Презентация "Концепция современного естествознания" (11 класс) по философии – проект, доклад

История естествознания

Средние века и Новое время Классическое естествознание

Арабские страны (7-12 вв)

издание всех главных произведений научной мысли античности, включая «Альмагест» Птолемея развитие математических знаний, создание тригонометрии развитие системы мер и весов, создание статики— науки о равновесии развитие механики, физики, астрономии развитие кинематики движения земных и небесных тел (понятия бесконечного прямолинейного движения как следствия бесконечного пространства, средней скорости, мгновенной скорости, равноускоренного движения)

Эпоха Возрождения

великие географические открытия открытие Америки Христофором Колумбом в 1492 году; открытие Васко да Гама морского пути из Европы в Индию в 1497-1499 годах; первое кругосветное плавание Фернана Магеллана в 1519-1522 годах. Коперник (1473 – 1543) создал новую, гелиоцентрическую систему мира, объяснил видимые движения небесных тел вращением Земли вокруг оси и обращением планет (в том числе и Земли) вокруг Солнца. «Об обращениях небесных сфер» (1543 г.), запрещено католической церковью с 1616 по 1828 гг.

Новое время XVII,XVIII,XIX вв

Галилео Галилей (1564 – 1642) - «отец современного естествознания».

Галилей(1564 – 1642)

считал, что истинное знание достижимо исключительно на пути изучения природы при помощи наблюдения, опыта (эксперимента) и вооруженного математическим знанием разума. «Законы природы написаны на языке математики». строил механику по образцу геометрии Евклида: сначала вводил постулаты и определения, а затем получал из них необходимые следствия.

используя построенные им телескопы, установил: поверхность Луны не гладкая, а имеет горы и впадины, как Земля; пепельный цвет луны является отражением солнечного света Землей. Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности есть пятна. у Юпитера обнаружил 4 спутника (из 13 известных в настоящее время). смена фаз Венеры указывает на ее вращение вокруг Солнца. убедился в том, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из множества отдельных звезд.

Изучая падение тел, установил, что свободно падающее тело движется с постоянным ускорением; время падения тела не зависит от массы. Разграничил понятия равномерного и ускоренного движения, сформулировал понятие ускорения (скорость изменения скорости). Показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость, а ускорение. Получил формулу, связывающую ускорение, путь и время падения тела

принцип инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится никакого внешнего воздействия. принцип относительности: внутри равномерно движущейся системы все физические процессы (механические явления) протекают так же, как и внутри покоящейся. принцип суперпозиции (принцип независимости сил): две различные причины, вызывающие движение одного и того же тела, не влияют друг на друга. Каждая действует так, словно другая отсутствует.

Иоганн Кеплер (1571 – 1630)

Сформулировал законы движения планет; заложил фундамент новой теоретической астрономии и теории гравитации

В 1580 году в Дании Тихо Браге, датский дворянин, построил астрономическую обсерваторию, названную Небесным замком (Ураниборгом). После пяти лет трудоемкой математической обработки огромного материала наблюдений Т. Браге за движением Марса Кеплер в 1605 году открыл и в 1609 году опубликовал первые два закона планетных движений, позволяющие определить положения планеты на орбите в любой момент времени.

Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце; Скорость движения планет изменяется таким образом, что радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает одинаковые площади (закон постоянства площадей). С удалением от Солнца периоды обращения планет увеличиваются быстрее, чем радиусы их орбит, то есть уменьшается скорость движения планет.

Через десять лет после опубликования первых двух законов (1619) Кеплер опубликовал третий закон: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы средних расстояний этих планет от Солнца (кубы больших полуосей их орбит). Движущая сила едина для всей системы и сосредоточена в ее центре – Солнце, которое действует сильнее на близкие планеты и слабее на далекие планеты. В гелиоцентрической картине движения планет Кеплер увидел действие единой физической силы и поставил вопрос о ее физической природе и точном математическом законе.

Новое время

Исаак Ньютон (1643 – 1727) 28 апреля 1686 года представил Лондонскому королевскому обществу свою новую всеобщую теорию – механику земных и небесных процессов. «Математические начала натуральной философии».

Исаак Ньютон (1643 – 1727)

Понятия массы, силы, инерции, ускорения. Принцип относительности и закон сложения скоростей Галилея. Закон всемирного тяготения. Основные законы движения материальной точки. Движение тела происходит по строго определенным траекториям (детерминизм), то есть всегда можно одновременно измерить его координаты и его скорость (или импульс).

Пространство выступало как «вместилище» материальных тел и считалось: бесконечным, плоским, или евклидовым, пустым, абсолютным (не зависящим от состояния движения тела отсчета), однородным (нет выделенных точек), изотропным (нет выделенных направлений).

Время понималось: однородным, равномерно текущим (оно идет сразу и везде во всей Вселенной «единообразно и синхронно»), абсолютным (не зависящим от состояния движения тела отсчета). теории дальнодействия - время абсолютно, абсолютна и одновременность во всей Вселенной, действие силы (тяготения) мгновенно и прямолинейно распространяется на бесконечные расстояния.

