы и сопряжение

M Brandenbourger et al 2019 Eur. J. Phys. 40 025803

Естественный гейзер можно воспроизвести с помощью игрушечного эксперимента, состоящего из
бассейна с водой, расположенного над водохранилищем, причем эти два
соединены длинной и узкой трубкой. Когда нижний резервуар
нагревается, в системе могут возникать периодические извержения горячей воды
и пар наверху аналогично эффекту гейзера, происходящему в
природа.Проверена частота извержений игрушечного гейзера.
экспериментально в зависимости от мощности нагрева и высоты
установка. Мы предлагаем термодинамическую модель этой системы, которая
предсказывает время между извержениями. Фазовая диаграмма, которая принимает
учитывать тепловую энергию, передаваемую гейзеру и
геометрия была построена для игрушечного гейзера. Условия для
получить эффект гейзера. Исследование игрушки
Гейзер затем расширяется на случай двух резервуаров, соединенных с
такая же трубка.Такая сопряженная система требует сложного времени.
эволюция, отражающая динамику природных гейзеров. Мы анализируем
поведение игрушечной газовой колонки с двумя резервуарами посредством
статистические инструменты и разработать теоретическую модель, чтобы
рационализировать наши наблюдения.

Замерзание озер зимой

M Vollmer 2019 Eur. J. Phys. 40 035101

Замерзание озер описывается упрощенной
одномерная модель, которая дает толщину льда, скорость роста льда,
и температура поверхности льда как функция времени.Данные модели для
конкретное озеро с известными метеорологическими условиями сравнивается с
оценка толщины льда с помощью простого оптического метода. Ну наконец то,
кратко обсуждаются проекты более продвинутых потенциальных студентов и
результаты численного решения сравниваются с упрощенным
модель.

Природные явления, описываемые одним и тем же уравнением

Валерио Фараони 2020 евро. J. Phys. 41 054002

Несколько природных явлений управляются одним и тем же первым порядком.
дифференциальное уравнение.Любопытно, что уравнение Фридмана
релятивистская космология имеет ту же форму, что позволяет использовать полезные
аналогии предстоит построить. Несколько приложений этого уравнения к
представлены явления, происходящие в природе.

Статьи по теме «Физика в природе» из журнала

Physics Education

Показать список товаров

Монитор солнечного ветра — школьный геофизический проект

Ян Робинсон 2018 Phys.Educ. 53 035017

Описанный является установленным геофизическим проектом по строительству
монитор солнечного ветра на основе феррозондового магнитометра с разрешением нТл.
Недорогой и подходящий от школы до университета.
включает в себя элементы астрофизики, геофизики, электроники,
программирование, компьютерные сети и обработка сигналов. Система
отслеживает поле Земли в режиме реального времени, загружая данные и
графики на веб-сайт каждые несколько минут.Модульный дизайн поощряет
строительство и тестирование командами студентов, а также расширение
и доработка. Система протестирована в автономном режиме на
месяцев за раз. И аппаратное обеспечение, и программное обеспечение
опубликовано в открытом доступе [1, 10].

Прямое измерение скорости звука в атмосфере во время национального праздника Новой Зеландии

M Vollmer 2018 Phys. Educ. 53 033007

Измерение скорости звука относится практически к любой физике.
учебный план.Преобладают два метода: измерение резонансных явлений
стоячие волны или времяпролетные измерения. Второй тип — это
концептуально проще, однако, проводить такие эксперименты с
габариты счетчиков обычно требуют точного электронного времени
измерительное оборудование, если необходимо получить точные результаты. Здесь
сообщается об измерении времени пролета по видеозаписи
с размерностью несколько км и точностью до скорости
звук порядка 1%.

Обучение физике с помощью инфракрасного дистанционного зондирования растительности

Tobias Schüttler et al 2018 Phys.Educ. 53 033005

Обучение на основе контекста и проектов доказало свою полезность
различные аффективные и когнитивные аспекты обучения. Как
многопрофильная и многопрофильная область научных исследований с
различные приложения для повседневной жизни, спутниковое дистанционное зондирование
интересный контекст для физического образования. В этой статье мы приводим
краткий обзор спутникового дистанционного зондирования растительности и способов
для получения ваших собственных индивидуальных данных инфракрасного дистанционного зондирования с
доступные переделанные цифровые фотоаппараты.Эта новая техника обеспечивает
возможность проводить индивидуальные дистанционные измерения
проекты со студентами в их соответствующей среде. Данные
можно сравнить с реальными спутниковыми данными и достаточно
точность в образовательных целях.

Полевая мельница для измерения атмосферного электричества

Фрэнк Томпсон 2018 Phys. Educ. 53 025004

Это хорошо известный факт, что Земля несет в себе чистый отрицательный
заряд, создающий электростатическое поле, направленное вниз.Настоящее
Эксперимент показывает, как это поле можно измерить с помощью полевой мельницы.
который был построен из компонентов, легко доступных в
Лаборатория. В хорошую погоду значение 120 (± 10)
В м
−1 , что согласуется с данными в
литература. Однако, когда приближалась гроза
предварительные измерения показали, что поле колеблется в пределах +400
В м
−1 и -1000 В м
−1 , что указывает на комплексные зарядовые состояния
приближающиеся облака.Сделаны предложения по улучшению
чувствительность аппарата, чтобы можно было проводить эксперименты
для других погодных условий.

Насколько сильно планеты влияют на приливы?

P J Cregg 2017 Phys. Educ. 52 053003

Влияние планет и их расположение на
Решается вопрос о земных приливах. Исходя из закона Ньютона
гравитации, приливное влияние любого небесного тела
выражается через его видимый размер и его плотность.Из этого,
планетарное выравнивание вносит не более десятых долей
миллиметра до прилива и поэтому вряд ли будет значительным
способствует исключительным приливным событиям. Вероятные причины
обрисованы в общих чертах экстремальные приливные события: когда Солнце и Луна находятся каждый
ближайший к Земле, равноденствие и погода, особенно экстремальные
давление воздуха, осадки и ветер. Заканчиваем долгосрочным
влияние планет на орбиту Земли и, следовательно, на
Приливный эффект Солнца (с масштабами порядка
100 000 лет) и планетарное влияние на лунное
орбита.

Sky on Earth Проект : синергия между формальным и неформальным астрономическим образованием

Сабрина Росси и др. 2016 Phys. Educ. 51 055003

В этой статье мы представляем
Sky on Earth Проект , финансируемый в 2008 году Министерством Италии
преподавания, исследований и университетов в рамках ежегодного публичного
информационно-просветительская программа.Целью проекта было реализовать
стабильный и открытый астрономический сад, где дети,
учителя и граждане могли быть вовлечены в расследование в течение дня
и явления ночного неба. Проект разрабатывался с учетом
учитывать наши предыдущие исследования в формальной и неформальной астрономии
образование. Он был реализован в саду GiocheriaLaboratori,
Внешкольная образовательная структура K-6 Sesto San Giovanni
муниципалитет (недалеко от Милана, Италия). Настройки и инструменты были разработаны
с помощью некоторых студентов «Альтьеро»
Профессиональное училище Спинелли, их наука и техника
учителя.С момента установки астрономический сад был
используется на семинарах и днях открытых дверей, при подготовке учителей
курсы и исследовательский опыт. Можно сделать вывод, что
Sky on Earth Проект представляет собой пример положительного и
конструктивное сотрудничество исследователей, педагогов, высокий
школьники и учителя. Его также можно рассматривать как
потенциальная попытка преодолеть хорошо известный разрыв между исследованиями в
естественнонаучное образование и школьная практика.

Измерение наклона земной оси с помощью пластиковой трубы и деревянного бруска.

R Suat Isildak 2016 Phys.Educ. 51 025002

В этом проекте метод, который был разработан с использованием одного
установка использовалась для правильного измерения наклона
Ось Земли 21 июня 2015 года.
понятная и применимая техника, которая может быть использована в
курсы элементарных наук и астрономии, понятные студентам
каждой возрастной группы.

Параллельный глобус: мощный инструмент для исследования освещения Земли.

Сабрина Росси и др. 2015 Phys.Educ. 50 32

Многие исследователи задокументировали трудности для учащихся.
разного возраста и подготовки в понимании основных
астрономические концепции. Традиционные учебные стратегии и
средства коммуникации не кажутся эффективными в производстве
осмысленное понимание, или даже вызвать неправильные представления и
неверные толкования. В соответствии с последними предложениями по педагогическому
последовательности и прогрессии изучения основных понятий и основных
процедуры обучения физике и астрономии, в этой статье мы
предложить промежуточный, важный шаг на пути обучения от
местный геоцентрический взгляд на систему Земля-Солнце на
гелиоцентрический.С этой целью мы представляем данные, собранные за
день и год на инструменте, который мы называем «параллельным
глобус », глобус, локально расположенный гомотетно Земле.
Предлагается некоторый анализ, в частности феномена
освещенность Земли и ее вариации, согласованные
с предлагаемыми учебными целями.

