«Фізика» - s.siteapi.org · 1 Природа — це все те, що нас оточує: повітря, земля, вода, твари-ни, зорі, планети

«Фізика»Підручник для 7 класу

загальноосвітніх навчальних закладів

ТЕРНОПІЛЬНАВЧАЛЬНА КНИГА — БОГДАН2015

П.Ф. ПістунВ.В. Добровольський

Фізика

ПістунП.Ф.П75 Фізика:підручникдля7кл.загальноосвітн.навч.закл./П.Ф.Пістун,

В.В.Добровольський.—Тернопіль:Навчальнакнига–Богдан,2015.—220с:іл.+1електрон.опт.диск(CD).—Електрон.версія.—Режимдо-ступу:http://www.bohdan-digital.com/edu.

ISBN978-966-10-3356-5Пропонованийпідручниквідповідаєчиннійпрограмізфізикидля7-го

класуйпередбачаєготовністьучнівдоширокогоісвідомогозастосуванняфізики.Цюорієнтаціюзабезпечуютьзмісткурсу,характервикладенняна-вчальногоматеріалу,добірілюстраційіприкладизастосувань,запитаннядлясамоперевіркизнань,завданнянаповторення,атакожзавданняекс-периментальногохарактеруталабораторніроботи.Крімтого,запропоно-ванороботузкомп’ютеромзвиконаннямзавдань,поданихвелектронномудодаткудопідручника.

Дляучнівівчителівзагальноосвітніхнавчальнихзакладів.

УДК 53(075.3)ББК 22.3я72 П75

Охороняється законом про авторське право. Жодна частина цього видання не може бути відтворена в будь-якому вигляді без дозволу автора чи видавництва

Рецензенти:професор,завідувачкафедроюфізикиіметодикинавчанняфізики,астрономіїВінницькогодержавногопедагогічногоуніверситету

ім.М.Коцюбинського,докторпедагогічнихнаукЗаболотний В.Ф.,

вчительфізикиНВК«ЛозівськаЗОШІ–ІІІст.–ДНЗ»,вчитель-методист,методистфізикиТернопільськогорайонногометодичногокабінету

Шемеля М.А.

АвториівидавництвовисловлюютьщируподякуН.Є.ВажеєвськійтаН.С.Пуришевій,атакожвидавництву«Дрофа»занаданіматеріали,підтримкуісприянняуреалізаціїпроекту.

ISBN978-966-10-3356-5

© ПістунП.Ф.,ДобровольськийВ.В.,2015© Навчальнакнига–Богдан,

оригінал-макет,2015© Дрофа,2012

УДК 53(075.3)ББК 22.3я72

Піктограмами і упідручникупозначенотійогоскладові,якіможнавідкритиуpdf-файліабоскориставшисьCD,щовходитьукомплект.

Узв’язкузвеликимобсягомелектронноїскладовоїпідручникауpdf-файліактивноюєтількиїїчастина.Длязавантаженнявсіхматеріалівтребаперейтизапосиланням:

http://www.bohdan-digital.com/edu.

Дорогі Друзі!

Вирозпочинаєтевивченняновогодляваспредмета—фізики.Фізика—цецікаванаукапроприроду.Однимзосновнихметодіввивченняпри-роднихявищуфізицієексперимент.Ідлявасекспериментбудеоднимізджерелзнань.Вибудетеспостерігатидосліди,якіпроводитьучитель,атакожсамостійновиконуватиметеекспериментальнізавданняпідчасвиконаннялабораторнихробітнаурокахідеякихзавданьудома.

Іншимджерелом знаньдлявас будецейпідручник.Нові терміни,визначення,формулив тексті виділеніжирнимшрифтом. Їхпотріб-но запам’ятати.Після того, як випрочитаєтепараграф,постарайтесьйогопереказатиівідповістиназапитаннядлясамоперевірки.Читаючипідручник, звертайте увагу на наведені в ньому рисунки, які ілюс-труютьвикладенийматеріал.Співставляйтерисунок і його описаннявпідручнику,цедопоможевамкращезрозумітинаписане.

Щобипереконатисяутому,щовизрозумілиматеріал,виконайтезав-дання,поміщеніпісляпараграфів.Деякізнихявляютьсязапитаннями,відповідаючинаякіпотрібнопояснитивідповіднеявищеабопроцес.

Інші завдання сформульовані у вигляді задач, при розв’язуванніякихпотрібновизначититучиіншуфізичнувеличину,використавшивідповіднізакониіформули.