Закон всемирного тяготения

Между любыми двумя материальными точками (телами) действуют силы взаимного притяжения, прямо пропорциональные произведению масс m1 и m2 этих тел и обратно пропорциональные квадрату расстояния r между ними. Силы направлены вдоль прямой, проходящей через центры взаимодействующих тел. где G — гравитационная константа, определяемая экспериментально. В единицах СИ ее значение составляет приблизительно 6,67 × 10–11.

Законы динамики Ньютона

Всякая материальная точка(тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние. (Любое изменение в характере движения тела свидетельствует о присутствии внешних сил.) Ускорение движущегося тела пропорционально сумме приложенных к нему сил и обратно пропорционально его массе. F = ma Всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по величине, противоположны по направлению и направлены по линии, соединяющей центры тел.

Механистическая картина мира Большинство явлений, происходящих в природе, подтверждали справедливость построенной Ньютоном механистической картины мира. В конце 18 века астрономы заметили, что траектория движения планеты Уран не совпадает с траекторией, предсказанной законом всемирного тяготения. Это несовпадение пытались объяснить неточностью закона всемирного тяготения (даже были попытки изменить его). Была высказана гипотеза о влиянии более далекой планеты. Два математика и астронома Адамс и Леверье независимо друг от друга с помощью закона всемирного тяготения Ньютона рассчитали траекторию гипотетической планеты. 23 сентября 1846 г. берлинский астроном Готфрид Галле обнаружил ее.

Шарль Огюст Кулон (1736-1806) Положительный и отрицательный заряд притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной величине зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними – |q1||q2| F=k —————. r2 первый закон электромагнетизма.

Электрический заряд - такое же фундаментальное свойство тел, как и масса. Между электрически заряженными телами, между намагниченными телами, между телами, по которым текут токи, действуют силы, называемые электромагнитными. Майкл Фарадей (1791-1867) показал опытным путем, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь (явление электромагнитной индукции); ввел в науку понятие электромагнитного поля – материальной среды, являющейся переносчиком электромагнитного взаимодействия.

Майкл Фарадей (1791-1867)

«Электромагнитная индукция - возникновение электрического поля или электрического тока при изменении во времени магнитного поля или при движении материальных сред в магнитном поле»

Если постоянный магнит вдвигать в катушку, замкнутую чеpез гальванометp, то гальванометp во вpемя движения магнита покажет наличие тока. Чем быстpее вдвигается магнит, тем сила возникающего тока больше. Появление тока в катушке дpугим путем: напpимеp, помещая по соседству с данной катушкой дpугой контуp, по котоpому от внешнего источника тока течет пеpеменный ток.

Джеймс Кларк Максвелл (1831-1879)

«Трактат об электричестве и магнетизме», 1873 г. Изменение во времени электрического поля ведет к появлению магнитного поля и наоборот. Передача электромагнитной энергии происходит с конечной скоростью. Скорость передачи электромагнитных колебаний равна скорости света в вакууме.

Джеймс Кларк Максвелл

Согласно Максвеллу, электромагнитное поле — это силовое поле вокруг заряженных тел, токов и магнитов. Его существование обнаруживается по действию электрических сил на заряды и магнитных сил на токи. Электромагнитное поле имеет две векторные компоненты — электрическую и магнитную. При изменении электрической компоненты возникает магнитная и, наоборот, изменение магнитной компоненты порождает электрическую. Из математической теории следовало, что электромагнитное поле должно распространяться в виде волн со скоростью света от тех мест, где происходят изменения электрической или магнитной компонент.

«Фарадеевы силовые линии» 1857 г. Силовые линии соединяют положительный и отрицательный заряды или северный и южный полюса магнита и обуславливают электромагнитные взаимодействия. Силовые линии заполняют все окружающее пространство. Система уравнений Максвелла: Электромагнитная индукция Фарадея Магнитоэлектрическая индукция (токи смещения) Закон сохранения электрического заряда Вихревой характер магнитного поля (отсутствие магнитных зарядов)

Генрих Рудольф Герц (1857-1894)

Герц проверял экспериментально теоретические выводы Максвелла. В 1886 году Герц продемонстрировал «беспроволочное распространение» электромагнитных волн. Источниками электромагнитного излучения были искры в разрядниках. Электромагнитные волны от разрядников вызывали искровые разряды между шариками в «приемниках» - расположенных в нескольких метрах контурах, настроенных в резонанс. Герцу удалось не только обнаружить волны, но и исследовать скорость их распространения, отражение, преломление и даже поляризацию. Герц смог доказать принципиальную тождественность полученных им электромагнитных переменных полей и световых волн.

Классическое естествознание

Введение Фарадеем понятия электромагнитного поля и математическое определение его законов, данное в уравнениях Максвелла, явились самыми крупными событиями в физике со времен Галилея и Ньютона. Отказ признания особой, универсальной роли механики. Материя существует в форме силового поля. (Механистическая картина мира знала только один вид материи — вещество, состоящее из частиц, имеющих массу). Пространство между телами никогда не является пустым: оно заполнено полем. Поле является переносчиком взаимодействия тел.