Переворачивание айсбергов: упражнение по применению принципа сохранения энергии с очень удивительным результатом

Рик Маршалл 2015 Phys.Educ. 50 299

Многие айсберги уязвимы для опрокидывания. При этом
гравитационная потенциальная энергия льда увеличивается, в то время как
вытесненной морской воды уменьшается. Применяя принцип
закон сохранения энергии показывает, что при опрокидывании
чистая передача энергии окружающей морской воде. Это будет
максимум для конкретной геометрии айсберга. Для многих айсберг
геометрии передачи энергии можно измерить в масштабе
ядерные взрывчатые вещества.Три возможности обучения, предложенные
Обрисованы в общих чертах.

Решение проблемы с помощью того, что вы знаете: физик смотрит на проблему в экологии

Роберт Гринлер 2015 Phys. Educ. 50 529

В основе данной статьи лежат две философские идеи. Первый — это
ответ на вопрос о том, что является подходящим занятием для
физик.Я отвечаю, что подходящее занятие — это что угодно.
где инструменты физика позволяют ему или ей сделать
вклад в решение серьезной проблемы. Это может быть
очевидно в областях, которые пересекаются с физикой (например, химия, инженерия,
геологии), но также верно в любых начинаниях, где математические
моделирование может способствовать пониманию решения проблем (например,
время включения светофора, эффективные способы рассадки пассажиров
самолеты, лучше ли гулять или бегать под дождем).Вторая идея касается подхода к решению проблем. Перед
некоторые люди пытаются решить проблему, они думают, что сначала должны
узнать все, что известно о предмете. Тем не мение,
иногда эффективный подход — заявить: «Я
собираюсь решить эту проблему с помощью того, что я знаю сейчас! »Я вижу
взаимосвязь между этим подходом и идеей
скрытые расчеты, которые многие из нас ценят. Из
Конечно, у этого метода есть ограничения, но я считаю, что
такой агрессивный подход к проблеме —
не зависит от методов, которые использовали все остальные — может
быть продуктивным.В данной статье описывается такой подход к
проблема реального мира, используя только то, что известно учителю
вводный, математический курс физики. Цель этого
статья призвана побудить студентов и учителей физики искать
нетрадиционные области, помимо физики, где они могли бы использовать
методы, которыми они научились решать проблемы

В красной тени Земли

Стивен Хьюз и др. 2015 Phys.Educ. 50 741

Описана методика расчета яркости
атмосфера Земли, которая сияет в тени Земли
во время полного лунного затмения, делающего Луну красной. Этот обод
огня »возникает из-за преломленного нерассеянного света от всех
восходы и закаты, обрамляющие Землю. В этой статье
фотографию полностью затменной Луны сравнивали с полной
Луна и разница в яркости, рассчитанная с учетом
учитывать время выдержки и настройку ISO.Результаты показывают, что
Полная Луна более чем в 14 000 раз ярче, чем полная Луна.
затменная Луна. Относительная яркость затменной Луны может быть
используется для оценки яркости Огненного края более 12
триллион ватт. Эксперимент, описанный в этой статье, будет
подходит для занятий в средней школе или университете.

Самая большая тень на Земле

Стивен Хьюз и др. 2014 Phys.Educ. 49 88

При полном солнечном затмении Луна полностью закрывает Солнце,
отбрасывая тень шириной несколько сотен километров на поверхность
Земля. В этой статье описаны наблюдения за 14 ноября 2012 г.
полное солнечное затмение, видимое с севера Квинсленда, Австралия.
Край тени был запечатлен на видео полностью, и
это видео предназначено для учебных целей. Серия простых
Описаны «кухонные» эксперименты, демонстрирующие
эффект «заката» на горизонте в течение всего
солнечное затмение, а также изогнутая тень, видимая в небе, когда
Затменное Солнце находится относительно близко к горизонту.

Измерение глобального положения с помощью Солнца

Эван Мерфи и Стивен Хьюз 2014 Phys. Educ. 49 553

Определение широты и долготы на Земле всегда
был интересен как исследователям, так и картографам. Точный
позиционная информация часто необходима для спасательных целей в
в местах, где не работают спутниковые навигационные системы.В
действия, описанные в этой статье, демонстрируют простую процедуру
определить широту и долготу, используя структуру, которая бросает
тень и часы. Широта рассчитывается по углу наклона
тень, отбрасываемая полуденным Солнцем, а долгота определяется
зная местное полуденное время по всемирному времени. С использованием
при использовании этого метода широта обычно находится в пределах 1,5 ° от истинной
значение, а долгота в пределах 0,25 °. Это упражнение
быть подходящим в качестве эксперимента в классе старшей школы.

Яркие цвета из белого снежного покрова

Майкл Фоллмер, Джозеф А. Шоу 2013 Phys. Educ. 48 322

Из сверкающего белого света возможны удивительно красочные виды.
снег. Хорошо известно, что могут существовать похожие красочные черты.
в небе всякий раз, когда вокруг есть кристаллы льда. Тем не мение,
переход отражения и преломления света от кристаллов льда
в воздухе на отражение и преломление от снега на
земля нетривиальная.Фотографии и видео с сайта brilliant
представлены разноцветные блестки, наблюдаемые в белых снежных покровах, и
обсуждали.

При свете серебристой Луны: факты и вымысел

Marco Ciocca, Jing Wang 2013 Phys. Educ. 48 360

Лунный свет «серебряный» или «холодный»? В этом
В статье мы обсуждаем интересную комбинацию факторов, которые
вносят свой вклад в общие описания лунного света.Солнечный свет
отражены от лунной поверхности и имеют красное смещение. При прохождении
атмосферы, лунный свет еще более обеднен коротковолновой частью
содержание по рэлеевскому рассеянию. Мы измерили спектры
лунный свет, чтобы показать эти эффекты и сравнить их с солнечным светом.
Все измерения, включая спектральную отражательную способность, предполагают, что
лунный свет краснее солнечного света. Серебристая Луна — это просто
иллюзия из-за свойств и поведения наших собственных глаз,
включая ответы палочек и колбочек и физиологические
перцептивное явление, называемое сдвигом Пуркинье.

Солнечные пятна и их простое гармоничное движение

C I Ribeiro 2013 Phys. Educ. 48 586

В этой статье приведен пример простого гармонического движения.
видимое движение солнечных пятен из-за вращения Солнца, составляет
описано, что может быть использовано для преподавания этого предмета в средней школе
студенты. Используя реальные изображения Солнца, студенты могут рассчитать
период вращения звезды с простым гармоническим движением
математическое выражение.

Геометрия и физика времен года

Вячеслав Хаврус, Игорь Шелевицкий 2012 Phys. Educ. 47 680

С помощью простой математической модели, недавно разработанной
авторы (2010 г.
Phys. Educ.
45 641), прохождение времен года на Земле
смоделировано для произвольных широт с учетом солнечного света
затухание в атмосфере.Разработанный метод может быть использован для
прогнозировать реалистичное значение солнечной энергии (инсоляция)
которые могут поглощаться горизонтальным грунтом на уровне моря на любом
безоблачный день в году. Некоторые идеи для оценки дневной инсоляции
на горизонтальной поверхности, используя продолжительность светового дня и
обсуждается длина тени в солнечный полдень.

Наше взрывное солнце

D S Brown 2009 Phys. Educ. 44 20

Атмосфера Солнца — это сильно структурированное, но динамичное место,
преобладает солнечное магнитное поле.Горячий заряженный газ (плазма)
в ловушке на магнитных силовых линиях, которые могут сломаться, как эластичный
группа, выталкивающая гигантские облака материала в космос. Диапазон
наземных и космических солнечных телескопов наблюдают эти
извержения, особенно новые космические зонды STEREO, которые могут отслеживать
извержение от Солнца до Земли.

Зеркала в воздухе: миражи в природе и в лаборатории

M Vollmer 2009 Phys.Educ. 44 165

Хотя миражи в большинстве своем не воспринимаются осознанно, они очень
знакомые явления повседневной жизни. Обычно они могут возникать, если
свет падает на среду с градиентом показателя преломления.
Эта статья начинается с простейшего эффекта миража, известного как
астрономическая рефракция, затем представлены примеры для нижних и
превосходит множественные миражи изображений и, наконец, фокусируется на
демонстрационные опыты на уроках.

Облака

Эндрю Рассел и др. 2007 Phys. Educ. 42 457

В этой статье мы хотим познакомить вас с облаками; какие
они есть, почему они важны и как работают физические процессы
в атмосфере определяют внешний вид и поведение облаков
мы видим.

Кольца вокруг солнца и луны: корона и дифракция

Les Cowley et al. 2005 Phys.Educ. 40 51

Атмосферные оптические эффекты могут многое рассказать о физике и
особенно оптика. Coronae — цветные кольца вокруг солнца или
луна — это крупномасштабные следствия дифракции,
часто думают, что это лишь небольшой эффект, ограниченный лабораторией.
Мы описываем короны, как они формируются и эксперименты, которые могут
проводиться по тем, что в небе. Признавая, что это не
всегда удобно, мы показываем, как студенты также могут узнать о
короны и, следовательно, дифракция от экспериментов с точными
полноцветное компьютерное моделирование и лабораторные демонстрации.