Зустрічаютьсятакожіграфічнізадачі,вякихтребавиконатиобчисленняіпобудуватиграфікабозподаногографікаотриматипевнуінформацію.

Єзавданняекспериментальногохарактеру,виконанняякихпередбачаєпроведеннядослідівіспостережень.Такізавданняпозначенііндексом«е»(експеримент).

Задачіпідвищеноїскладності,атакожпараграфи,обсягматеріалуякихдещовиходитьзамежідіючоїпрограмизфізики,поміченізірочкою.Додеякихзадачукінціпідручниканаведенівідповіді.

Бажаємовамуспіхівуроботі.Автори

4 Розділ і . Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання

Розділ І Фізика як прироДнича наука. МетоДи наукового пізнання

Розпочинаючи вивчення основ фізики, перш за все потрібно отримати відповіді на наступні запитання: що таке фізика? Яку область дійсності вона вивчає? Якими методами вона при цьому користується? Про це та інше, що стосується основ фізики, йтиметься у цьому розділі.

§1. Що вивчає фізика � Що називають явищами природи? � Які явища природи вам відомі?

1 Природа—цевсете,щонасоточує:повітря,земля,вода,твари-ни,зорі,планетитаін.Людинаживесередприродиісамаєїїчастиною.

Уприродівідбуваютьсярізнізміни.Наприклад,змінюютьоднеодногопорироку,деньініч;змінюютьсвоєположенняСонце,Місяцьізорівід-носноЗемлііт.д.(рис.1).Вліткупідчасгрозичастоспалахуєблискавка(рис.2)ігримитьгрім;інодіпіслядощуможнапобачитивеселку,пару,щопіднімаєтьсявідземліабоасфальту,яківисихають.Весноюрозпуска-ютьсянадеревахбруньки,восенинанихжовтієлистя.Удеякихмісце-востяхчасвідчасуможнапобачитививерженнявулканів.

Зміни,якіпостійновідбуваютьсянавколонас,називаютьсяявища-миприроди.

2 Унаслідоквивченнялюдиноюнавколишньогосвітувиникланаука,якаоб’єдналаусіотриманізнання.Потім,умірувідкриттявсеновихінових

55 §1. Що вивчає фізика

явищ,виділилисяокремінауки,щовивчалигрупиблизьких за своєю сутністюявищ.Так з’явилисягеографія,біологія,хімія,фізика,астрономіятаінші.

Однієюзосновнихнаукпроприродуєфізика.Слово«фізика»походитьвідгрецькогослова«фю-зіс»,якеуперекладізгрецькоїозначає«природа».

Цеслововпершез’явилосяупрацяхдавньогрець-коговченогоАристотеля.

3 Щовивчаєфізика?Фізикавивчаєявищаприроди, а саме,фізичні явища. Прикладамифізичних явищ можуть бути: рух автомобіля,замерзанняводи,світіннялампочки,притяганнямагнітом деяких металічних предметів та ін.Фізичніявищадужерізноманітні.Донихналежатьмеханічні,теплові,електричні,магнітні,світловітазвуковіявища.

Рис. 1

Рис. 2


Уприроді існують й інші явища—нефізичні.Вам добре відомібіологічні явища(рістрослин,тваринтаін.),геологічні (змінивземнійкорі, землетруси та ін.), хімічні (горіння газу, окисленняметалів,утворенняхлорофілувлисткахрослинтощо).

Фізичніявищавідбуваютьсязрізнимиоб’єктами.Унаведенихвищеприкладахнимиєавтомобіль,ниткарозжаренняелектричноїлампочки.Ціоб’єктиназиваютьсяфізичнимитіламиабопростотілами.

Тіла складаються зречовини. Наприклад, скло— речовина,асклянка—фізичнетіло;вода—речовина,акрапляводи—фізичнетіло.

Речовинаєодним ізвидівматерії.Матерія—цевсете,що існуєоб’єктивно,тобтонезалежновіднашоїсвідомості.Іншимвидомматеріїє різніфізичні поля: електричне, магнітне та ін.Навколишній світматеріальний.

Фізика,крімявищприроди,вивчаєвластивостітіліречовин,фізичніполя.Аджедужеважливознати,якіречовинипроводятьелектричнийструм,аякі—непроводять;якоюречовиноюпотрібнопокритифотоплівкудлятого,щобнанійможнабулоотриматизображення;якуречовинукращевикористатидлятеплоізоляції,тощо.Отже,фізика—наукапроприроду,якавивчаєфізичніявищаіполя,атакожвластивостіречовин.