Назад к основам: астрономические наблюдения невооруженным глазом

Charles Barclay 2003 Phys. Educ. 38 423

Для учащихся обоих полов и всех возрастов от шести до шести лет,
предмет астрономии таит в себе множество увлечений — стремительный
изменения в знаниях, большой ресурс доступных ИТ-пакетов
и, прежде всего, прекрасные снимки Хаббла и большого
Телескопы земного базирования.В этой статье, однако, подчеркивается
волнение и важность невооруженного глаза (без посторонней помощи) из первых рук
наблюдение там, где позволяет световое загрязнение, и предлагает некоторые
методы, которые могут быть использованы для воодушевления и ознакомления молодежи с
слава ночного неба без обращения к компьютеру
экраны.

Статьи по теме «Физика в природе» из

European Journal of Physics

Показать список товаров

Наблюдая за зеленой вспышкой в ​​лаборатории

Томер бен Аруш и др. 2018 Eur.J. Phys. 39 015301

Зеленая вспышка — хорошо известное, но неуловимое атмосферное
явление, при котором Солнце наблюдается, когда оно садится за
ясный горизонт. В последний момент перед исчезновением диска
наблюдается зеленая вспышка. Явление связано с вертикальным
структура показателя преломления атмосферы, которая рассеивает
Солнечный свет. Мы смоделировали аналогичные условия в
лаборатории, используя градиент показателя преломления в соленой воде в
аквариум.Сфотографировали белый светодиодный источник, имитирующий Солнце.
с искусственным горизонтом, и синяя вспышка наблюдалась как
горизонт затенял изображение. Используя ту же систему, мы также
возможность создавать нелинейный профиль показателя преломления и наблюдать
усиленные вспышки миражей, которые обычно наблюдаются в
природа. Мы измерили градиент показателя преломления в воде с
рефрактометр Аббе.

Угол между терминатором и меридианом: плоская геометрия в сравнении с формулами солнечного азимута и простой подход к карте дневного света

Переа-Альварес де Эулат Мартин и др. 2018 Eur.J. Phys. 39 045805

Расчет угла между линией день-ночь на
Поверхность Земли, терминатор и меридиан в заданном
точка, на рассвете или на закате, может быть легко выполнена либо
средства плоской геометрии или, для тех, кто знаком с астрономией,
с помощью формул для азимута и возвышения Солнца, как
полученный из сферической тригонометрии. Две процедуры:
в сравнении. Вспомогательный угол, полученный в процессе вывода
с помощью плоской геометрии становится полезным для представления карты дневного света на
земная планисфера.

Обучение практической геофизике: примеры из сейсмической сети Ру в Новой Зеландии

Kasper van Wijk et al 2017 Eur. J. Phys. 38 023001

Обучение физике и наукам о Земле может быть эффективным
проиллюстрировано анализом землетрясений и последующих
распространение сейсмических волн на Земле. Образовательная сейсмология
достигла уровня, когда как аппаратное, так и программное обеспечение являются надежными
и удобный.Это привело к успешной реализации
образовательных сетей по всему миру. Сейсмические данные, записанные
ученики такого качества, что их можно использовать в классических
например, упражнения по локации землетрясений. Но даже океанские волны
слабосвязанные с земной корой теперь могут быть зарегистрированы на
образовательные сейсмометры. Эти сигналы не просто шум, а
составляют основу более поздних разработок в сейсмологии, таких как
сейсмическая интерферометрия, где сейсмические волны, генерируемые океаном
волны — вместо землетрясений — можно использовать для вывода
информация о недрах Земли.Здесь мы вводим
упражнения по локации землетрясений и анализ внешней сейсмики
шум, и приведу примеры. Данные предоставлены, и все необходимое
программное обеспечение находится в свободном доступе.

Определение радиоактивности 40 К в горных породах с помощью рентгеновской спектрометрии

M Pilakouta et al 2017 Eur. J. Phys. 38 055803

В этой статье мы предлагаем экспериментальный метод для
определение калия-40 (
40 K) радиоактивность в промышленных образцах гранита с использованием
рентгеновская флуоресценция (XRF).Метод коррелирует общий калий
концентрация (выход) в образцах, определенная с помощью XRF-анализа с
радиоактивность образца из-за
40 К радионуклид. Этот метод можно использовать в
Студенческая лаборатория бакалавриата. Краткая теоретическая база
и описание метода, а также некоторые результаты и их
интерпретации.

Атмосферное угасание света

Стивен Хьюз и др. 2016 Eur.J. Phys. 37 015601

Описывается эксперимент, позволяющий учащимся понять
свойства атмосферного поглощения из-за Рэлея
рассеяние. Эксперимент требует использования красного, зеленого и синего цветов.
лазеры, прикрепленные к передвижному микроскопу или аналогичному устройству. В
лазерные лучи проходят через искусственную атмосферу, состоящую из
молочная вода на разной глубине, прежде чем попасть на свет
измеритель или фотодиод, являющийся неотъемлемой частью прибора Picotech Dr.DAQ ADC. Сюжет
измеренная спектральная интенсивность стихий глубины показывает вклад
Рэлеевское рассеяние имеет коэффициент экстинкции. Для
экспериментируйте с люксметром, коэффициенты экстинкции для
красный, зеленый и синий свет в молочной пробе воды составляли 0,27,
0,36 и 0,47 см
-1 соответственно и 0,032, 0,037 и 0,092 см
−1 для АЦП Picotech Dr. DAQ.

Радуга в природе: последние достижения в области наблюдений и теории

Александр Хаусманн 2016 Eur.J. Phys. 37 063001

В данном тематическом обзоре представлен обзор распространенных и менее распространенных
общие наблюдения за радугой в естественных дождях и
теоретические концепции, которые были разработаны для их
объяснение. В основном за последние 20 лет появилось много новых и
интригующие эффекты были сфотографированы или задокументированы для
первый раз, например, высшего порядка (третичный, четвертичный и т. д.) и
двойные радуги, а также радуги, генерируемые рядом
источники искусственного света.Чтобы дать здравое объяснение,
включение естественных несферических (т. е. сплюснутых) дождевых капель
формы, а также естественное широкое полидисперсное распределение дождевых капель
в классическую теорию радуги (Лоренц – Ми и Дебай
рассеяние). Таким образом, в статье дается сжатое
актуальный синопсис, дополняющий классические учебники и ранее
обзоры по физике радуг. Он предназначен для обслуживания обоих
активных наблюдателей за небом, а также учителей физики, которые хотят сохранить
в курсе текущих событий в этой области.

Визуализация на глобусе день ночь год

Мирьяна Божич и др. 2016 Eur. J. Phys. 37 065801

Рассказ о правильно ориентированном уличном глобусе в руках.
и умы Эратосфена, Джефферсона, Миланковича и науки
педагоги представлены. Имея такую ​​же ориентацию в пространстве, как и
Земля, Глобус День Ночь Год (DING) показывает в реальном времени
закономерность освещения земной поверхности и ее
суточные и сезонные колебания.Это идеальный объект для
визуализация знаний и увеличение знаний о:
форма Земли, вращение Земли, вращение Земли
вокруг Солнца, продолжительность сезонов, солнцестояние, равноденствия,
проблема долготы, распределение солнечного излучения
над Землей, воздействие этого излучения на Землю
климат и способы его эффективного использования. Прикрепив подвижную лопасть
к полюсам, или добавив булавки вокруг экватора, чтобы читать время, DING
становятся солнечными часами сферической / шарообразной формы.Итак, ДИНГ — это
одновременно полезно для обучения физике, геофизике, астрономии,
использование солнечной энергии и продвижение обучения на основе запросов
среда для студентов и общественности.

Толщина ледников

Валерио Фараони и Маршалл Вокей 2015 евро. J. Phys. 36 055031

Основные формулы и результаты физики ледников, представленные в
Учебники по гляциологии могут быть получены из первых принципов
введен на курсах физики первого года обучения по алгебре.Мы обсуждаем
максимальная толщина альпийских ледников и ледниковых щитов и
соотношение между максимальной толщиной и длиной ледяного покрова.
Знание обыкновенных дифференциальных уравнений позволяет получить
так же
локальных толщины льда.

Исследование повышения уровня моря из-за глобального потепления в учебной лаборатории с использованием принципа Архимеда

Стивен Хьюз и Даррен Пирс 2015 евро.J. Phys. 36 065033

Описан учебный лабораторный эксперимент, в котором используется
Принцип Архимеда для точного исследования эффекта
глобальное потепление в Мировом океане. Большая составляющая повышения уровня моря
происходит из-за увеличения объема воды из-за уменьшения
по плотности воды при повышении температуры. Вода близка к 0
° C помещают в стакан и стеклянный шарик подвешивают к
электронные весы погружены в воду.Когда вода нагревается,
вес мрамора увеличивается, так как вода становится менее плавучей из-за
уменьшение плотности. В эксперименте, проведенном в этой статье
весы с точностью 0,1 мг использовались с шариком 40,0 см.
3 и массой 99,3 г, что дает плотность воды
измерения со средней погрешностью
-0,008 ± 0,011%.

Дневное небо и число Авогадро

Marco A C Potenza 2015 Eur.J. Phys. 36 065040

Два метода определения числа Авогадро по
представлены наблюдения дневного неба, подходящие для
студенты. Один очень простой и основан на простом
невооруженным глазом, а другой использует обычную цифровую
камера как фотометр.

‘Изменение климата в обувной коробке’: критический обзор

M Bertò et al. 2014 Eur.J. Phys. 35 025016

Появляется лабораторная реплика парникового эффекта.
обманчиво просто. Использование кубической коробки, освещенной обычным
лампа, можно показать некоторые явления, присутствующие в климате
система. Тем не менее необходимо использовать много физических
изобретательность, чтобы понять сложное взаимодействие излучения и
конвективные явления, характеризующие такую ​​простую систему. В
В этой статье мы представляем критический обзор некоторых экспериментов в
литературу и предложить новую и оригинальную экспериментальную установку
использование необычного газа; таким образом мы преодолеваем некоторые из
ограничения типичного лабораторного эксперимента, подтверждающие
возможность использования в учебных лабораториях физики без
отсутствие физического правдоподобия.

Длительные перелеты птиц

Марк Денни 2014 евро. J. Phys. 35 035016

Совершаются чрезвычайно длительные перелеты некоторых птиц.
за один прыжок, что требует значительного предварительного накопления жира
топливо. Мы резюмируем основные элементы физики полета птиц с помощью
простую модель и покажите, как жировые запасы влияют на полет
расстояние, скорость полета и мощность, затрачиваемая птицей во время
полет.

Солнце светит и просвещает: измерения тени в полдень

Вукота Бабович и Милош Бабович 2014 евро. J. Phys. 35 065005

Среди современных физиков и научных экспертов
Измерение Эратосфеном окружности Земли
как один из самых красивых экспериментов, когда-либо проводившихся в физике.
Вернувшись к этому знаменитому событию в истории науки, мы
обнаруживают, что возможны некоторые интересные обобщения.На
основы довольно простой модели инсоляции Земли, мы
сумели, используя некоторые передовые математические методы, вывести новый
формула для определения продолжительности года, обобщенная в таких
способ, которым его можно использовать для всех планет с достаточно малыми
эксцентриситет орбиты и для всех мест с ежедневными восходами солнца
и закаты. Практическая методика, предлагаемая нашей формулой:
простой в исполнении, полностью эратосфенский по духу, и только
требует, чтобы угол полуденного солнца находился на последующих
дней около равноденствия.Наши результаты показывают, что такой подход
к проблеме инсоляции Земли заслуживает того, чтобы
включены в университетские курсы, особенно те, которые охватывают
астрономия и физика окружающей среды.

Измерение вращения Солнца по изображениям с цифровой камеры

F Sánchez-Bajo и JM Vaquero 2013 Eur. J. Phys. 34 527

Скорость вращения Солнца может быть измерена по изменениям солнечного пятна
позиции.В этой статье мы предлагаем использовать изображения с цифровой камеры.
снятые с помощью небольших телескопов для определения скорости вращения Солнца на
разные гелиографические широты. Этот недорогой практичный
Студенты бакалавриата могут легко провести эксперимент,
знакомит их с темами, связанными с физикой Солнца. Данные
полученные в данной работе из анализа пятен, наблюдаемых в
2010, 2011 и 2012 гг. Сравнивались с текущими моделями солнечных батарей.
вращение, показывающее хорошее соответствие.

Положение Солнца на небе

Алехандро Дженкинс 2013 евро.J. Phys. 34 633

Мы выражаем положение Солнца на небе как функцию
время и географические координаты наблюдателя. Наш метод
основанный на применении матриц вращения к векторам, описывающим точки на
небесная сфера. Мы также выводим прямые выражения, как
функции даты года и географической широты, для
продолжительность светового дня, максимальная и минимальная высота Солнца,
и стороны света на восход и закат.Мы обсуждаем как
чтобы учесть эксцентриситет земной орбиты,
прецессии равноденствий и перигелия, размер
солнечный диск и атмосферная рефракция. Проиллюстрируем эти результаты
вычисляя даты «Манхэттенхенджа» (когда закат
совпадает с улицами с востока на запад на главной транспортной сети
для Манхэттена в Нью-Йорке), построив высоту
Солнце над типичными городами как функция времени и
показаны графики («аналеммы») положения Солнца
в небе в определенный час дня.

Физика фотографии в ближнем инфракрасном диапазоне

Клаус Мангольд и др. 2013 Eur. J. Phys. 34 S51

Физика, стоящая за иногда странными эффектами и
«Неестественный» вид в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR)
фотографии обсуждаются с точки зрения отражения, поглощения и
передача БИК излучения с соответствующими объектами.Кроме того
обсуждение того, как работают камеры NIR, несколько фотографий в видимом и ближнем ИК диапазонах
представлены пары, в которые входят растительность, природная вода,
облака, небо и люди. Кроме того, некоторые ориентированные на физику
представлены экспериментальные изображения в ближнем ИК-диапазоне, которые наглядно демонстрируют
некоторые основы физики, лежащие в основе некоторых из этих удивительных достопримечательностей.

Новый взгляд на раман и мираж: путаница и новое открытие

M V Berry 2013 Eur.J. Phys. 34 1423

Раман утверждал, что в непрерывно изменяющейся слоистой среде такие
как воздух над горячей дорогой, луч, который изгибается так, чтобы стать
горизонтальное должно оставаться таким, подразумевая, что отражение, знакомое по
мираж нельзя объяснить геометрической оптикой. Это
ошибка, как показывают стандартные аргументы в пользу кривизны луча. Но
простой ограничивающий процесс, в котором плавно изменяющаяся рефракционная
индекс аппроксимируется стопкой тонких дискретных слоев, не является
довольно просто, потому что в нем есть любопытная особенность,
связан с лучом уровня, предусмотренным Раманом.В отличие от
отдельные лучи, семейства лучей обладают каустикой (фокальной)
особенности. Их можно явно вычислить для двух семейств
лучей, относящихся к миражу. Только в исключительных случаях
геометрическое место отражения (нижние точки на лучах) совпадают с
каустики. Каустики соответствуют «исчезающему
линия ’, представляющая предельную высоту объектов, которые могут
быть замеченным в отражении. Для этих двух семей волны, которые
украшающие мираж каустики описываются универсальным Эйри
функция, и может быть рассчитана точно.

Температура поверхности Луны: измерения с помощью коммерческих инфракрасных камер

M Vollmer и K-P Möllmann 2012 Eur. J. Phys. 33 1703

Информация о температуре поверхности Луны
содержится в его испускаемом тепловом инфракрасном (ИК) излучении. В этом
В статье обсуждаются оценки температуры поверхности Луны.
по всему диску, а также потенциал для количественного извлечения
правильные значения максимальных температур путем измерений
с простыми ручными коммерческими ИК-камерами.Образцовые измерения
выявить подходящие условия и необходимые исправления в связи с
атмосферное затухание. Тема хорошо подходит для бакалавриата
курсы по оптике или, точнее, по ИК-технологиям.

Цвета Солнца и Луны: роль оптической воздушной массы

М. Фоллмер и С. Д. Гедзельман 2006 евро. J. Phys. 27 299

Геометрическая модель оптической воздушной массы атмосферы
развитый.С помощью модели выводятся простые формулы для
оптическая толщина света, проходящего через (1) молекулярный
атмосфера, (2) атмосфера с равномерно распределенной
тропосферные аэрозоли и (3) атмосфера с повышенным аэрозолем
слои. Формулы используются для моделирования спектров и воспринимаемых
цвета Солнца и Луны.

Понимание цунами с помощью простой модели

O Helene и M T. Yamashita 2006 Eur.J. Phys. 27 855

В данной работе мы используем приближение волн на мелководье.
(Маргаритондо Дж.
2005 г.
Eur. J. Phys.
26 401), чтобы понять поведение цунами в
переменная глубина. Мы выводим волновое уравнение мелкой воды и
уравнение неразрывности, которое должно выполняться, когда волна встречает
нарушение сплошности в морской глубине. Краткое объяснение того, как
цунами обрушилось на западное побережье Индии.
явление рефракции.Наша процедура также включает в себя простой
числовой расчет подходит для студентов бакалавриата в
физика и техника.

Измерения и прогнозы освещенности во время солнечного затмения

Клаус-Петер Мёлльманн и Михаэль Фоллмер 2006 евро. J. Phys. 27 1299

Измерения освещенности во время солнечного затмения
представлен.Данные сравниваются с теоретическими прогнозами, основанными на
на геометрической модели для затемнения. Модель предполагает
прямое и равномерное движение солнца и луны, а также
сферическая форма обоих, т. е. не учитывает влияние конечностей
потемнение. Кроме того, предполагается, что солнечный диск имеет
однородная светимость, т.е. любые изменения светимости из-за солнца
пятна не принимаются во внимание. Входные параметры — это продолжительность
затмение, длительность тотальности, прицельный параметр, т.е.
расстояние между двумя траекториями Солнца и Луны и
размеры солнца и луны.Модель применима ко всем типам затмений,
частичный, кольцевой и тотальный.

Физика грозы

Джон Мейсон и Найджел Мейсон 2003 евро. J. Phys. 24 S99

Основные факты, касающиеся динамических, физических и
электрические свойства грозы и подробные
структура и связанные с ней изменения электрического поля молнии
мигает, выстраиваются для определения критериев удовлетворительного
количественная теория генерации и разделения зарядов, приводящая к
рост электрических полей, достаточно сильных, чтобы инициировать и
выдерживают молниеносную активность.