запитання для самоперевірки

1. Що називають явищами природи? Наведіть приклади явищ природи.2. Наведіть приклади фізичних явищ. Які з них є прикладами механічних, тепло-

вих, електричних, магнітних, звукових, світлових явищ?3. Наведіть приклади фізичних тіл. Назвіть речовини, з яких вони складаються.4. Назвіть два види матерії.5. Що вивчає фізика?

77 §2. Як вивчають явища природи

робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте завдання, запропоновані в електронному до-датку до підручника.

§2. як вивчають явища природи � Які прилади використовують при вивченні явищ природи?

1 З’ясуємо,яклюдиотримуютьзнанняпроприроду.Так,розвитокастрономіїрозпочавсязіспостереженьзазорянимнебом(рис.3).Видобрезнаєте,щовботаніціспостереженнязарозвиткомрослиндаютьзмогувстановити закономірності їхнього розвитку.Спостереженняшироковикористовуютьсяівіншихнауках,утомучисліівфізиці.

Рис. 3


Спостереженнязаявищами,яківідбуваютьсявнавколишньомусвіті,дализмогувстановити,щоусітілападаютьнаЗемлю(рис.4),водаучайникузакипаєприпевнійтемпературі,щовідусіхпред-метівусонячнийденьутворюєтьсятінь(рис.5).

Отже,вивченнябудь-якогоявищарозпочина-єтьсязйогоспостереження.

2 Упроцесіпроведенняспостереженьзаяви-щамиприродиотримуютьсяпевнівідомостіпроних.Цівідомостіможутьбутирізнимизалежновідзнаньлюдини,їїумінняописуватиявища,фіксуватизмі-ни,щовідбуваються,тощо.Розглянемо,наприклад,такепростеявище,якрухавтомобіля.Одналюдинаскаже,щоавтомобільрухався,змінювавсвоєполо-женнявідноснобудинків.Другаскаже,щоавтомо-більрухавсяійогошвидкістьзмінювалася.Третяза-значить,щошвидкістьавтомобілятозбільшувалася,тозменшувалася.

Отже,підчасспостереженьзаявищаминеобхід-ноотриматиякомогабільшеінформаціїівиділитиїхніособливості.

3 Отримавшизачаспроведенняспостере-женьпевніданіпроявища,вченіпрагнутьз’ясу-

вати,якціявищавідбуваютьсяіголовне—чому.Щобвідповістинацізапитання,зазвичайвисуваєтьсяприпущення,

абогіпотеза.Причомуможевисуватисянеодна,адекількагіпотез.Дляперевіркигіпотезипроводятьспеціальнідосліди—експерименти.

Гіпотези,якінезнаходятьпідтвердженнявекспериментах,уважають-сяхибнимиівідкидаються.Гіпотези,щопідтверджуютьсяексперимен-тами,приймаютьсяістаютьнауковимизнаннями.

Рис. 4

Рис. 5

99 §2. Як вивчають явища природи

Наприклад,італійськийанатомЛуїджіГальвані (1737–1798), препаруючижаб, виявив,щопридотиканнітканинжабдометалічнихпред-метів їхнім’язискорочуються.Протецейефектспостерігавсянезавжди.Гальваніприпустив,щоскороченням’язіввідбуваєтьсятоді,колилапкажабидоторкуєтьсядодвохрізнихметалів.Щобперевіритицюгіпотезу,вченийпровівряддослі-дів,уходіякихвивчивявище,виявивйогопри-чину і підтвердив свою гіпотезу.Такимчином,припроведенніекспериментунетількиставить-сяпевнамета,але,навідмінувідспостереження,використовуєтьсяспе-ціальнеобладнанняіприлади.

Під час проведення експерименту вчені змінюють умовиперебігуявищ.Цедаєзмогувсебічновивчитиявище.Так,Гальваніз’єднувавла-пкижаби однимпровідником і використовувавдляцьогопровідникизрізнихматеріалів.Потімвінз’єднувавлапкизадопомогоюдвохпро-відників;цідослідипроводилисянавулиціівприміщенні.Ученийдій-шоввисновку,щом’язискорочуютьсязавжди,колилапкиконтактувализдвомарізнимиметалами,амісцепроведенняекспериментуневпли-валонайогорезультат.

Отже,послідовністьвивченняявищнаступна:спостереження—гіпотеза—експеримент—висновок.

4 Для проведення експериментувикористовуютьфізичні прилади.Деякізнихдужепрості.Наприклад,лінійка,ви-сок(тягарець,підвішенийнанитці),якийдає змогуперевірити, наприклад, верти-кальністьстін(рис.6),вагитаін.