Представлена ​​количественная теория возникновения зарядов.
и отделяются, когда переохлажденные облачные капли вступают в контакт
с нижней стороны гранул града (крупа) поляризованными первоначально
электрическим полем Земли в хорошую погоду. Отскок капель
приобретают положительный заряд и переносятся конвективными
поднимается к вершине облака, в то время как гранулы града
несущие чистый отрицательный заряд падают к основанию облака. Этот
создает вертикальное дипольное поле, которое увеличивает поляризацию
заряжает гранулы града и, таким образом, ускоряет скорость заряда
порождение и разделение, и таким образом укрепляет вертикаль
электрическое поле, которое экспоненциально нарастает до изоляции
воздух разрывается и вызывает вспышку молнии.

Показано, что грозовая ячейка диаметром 2 км,
получение мелкого града с высотой 30 мм в час.
−1 могут создавать вертикальные электрические поля величиной
~ 5000 В см
−1 примерно за 10 мин с выделением ~ 50
C заряда, достаточного, чтобы вызвать вспышку молнии, которая
в среднем, нейтрализует около 20 C. Пока сохраняется град, он
продолжает генерировать и отделять заряд, достаточный для производства
последовательность вспышек молнии с интервалом примерно 30 с. Более
частые разряды с интервалом, скажем, 10 с, потребуют высокой скорости
образования града в более крупных ячейках, но с большей вероятностью
вызванные большими многоклеточными штормами, поддерживаемыми сильными
конвективные токи, возможно, несколько часов.

Процесс подачи

Статьи

Focus — это статьи, которые подлежат тому же процессу рецензирования и соответствуют высоким стандартам, что и обычные статьи Physics Education и European Journal of Physics , и должны быть представлены таким же образом, с указанием того, как они подходят к сфере .

Статьи должны быть представлены через Интернет, используя соответствующую онлайн-форму:
European Journal of Physics: Отправить здесь.
Физическое образование: отправить сюда.

Срок подачи заявок

Окно для подачи заявок открыто до 31 декабря 2021 года. И Physics Education , и European Journal of Physics могут публиковать сборники «В центре внимания» поэтапно: если вы подадите заявку раньше, ваша статья не будет отложена в ожидании другие статьи в сборнике.

Видео-аннотации

Видео-аннотации нацелены на дальнейшее повышение узнаваемости наших авторов и их работ.С помощью видеоматериалов авторы теперь могут выйти за рамки ограничений, накладываемых письменной статьей, и обеспечить расширенный пользовательский интерфейс для глобальной аудитории журнала. Приглашаем авторов предоставить видео-аннотацию для публикации в своей статье. Статьи с видео-аннотацией помечаются символом. Дополнительную информацию об этой функции можно найти в руководстве по тезисам видео.

Учебное пособие по физике: волны и волнообразное движение

Волны повсюду. Признаем мы это или нет, но мы сталкиваемся с волнами ежедневно.Звуковые волны, волны видимого света, радиоволны, микроволны, волны на воде, синусоидальные волны, косинусоидальные волны, волны стадиона, волны землетрясений, волны на струне и обтягивающие волны — это лишь некоторые из примеров нашего повседневного общения с волнами. Помимо волн, в нашем физическом мире есть множество явлений, которые настолько похожи на волны, что мы можем описать такое явление как волнообразное. Движение маятника, движение массы, подвешенной на пружине, движение ребенка на качелях и «Здравствуйте, доброе утро!» взмах руки можно рассматривать как волнообразный феномен.Волны (и волнообразные явления) повсюду!

Мы изучаем физику волн, потому что она дает богатое представление о физическом мире, который мы стремимся понять и описать, когда изучаем физику. Прежде чем приступить к формальному обсуждению природы волн, часто бывает полезно поразмышлять о различных встречах и воздействиях волн, которые мы имеем. Где мы видим волны или примеры волнообразного движения? Какой у нас уже есть опыт, который поможет нам понять физику волн?

Для многих людей первая мысль о волнах вызывает в воображении картину волны, движущейся по поверхности океана, озера, пруда или другого водоема.Волны создаются в результате какого-либо возмущения, например, брошенного в воду камня, качания хвоста утки в воде или лодки, движущейся по воде. Водная волна имеет гребень и впадину и перемещается из одного места в другое. За одним гребнем часто следует второй гребень, за которым часто следует третий гребень. Каждый гребень разделен желобом, чтобы создать чередующийся узор из гребней и впадин. Наблюдается, как отдыхающие на поверхности воды утка или чайка подпрыгивают вверх и вниз через довольно регулярные промежутки времени по мере прохождения волны.Волны могут показаться плоскими волнами, которые движутся вместе как фронт в прямолинейном направлении, возможно, к песчаному берегу. Или волны могут быть круговыми волнами, которые исходят из точки, где возникают возмущения; такие круговые волны распространяются по поверхности воды во всех направлениях. Эти мысленные образы волн на воде полезны для понимания природы волны, и к ним мы вернемся позже, когда мы начнем формальное обсуждение этой темы.

Мысль о волнах часто напоминает недавнюю встречу на бейсбольном или футбольном стадионе, когда толпа с энтузиазмом участвовала в , совершающем волну .При выполнении в разумные сроки возникает заметная рябь, которая перемещается по круглому стадиону или назад и вперед по секции трибун. Наблюдаемая рябь возникает, когда группа восторженных фанатов поднимается со своих мест, высоко поднимает руки и затем снова садится. Начиная с Раздела 1, первый ряд вентиляторов резко поднимается вверх, чтобы начать волну ; когда они садятся, второй ряд начинает свое движение; когда ряд 2 садится обратно, ряд 3 начинает свое движение. Процесс продолжается, поскольку каждый последующий ряд включается кратковременным вставанием и возвращением обратно.Волна передается из ряда в ряд, поскольку каждый отдельный член ряда временно смещается со своего места только для того, чтобы вернуться к нему, когда проходит волна . Этот мысленный образ волны стадиона также предоставит полезный контекст для обсуждения физики волнового движения.

Другая картина волн включает в себя движение обтягивающего или подобного набора катушек. Если обтяжку растянуть из конца в конец, волна может быть введена в обтяжку путем колебания первой катушки вверх и вниз по вертикали или вперед и назад по горизонтали.Впоследствии будет видно, как волна движется от одного конца обтекателя к другому. Когда волна движется по обтяжке, видно, что каждая отдельная катушка смещается с места, а затем возвращается в исходное положение. Катушки всегда движутся в том же направлении, в котором вибрировала первая катушка. Продолжающаяся вибрация первой катушки приводит к продолжающемуся возвратно-поступательному движению других катушек. Если присмотреться, можно заметить, что волна не останавливается, когда достигает конца обтягивающего; скорее, кажется, что он отскакивает от конца и возвращается с того места, где начал.Обтягивающая волна дает отличную мысленную картину волны и будет использоваться в обсуждениях и демонстрациях на протяжении всего этого раздела.

У нас, вероятно, есть воспоминания из детства, когда мы держали скакалку с другом и вибрировали концом вверх и вниз. Вибрация конца веревки вверх и вниз вызывала возмущение веревки, которое впоследствии перемещалось к другому концу. Достигнув противоположного конца, возмущение часто возвращалось к тому концу, который мы держали.Единственное возмущение может быть создано единственной вибрацией одного конца веревки. С другой стороны, повторяющееся нарушение приведет к повторяющейся и регулярной вибрации веревки. На форму рисунка, сформированного на веревке, влияла частота, с которой мы ее вибрировали. Если мы быстро раскачиваем веревку, образуется короткая волна. И если мы реже (не так часто) вибрировали веревку, то создавалась длинная волна. Хотя мы, вероятно, не знали об этом в детстве, мы входили в мир физики волн, когда мы с удовольствием играли с веревкой.

Тогда есть «Здравствуйте, Доброе утро!» волна. Встречается ли на подъездной дорожке, когда вы начинаете поездку в школу, на улице по дороге в школу, на парковке по прибытии в школу или в коридоре по дороге в первый класс, «Здравствуйте, доброе утро! » wave дает простой (но отличный) пример физики в действии. Простое движение руки вперед и назад называется волной . Когда мама приказывает нам сделать «помаши мистеру Смиту », она говорит нам поднять руку и временно или даже многократно вибрировать ею взад и вперед.Рука поднимается, перемещается влево, затем возвращается в крайнее правое положение и, наконец, возвращается в исходное положение. В руку вкладывается энергия, и рука начинает свое возвратно-поступательное колебательное движение. И мы называем этот процесс «размахиванием». Скоро мы увидим, как это простое действие отражает природу физической волны.

Мы также столкнулись с волнами в классе Math в виде функций синуса и косинуса. Мы часто строили график y = B • sine (A • x) на нашем калькуляторе или вручную и наблюдали, что его графическая форма напоминает характерную форму волны.Был гребень, желоб и повторяющийся узор. Если мы изменили константу A в уравнении, мы заметили, что можем изменить длину повторяющегося шаблона. И если мы изменили B в уравнении, мы заметили, что мы изменили высоту узора. На уроке математики мы столкнулись с основными математическими функциями, которые описывают физическую природу волн.

Наконец, мы знакомы с микроволнами и видимыми световыми волнами.Хотя мы никогда их не видели, мы считаем, что они существуют, потому что были свидетелями того, как они переносят энергию из одного места в другое. Точно так же мы знакомы с радиоволнами и звуковыми волнами. Подобно микроволнам, мы их никогда не видели. Тем не менее, мы верим, что они существуют, потому что мы были свидетелями сигналов, которые они переносят из одного места в другое, и мы даже научились настраиваться на эти сигналы с помощью наших ушей или тюнера на телевидении или радио. Волны, как мы узнаем, переносят энергию из одного места в другое.И если частота этих волн может быть изменена, то мы также можем нести сложный сигнал, способный передавать идею или мысль из одного места в другое. Возможно, это один из наиболее важных аспектов волн, который станет предметом нашего изучения в следующих разделах.

Волны в природе повсюду. Наше понимание физического мира не будет полным, пока мы не поймем природу, свойства и поведение волн. Цель этого модуля — разработать мысленные модели волн и в конечном итоге применить эти модели для понимания двух наиболее распространенных типов волн — звуковых волн и световых волн.

Глава 1: Природа науки

НАУЧНЫЙ ВЗГЛЯД НА МИР

НАУЧНЫЙ ЗАПРОС

НАУЧНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ


Глава 1: ПРИРОДА НАУКИ

На протяжении истории человечества люди развивались
множество взаимосвязанных и подтвержденных идей о физическом,
биологический, психологический и социальный миры.У этих идей есть
позволили последующим поколениям добиваться все большего
всестороннее и надежное понимание человеческого вида и
его окружение. Средства, используемые для развития этих идей:
особые способы наблюдения, мышления, экспериментов и
проверка. Эти способы представляют собой фундаментальный аспект
природы науки и отражать, чем наука имеет тенденцию отличаться от
другие способы познания.

Это союз науки, математики и техники.
что формирует научное стремление и делает его таким
успешный.Хотя каждое из этих человеческих предприятий имеет
характер и история, каждый зависит от и
усиливает других. Соответственно, первые три главы
рекомендации рисовать портреты естествознания, математики и
технологии, которые подчеркивают их роль в научных усилиях
и выявить некоторые сходства и связи между
их.

В этой главе излагаются рекомендации относительно того, какие знания
способ работы науки необходим для научной грамотности.В
Глава посвящена трем основным предметам: научный мир
взгляд, научные методы исследования и характер
научное предприятие. В главах 2 и 3 рассматриваются способы, которыми
математика и технология отличаются от науки в целом.
В главах с 4 по 9 представлены взгляды на мир, изображенные
современная наука; Глава 10, Исторические перспективы, охватывает ключевые
эпизоды в развитии науки; и Глава 11, Общие
Темы, объединяют идеи, которые пересекают все эти взгляды на
мир.

НАУЧНЫЙ ВЗГЛЯД НА МИР

Ученые разделяют определенные основные убеждения и взгляды на
чем они занимаются и как они видят свою работу. Это связано с
природа мира и что о ней можно узнать.

Мир понятен

Наука предполагает, что вещи и события во Вселенной
происходят в соответствии с закономерностями, которые понятны через
тщательное, систематическое изучение.Ученые считают, что через
использование интеллекта и с помощью инструментов, расширяющих
чувства, люди могут открывать закономерности во всей природе.

Наука также предполагает, что Вселенная, как ее название
подразумевает обширную единую систему, в которой основные правила
везде одинаково. Знания, полученные при изучении одной части
Вселенная применима к другим частям. Например, тот же
принципы движения и гравитации, которые объясняют движение
падающие предметы на поверхность земли также объясняют
движение Луны и планет.С некоторыми изменениями более
с годами те же принципы движения применялись и к другим
сил — и к движению всего, от мельчайших
ядерные частицы и самые массивные звезды, от парусников до
космические аппараты, от пуль до световых лучей.

Научные идеи подлежат
Раздача

Наука — это процесс производства знаний. Процесс
зависит как от тщательного наблюдения за явлениями, так и от
изобретать теории для осмысления этих наблюдений.Изменения в знаниях неизбежны, потому что новые наблюдения могут
бросить вызов преобладающим теориям. Как бы хорошо ни была одна теория
объясняет набор наблюдений, возможно, что другой
теория может подходить так же хорошо, или лучше, или может подходить еще более широкому кругу вопросов.
диапазон наблюдений. В науке тестирование и улучшение и
время от времени отбрасывание теорий, новых или старых, продолжается на всех
время. Ученые предполагают, что даже если нет возможности
обеспечить полную и абсолютную истину, все более точную
могут быть сделаны приближения, чтобы объяснить мир и то, как он
работает.

Научное знание
Прочный

Хотя ученые отвергают идею достижения абсолютного
правда и принять некоторую неопределенность как часть природы, большинство
научное знание прочно. Модификация идей,
а не их прямое отрицание, является нормой в науке, поскольку
мощные конструкции, как правило, выживают и становятся более точными и
получили широкое признание. Например, при формулировании теории
теории относительности, Альберт Эйнштейн не отказался от ньютоновских законов
движения, а скорее показал, что они являются лишь приближением
ограниченное применение в рамках более общей концепции.(Национальный
Управление по аэронавтике и исследованию космического пространства использует ньютоновскую механику,
например, при расчете траекторий спутников.) Кроме того,
растущая способность ученых делать точные прогнозы
о природных явлениях убедительно свидетельствует о том, что мы
действительно углубляются в нашем понимании того, как устроен мир.
Преемственность и стабильность так же характерны для науки, как и
перемены есть, и уверенность так же преобладает, как и неуверенность.

Наука не может предоставить полную
Ответы на все вопросы

Есть много вопросов, которые не могут быть эффективно рассмотрены в
научный путь.Есть, например, убеждения, что
сама их природа — не может быть доказана или опровергнута (например,
существование сверхъестественных сил и существ, или истинные цели
жизни). В других случаях можно использовать научный подход.
может быть отвергнут как не имеющий отношения к делу людьми, которые придерживаются
определенные верования (например, в чудеса, гадание, астрологию,
и суеверие). Также у ученых нет средств урегулировать
вопросы, касающиеся добра и зла, хотя иногда они могут
способствовать обсуждению таких вопросов, определяя
вероятные последствия определенных действий, которые могут быть полезны
в вариантах взвешивания.

S

CIENTIFIC I NQUIRY

По сути, разные научные дисциплины похожи друг на друга.
их опора на доказательства, использование гипотез и теорий,
виды используемой логики и многое другое. Тем не менее ученые
сильно отличаются друг от друга в том, какие явления они
исследовать и то, как они занимаются своей работой; в опоре
они размещают на исторических данных или на экспериментальных данных и на
качественные или количественные методы; в их обращении к
базовые принципы; и насколько они опираются на выводы
других наук.Тем не менее, обмен техниками,
информация и концепции постоянно распространяются среди ученых,
и среди них есть общие представления о том, что
представляет собой обоснованное с научной точки зрения исследование.

Научное исследование трудно описать, если не считать
контекст конкретных расследований. Просто нет фиксированного
набор шагов, которым всегда следуют ученые, ни один путь, который
безошибочно ведет их к научным знаниям.Есть,
однако некоторые особенности науки, придающие ей особую
характер как способ исследования. Хотя эти функции
особенно характерен для работы профессиональных ученых,
каждый может применить их, научившись размышлять о многих
вопросы, представляющие интерес в повседневной жизни.

Наука требует доказательств

Рано или поздно научные утверждения будут исчерпаны.
обращаясь к наблюдениям за явлениями.Следовательно, ученые
сконцентрируйтесь на получении точных данных. Такие доказательства получены
по наблюдениям и измерениям, выполненным в различных ситуациях.
от естественных условий (например, в лесу) до полностью надуманных
те (например, лаборатория). Чтобы сделать свои наблюдения,
ученые используют свои собственные органы чувств, инструменты (например,
микроскопы), которые усиливают эти чувства, и инструменты, которые
характеристики, совершенно отличные от тех, что могут ощущать люди (например,
как магнитные поля).Ученые пассивно наблюдают (землетрясения,
миграции птиц), собирают коллекции (камни, ракушки) и активно
исследовать мир (например, просверливать земную кору или
введение экспериментальных лекарств).

В некоторых случаях ученые могут контролировать условия
умышленно и точно для получения их доказательств. Они могут,
например, контролировать температуру, изменять концентрацию
химические вещества, или выберите, какие организмы спариваются с другими.От
варьируя только одно условие за раз, они могут надеяться идентифицировать
его исключительное влияние на происходящее, не усложненное изменениями
в других условиях. Однако часто контроль условий может быть
непрактично (как при изучении звезд) или неэтично (как при изучении
людей) или могут исказить природные явления (как в
изучение диких животных в неволе). В таких случаях наблюдения
должны производиться в достаточно широком диапазоне естественных
возникающие условия, чтобы сделать вывод о влиянии различных
факторы могут быть.Из-за этой уверенности в доказательствах большое
большое значение придается разработке более совершенных инструментов и
методы наблюдения и выводы любого
исследователя или группы обычно проверяют другие.