Використовуютьіскладнішіприлади,зякимивамдоведетьсяпрацювати.Доних

Луїджі Гальвані

Рис. 6


належатьджереластруму(рис.7),електричнийдви-гун(рис.8),електромагніт(рис.9)таін.

Підчаспроведеннянаукових експериментівви-користовуютьсядужескладніприладитаустановки(прискорювачі зарядженихчастинок, осцилографи,електроннімікроскопитаін.).


1. Чим відрізняються спостереження від експерименту? Що між ними спільного?2. Наведіть приклад наукового експерименту.3. В якій послідовності вивчаються явища природи? Відповідь проілюструйте при-

кладом.4. Наведіть приклади фізичних приладів, не вказаних у параграфі підручника.

Рис. 7

а) б)

Рис. 8

Рис. 9

1111 §3. Зв’язок фізики з іншими науками

завдання 1е

Проведіть наступний експеримент удома. Поставте на плиту невелику каструлю з водою. Опишіть свої спостереження за нагріванням води. Якщо ви маєте відповід-ний термометр для вимірювання температури води, опустіть його у воду і слідкуйте за його показами. Медичним термометром користуватися не можна.

Будьте обережними! Не доводьте воду до кипіння, не доторкайтеся до нагрітої каструлі, не переверніть її.

§3. зв’язок фізики з іншими науками � Назвіть відомі вам технічні пристрої. � Які фізичні явища лежать в основі їхньої роботи? � Які наукові відкриття у фізиці вам відомі?

1 Час,вякомумиживемо,характеризуєтьсябурхливимрозвиткомфізикиішвидкимупровадженнямїїдосягненьутехніку,промисловість,сільськегосподарствоіпобут.Зіншогобоку,досягненнятехнікивплива-ютьнарозвитокнауки.

Робота різних технічних пристроїв ґрунту-єтьсянавикористанніфізичнихявищ і законів.Наприклад,спроектуватиіпобудуватилітакабокорабель(рис.10)сталоможливимлишепісляви-вченнязакономірностейрухутілуповітрі іпла-ваннятілурідині.

Автомобілі, тепловози,теплоходи,літакипри-водятьсяврухтепловимидвигунамирізнихтипів.Побудова такихдвигунів сталаможливоюпіслявивченнявластивостейгазівтадеякихтепловихявищ. Рис. 10


Електричніявищалюдиспостерігалищезакількастолітьдонашоїери.ПротеупромисловостітапобутіелектрикапочалавикористовуватисялишезкінцяXIXст.,колисталивідоміосновнізакониелектричнихявищ.

2 Удосконаленнявимірювальноїтехніки,створеннябільшточнихприладівпризводитьдоновихвідкриттівуфізиці.Так, створеннямі-кроскопівдаломожливістьвивчатибудовурізнихречовин.

Знаннябудовиречовин,залежностівластивостейречовинвідїхньоїбудови, вміннязмінюватиці властивостідалиможливість створюватиматеріали,яківолодіютьвисокоюміцністю,твердістю,жаростійкістю.

Завдякицьомуз’явиласяможливістьсконструюватиспеціальніапа-ратидлядослідженнякосмічногопростору,штучнісупутникиЗемлідлявивченняїїприроднихресурсів,кліматуізавбаченняпогоди.Отриманізїхньоюдопомогоювідомостісприяють,усвоючергу,розвиткунауки.

Розвиток електронної техніки—появакалькуляторів, комп’ютерів,мобільнихтелефонів,новихмоделейтелевізорів(рис.11),автоматичнихпристроїв—ставможливийзавдякиствореннюнапівпровідниковихма-теріалів.Усвоючергу,використаннякомп’ютерівдаєможливістьрозв’я-зуватибагатонауково-досліднихіпрактичнихзадач.

Наприклад,комп’ютердаєможливістьдоситьточнорозрахуватитраєк-торіїрухукосмічнихтілікосмічнихкораблів.

Досягненняфізикиітехнікидализмогусконструюватитакіскладнітехнічніпристрої,якприскорювачізарядженихчастинок,щовходятьдо

1313 §3. Зв’язок фізики з іншими науками

складуатомногоядра.Вивченнявластивостейатомнихядердалозмогупобудуватиядернийреактор—основуатомних(ядерних)електростан-цій,атомнихпідводнихчовнів,атомнихкриголамів.

Нинімистоїмонапорозіновоїнауково-технічноїреволюції,пов’язаноїзупровадженнямтакзванихнанотехнологій.