Наука — это смесь логики и
Воображение

Хотя в
придумывать гипотезы и теории, рано или поздно
научные аргументы должны соответствовать принципам логического
рассуждения, то есть проверка обоснованности аргументов
применение определенных критериев вывода, демонстрации и общих
смысл.Ученые часто могут расходиться во мнениях относительно ценности
конкретное доказательство, или о целесообразности
определенные предположения, которые сделаны — и поэтому не согласны
о том, какие выводы обоснованы. Но они склонны соглашаться
о принципах логических рассуждений, связывающих доказательства
и предположения с выводами.

Ученые работают не только с данными и хорошо развитыми
теории. Часто у них есть только предварительные гипотезы о
как все может быть.Такие гипотезы широко используются в науке для
выбор, на какие данные обращать внимание и какие дополнительные данные
искать и руководить интерпретацией данных. Фактически
процесс формулирования и проверки гипотез является одним из основных
деятельность ученых. Чтобы быть полезной, гипотеза должна
предположить, какие доказательства поддержат это и какие доказательства будут
опровергнуть это. Гипотеза, которая в принципе не может быть поставлена
проверка доказательств может быть интересной, но вряд ли
научно полезно.

Использование логики и тщательное изучение доказательств
необходимо, но обычно недостаточно для продвижения
наука. Научные концепции не возникают автоматически из
данные или только из любого объема анализа. Выдумывая гипотезы
или теории, чтобы представить, как устроен мир, а затем выяснить
как они могут быть подвергнуты испытанию реальностью столь же творчески, как и
писать стихи, сочинять музыку или проектировать небоскребы.
Иногда открытия в науке делаются неожиданно, даже
несчастный случай.Но обычно требуются знания и творческая проницательность.
распознать значение неожиданного. Аспекты данных, которые
были проигнорированы одним ученым, могут привести к новым открытиям
Другой.

Наука объясняет и
Прогнозы

Ученые стремятся осмыслить наблюдения за явлениями
путем построения объяснений для них, которые используют или непротиворечивы
с принятыми в настоящее время научными принципами. Такой
объяснения — теории — могут быть либо радикальными, либо
ограничены, но они должны быть логически обоснованными и включать
значительный объем научно обоснованных наблюдений.В
надежность научных теорий часто зависит от их способности
показать отношения между явлениями, которые раньше казались
не связанные. Например, теория движущихся континентов
выросли в авторитете, поскольку он показал отношения между такими
разнообразные явления, такие как землетрясения, вулканы, совпадение
типы окаменелостей на разных континентах, формы
континенты и контуры дна океана.

Суть науки — подтверждение наблюдением.Но это
недостаточно, чтобы научные теории соответствовали только наблюдениям
которые уже известны. Теории также должны соответствовать дополнительным
наблюдения, которые не использовались при формулировании теорий в
первое место; то есть теории должны обладать предсказательной силой.
Демонстрация предсказательной силы теории не
обязательно потребуют предсказания событий в будущем. В
предсказания могут быть о свидетельствах из прошлого, которые еще не
были найдены или изучены.Теория происхождения человека
существа, например, могут быть проверены новыми открытиями
окаменелые останки, похожие на человека. Такой подход явно необходим для
реконструируя события в истории земли или
формы жизни на нем. Также это необходимо для изучения процессов
которые обычно происходят очень медленно, например, строительство гор
или старение звезд. Звезды, например, эволюционируют медленнее
чем мы обычно можем наблюдать. Теории эволюции звезд,
тем не менее, может предсказать неожиданные отношения между функциями
звездного света, который затем можно найти в существующих коллекциях
данные о звездах.

Ученые пытаются идентифицировать и
Избегать смещения

Столкнувшись с утверждением, что что-то правда, ученые
ответьте, спросив, какие доказательства подтверждают это. Но научный
доказательства могут быть предвзятыми в том, как интерпретируются данные, в
запись или сообщение данных, или даже выбор того, что
данные, которые нужно учитывать в первую очередь. Национальность ученых,
пол, этническое происхождение, возраст, политические убеждения и т. д. могут
склонять их искать или подчеркивать тот или иной вид
свидетельство или толкование.Например, в течение многих лет исследования
приматов — учеными-мужчинами — сосредоточились на
соревновательное социальное поведение мужчин. Только после того, как женщины-ученые
вошли в поле важность самок приматов ‘
признанное поведение, способствующее построению сообщества.

Предвзятость, связанная с исследователем, образцом, методом,
или инструмента нельзя полностью избежать в каждом
например, но ученые хотят знать возможные источники
предвзятость и то, как предвзятость может повлиять на доказательства.Ученые
хотят, и от них ожидается, что они будут как можно более внимательны к возможной предвзятости в своих
собственные работы, как и у других ученых, хотя такие
объективность достигается не всегда. Одна гарантия против
необнаруженная предвзятость в изучаемой области — это наличие множества различных
следователи или работающие в нем группы следователей.

Наука не авторитарна

В науке, как и везде, уместно обратиться к
осведомленные источники информации и мнений, обычно люди
которые специализируются в соответствующих дисциплинах.Но уважаемые авторитеты
много раз ошибались в истории науки. В долгом
беги, ни один ученый, каким бы известным или высокопоставленным он ни был, не уполномочен
решать за других ученых, что правда, ибо никто не
другие ученые считают, что они имеют особый доступ к истине.
Нет предустановленных выводов, которые ученые должны
достигают на основе своих расследований.

В краткосрочной перспективе новые идеи, которые плохо сочетаются с
основные идеи могут встретить резкую критику, и ученые
при исследовании таких идей могут возникнуть трудности с получением поддержки
для их исследования.Действительно, вызовы новым идеям — это
законный бизнес науки в создании достоверных знаний. Четный
самые престижные ученые время от времени отказывались
принимать новые теории, несмотря на то, что накоплено достаточно
доказательства, чтобы убедить других. Однако в конечном итоге теории
оцениваются по их результатам: когда кто-то придумывает новый или
улучшенная версия, которая объясняет больше явлений или больше отвечает
важные вопросы, чем предыдущая версия, новая
в конце концов занимает свое место.

T HE S CIENTIFIC E NTERPRISE

Наука как предприятие имеет индивидуальную, социальную и
институциональные аспекты. Научная деятельность — одно из основных
особенности современного мира и, возможно, больше, чем что-либо
другое, отличает наше время от более ранних веков.

Наука — сложная социальная
Деятельность

В научной работе участвуют многие люди, занимающиеся разными
видов работы и продолжается до некоторой степени во всех странах
Мир.Мужчины и женщины любого этнического и национального происхождения
участвовать в науке и ее приложениях. Эти
люди — ученые и инженеры, математики, врачи,
техников, программистов, библиотекарей и
другие — могут сосредоточиться на научных знаниях либо сами по себе
ради или для конкретной практической цели, и они могут быть
занимается сбором данных, построением теории, инструментом
здание или общение.

Как социальная деятельность наука неизбежно отражает социальную
ценности и точки зрения.История экономической теории, для
Например, параллельно развиваются идеи социальных
справедливость — одно время экономисты считали оптимальной заработной платой
для рабочих быть не более чем то, что едва ли позволяет
рабочие, чтобы выжить. До двадцатого века и в
это женщины и цветные люди были по существу исключены из большинства
науки ограничениями на их обучение и трудоустройство
возможности; замечательные немногие, кто преодолел эти препятствия
даже тогда их работа могла быть принижена наукой
учреждение.

На направление научных исследований влияют неформальные
влияет на культуру самой науки, например
преобладающее мнение о том, какие вопросы наиболее интересны или какие
методы исследования, скорее всего, будут плодотворными.
Были разработаны сложные процессы с участием самих ученых.
разработаны, чтобы решить, какие исследовательские предложения получают финансирование, и
комитеты ученых регулярно рассматривают прогресс в различных
дисциплины, чтобы рекомендовать общие приоритеты для финансирования.

Наука развивается в самых разных условиях. Ученые
работают в университетах, больницах, на предприятиях и в промышленности,
правительство, независимые исследовательские организации и научные
ассоциации. Они могут работать в одиночку, в небольших группах или в качестве участников.
крупных исследовательских коллективов. К их местам работы относятся классы,
офисы, лаборатории и естественные полевые условия от космоса до
дно моря.

Вследствие социальной природы науки распространение
научная информация имеет решающее значение для его прогресса.Некоторый
ученые представляют свои выводы и теории в статьях, которые
доставляется на собраниях или публикуется в научных журналах. Те
документы позволяют ученым информировать других о своей работе,
подвергать свои идеи критике со стороны других ученых, и
конечно, чтобы быть в курсе научных разработок в области
Мир. Развитие информатики (знание
характер информации и ее манипуляции) и развитие
информационных технологий (особенно компьютерных систем) влияют
все науки.Эти технологии ускоряют сбор данных,
компиляция и анализ; сделать новые виды анализа практичными;
и сократить время между обнаружением и применением.

Наука организована по содержанию
Дисциплины и проводится в различных учреждениях

Организационно науку можно рассматривать как собрание
всех различных научных областей или содержания
дисциплины. От антропологии до зоологии существуют десятки
таких дисциплин.Они во многом отличаются друг от друга,
включая историю, изучаемые явления, методы и язык
используемых и желаемых результатов. Что касается цели и
философия, однако, все одинаково научны и вместе создают
до того же научного начинания. Преимущество наличия
дисциплин заключается в том, что они обеспечивают концептуальную структуру для
организация исследований и результатов исследований. Недостатком является
что их подразделения не обязательно соответствуют тому, как мир
работает, и они могут затруднить общение.В любом случае,
научные дисциплины не имеют фиксированных границ. Оттенки физики
в химию, астрономию и геологию, как и химию в
биология и психология и так далее. Новые научные дисциплины
(например, астрофизика и социобиология) постоянно
формируется на границах других. Некоторые дисциплины растут
и разбиваются на субдисциплины, которые затем становятся дисциплинами в
их собственное право.

Университеты, промышленность и правительство также являются частью
структура научной деятельности.Университетские исследования обычно
делает акцент на знаниях самих по себе, хотя многие из них
также направлен на решение практических задач. Университеты, конечно,
также особенно привержены обучению последовательных
поколения ученых, математиков и инженеров.
Отрасли и предприятия обычно делают упор на исследования, направленные на
практических целей, но многие также спонсируют исследования, которые не имеют
сразу очевидные приложения, отчасти на том основании, что он
будет плодотворно применяться в долгосрочной перспективе.Федеральный
государство финансирует большую часть исследований в университетах и ​​в
промышленности, но также поддерживает и проводит исследования во многих
национальные лаборатории и исследовательские центры. Частные фонды,
группы общественных интересов и правительства штатов также поддерживают
исследовать.

Финансирующие агентства влияют на направление науки в силу
решений, которые они принимают по поводу того, какое исследование поддерживать. Другой
преднамеренный контроль над наукой является результатом федерального (а иногда и
местные) правительственные постановления об исследовательской практике, которые
считается опасным и требует обращения с людьми и
животные, используемые в экспериментах.

Есть общепринятые этические нормы
Принципы поведения в науке

Большинство ученых ведут себя в соответствии с этическими нормами.
нормы науки. Твердо укоренившиеся традиции точного
ведение записей, открытость и тиражирование, подкрепленные
критический обзор своей работы коллегами, служит для сохранения огромного
большинство ученых придерживаются этических норм.
профессиональное поведение. Иногда, однако, требуется
кредит за то, что первым опубликовал идею или наблюдение
заставляет некоторых ученых утаивать информацию или даже фальсифицировать
их выводы.Такое нарушение самой природы науки
препятствует науке. Когда его обнаруживают, оно решительно осуждается
научное сообщество и агентства, финансирующие исследования.

Другая область научной этики связана с возможным вредом
это могло быть результатом научных экспериментов. Один аспект — это
лечение живых подопытных. Современная научная этика
требовать, чтобы должное внимание уделялось здоровью, комфорту и
благополучие животных.Более того, исследования с участием человека
предметы могут проводиться только с информированного согласия
субъектов, даже если это ограничение ограничивает некоторые виды
потенциально важное исследование или влияет на результаты.
Информированное согласие влечет за собой полное раскрытие рисков и
предполагаемые преимущества исследования и право отказаться от
участвовать. Кроме того, ученые не должны сознательно подвергать
коллег, студентов, соседей или сообщества на благо здоровья
или имущественные риски без их ведома и согласия.

Этика науки также относится к возможным вредным
эффекты от применения результатов исследования. Долгосрочный
влияние науки может быть непредсказуемым, но некоторое представление о том, что
заявки ожидаются от научной работы могут быть установлены
зная, кто заинтересован в его финансировании. Если, например,
Министерство обороны предлагает контракты на работу по линии
теоретической математики, математики могут заключить, что она
применение к новой военной технологии и, следовательно, вероятно,
подлежат мерам секретности.Военная или промышленная тайна
приемлемо для одних ученых, но не для других. Будь
ученый выбирает работу над исследованиями с большим потенциальным риском для
человечество, такое как ядерное оружие или бактериальная война, считается
многими учеными, чтобы быть вопросом личной этики, а не одной из
профессиональная этика.

Ученые принимают участие в общественной жизни
Дела как специалистов, так и граждан

Ученые могут принести информацию, идеи и аналитические
навыки, необходимые для решения вопросов, представляющих общественный интерес.Часто они могут помочь
общественности и ее представителей, чтобы понять вероятные
причины событий (например, стихийные бедствия и техногенные катастрофы)
и оценить возможные последствия планируемой политики (например,
как экологические эффекты различных методов ведения сельского хозяйства). Часто они могут
свидетельствовать о том, что невозможно. Играя эту консультативную роль,
ожидается, что ученые будут особенно осторожны, пытаясь
отличать факты от интерпретации, а результаты исследований от
домыслы и мнения; то есть ожидается, что они будут полностью
использование принципов научного исследования.

Даже в этом случае ученые редко могут дать окончательные ответы на
вопросы общественного обсуждения. Некоторые вопросы слишком сложны, чтобы соответствовать
в рамках текущей области науки, или может быть мало
доступная достоверная информация, или связанные с этим ценности могут быть лживыми
вне науки. Более того, хотя может быть у любого
время широкий консенсус по большей части научных знаний,
согласие не распространяется на все научные вопросы, не говоря уже о
все связанные с наукой социальные вопросы.И конечно по вопросам
вне их компетенции, мнения ученых должны
не пользуются особым авторитетом.

В своей работе ученые делают все возможное, чтобы избежать
предвзятость — как своих собственных, так и других. Но в вопросах
общественный интерес, ученых, как и других людей, можно ожидать
быть предвзятым там, где их личные, корпоративные, институциональные,
или интересы общества поставлены на карту. Например, из-за
свою приверженность науке, многие ученые могут по понятным причинам
быть менее объективными в своих убеждениях о том, как должна быть наука
финансируется по сравнению с другими социальными потребностями.


Наблюдение за изменениями природных явлений с течением времени — видео и стенограмма урока

Наблюдение за изменениями во времени

Возможно, одним из наиболее подходящих примеров наблюдения за изменениями во времени является изучение климата. климат региона — это средние погодные условия за длительный период времени. В настоящее время на Земле происходят изменения климата, которые происходят быстрее, чем когда-либо из известных в истории человечества.

Ученые считают, что эти изменения вызывают люди, выбрасывая парниковые газы (особенно углекислый газ) в атмосферу. Однако единственный способ узнать об этом — проводить наблюдения за течением времени. Климатологи наблюдали температуру, режимы осадков, экстремальные погодные условия и многие другие факторы за последние несколько сотен лет. Они измерили содержание углекислого газа в атмосфере и обнаружили, что со временем оно увеличивалось.

Другой пример наблюдения природных явлений с течением времени — это то, как астрономы наблюдают за звездами, отличными от нашего Солнца.Тщательно измеряя свет, который Земля получает от звезды, ученые получают большое понимание. Например, они могут узнать, что есть две звезды, вращающиеся вокруг друг друга, потому что свет меняется по определенной схеме. Их называют двойными звездами. Астрономы могут даже обнаружить, когда планеты проходят между Землей и двойными звездами, из-за изменений яркости звездного света.

Методы измерения изменений

Однако что делают ученые, когда они хотят наблюдать природные явления на протяжении сотен, тысяч или даже миллионов лет? Если геологи хотят наблюдать за эрозией скал вдоль пляжа в течение длительного периода времени, такого рода наблюдения нельзя проводить напрямую.Итак, откуда ученые так много знают о долгосрочных изменениях в природе?

Может быть, мы не знаем, что произойдет с определенным скальным образованием на пляже в течение следующего миллиона лет, но мы можем найти похожие скалы, которые находятся на разных стадиях. Например, геологи видят на пляже арки и скальные колонны. Они также наблюдают за пещерами и пнями. По мере анализа каждого элемента обстановки ученые понимают, что океан вырезает пещеру, которая в конечном итоге превращается в арку, которая разваливается, оставляя колонну, которая затем разрушается, образуя пень.Они могут увидеть каждую стадию процесса, рассматривая различные образцы. Это как путешествие во времени!

Есть определенные методы, которые можно использовать, чтобы выяснить, что происходило в прошлом. Например, ученые не могут напрямую измерить, какие газы были в атмосфере миллион лет назад. Но если ученый копает очень глубоко под землей и обнаруживает глыбу льда, упавшую в виде снега миллион лет назад, он может измерить газы, заключенные в пузырьках воздуха в этом льду. Это действительно лучший способ прямого наблюдения.

Итоги урока

Хорошо, давайте сделаем пару минут, чтобы повторить. Как мы узнали, наука — это наблюдение. Это методический процесс изучения природы, в первую очередь путем сбора данных о природных явлениях и экспериментах. Ученые смотрят на мир и делают выводы на основании того, что видят.

Иногда наблюдения проводятся в течение многих лет. Например, климатологи постоянно измеряют климат , который, помните, представляет собой средние погодные условия за длительный период времени в определенном регионе в течение сотен лет.Однако иногда ученые хотят наблюдать за тем, что происходит в течение такого длительного периода времени, что они не могут наблюдать это сами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.