Такимчином,фізика і техніка тісно пов’язані між собою. Розвиток фізики спричиняє подальший розвиток техніки, а розвиток техніки сприяє новим досягненням фізики.

3 Фізикапов’язаназбагатьманауками.Особливотісновонапов’я-заназматематикоютаастрономією.Наведемонапідтвердженняцьогоде-кількаприкладів.Математичнірозрахунки,частонадзвичайноскладні,доводитьсяпроводитидлязапускуштучнихсупутниківЗемлііздійснен-няпольотівкосмічнихкораблів,приконструюванніядернихреакторівтаприскорювачівелементарнихчастинок,утеоріївідносності;надзвичайноважливарольматематикиутеоретичній фізиці.

Зв’язокфізикийастрономіїпроявляється,першзавсе,вєдностізем-них інебеснихявищ.Так,рухМісяцянавколоЗемлі іпадіннятілнаЗемлювідбуваютьсяпідвпливомоднієїітієїсамоїпричини—діїземно-готяжіння.Однаковимиєзасвоєюприродоюпроцеси,яківідбуваютьсяунадрахСонцяівприскорювачахчастинок,щодіютьнаЗемлі.Усвоючергу,розвитокастрономіїсприяєрозвиткуфізики.Космосявляєсобоюнібигігантськулабораторію.Тамречовинаперебуваєутакихстанах,якінеможливодосягтивземнихумовах.Наприклад,відомітакзваніней-троннізорі,речовинавякихстиснутаусотнімільйонівразівбільше,ніжповітрянаЗемлі.


1. Чому фізику вважають основою техніки?2. Наведіть приклади технічних пристроїв. На яких фізичних явищах ґрунтується

їхня робота?


3. Які механізми та електричні пристрої використовуються у вашому домі?4. У чому проявляється зв’язок між фізикою і математикою? Наведіть приклади.5. У чому проявляється зв’язок між фізикою й астрономією? Наведіть приклади.6*. Наведіть приклади фізичних пристроїв, що використовуються на транспорті.7*. Наведіть приклади приладів і технічних пристроїв, що використовуються в нау-

кових дослідженнях.

§4. Фізика й навколишній світ � Що вивчає фізика? � Як фізика вивчає навколишній світ?

Уматеріальномусвіті,щооточуєнас,зустрічаютьсянайрізноманітнішітіла.Вонимаютьрізнубудову,різнівластивостіірозміри.Наприклад,розміриСонця,планеттаіншихкосмічнихоб’єктівнабагатобільшізарозміритіл,якіоточуютьнаснаЗемлі(машин,будинків,деревіт.ін.).Усвоючергу,частинки,зякихскладаютьсятіла,дужемаліпорівнянозрозмірамицихтіл.

Фізикавивчаєвластивостійповедінкуякдужемалихтіл(об’єктів),такідужевеликих.Однізакониєспільнимидляфізичнихтілрізнихрозмірів,іншіописуютьповедінкулишемалихтіл.Томууфізиціоб’єктизалежновідїхніхрозмірівподіляютьнатригрупи.

Допершої групи належатьскупченнязір—галактикитанавітьскуп-чення галактик.Вонимаютьнадзвичайно великі розміри.Ці об’єктиутворюютьмегасвіт.

Друга групаоб’єктівстановитьмакросвіт.Цевсе,щонасоточує,усе,щоможнапобачитинеозброєнимоком:зорі,планети,різноманітнітіланаЗемлі.Ціоб’єктимаютьрізнірозміри,щозначновідрізняютьсяодинвідодного.Так,Місяцьмаєрадіус1738км,адовжиналегковогоавтомобі-ляскладає4–5м.ІМісяць,іавтомобільналежатьдооб’єктівмакросвіту.

Третя група об’єктів—мікросвіт.Цечастинки,зякихскладаєтьсяречовина.Їхнірозмірименшівід10–8см.Уцьомусвітівиділеноостаннімчасомособливіоб’єктирозміромвід1до100нм,такзванийнаносвіт.

1515 §4. Фізика й навколишній світ

Префікснано-означаєрозмір10—9м.Дотакихоб’єктів,якіназиваютьнаноструктурами, належать надтонкі плівки, нанонитки, нанотруб-ки.Дослідженняпоказали,щоусіціматеріаливолодіютьунікальнимивластивостями,яківжезнайшлиширокезастосуваннявтехніціірізнихтехнологіях(нанотехнології).Знати,якповодятьсямікрочастинки,дужеважливодлярозуміннябудовиівластивостейрізнихтіл.

Фізика вивчає властивості тіл і явища, що відбуваються в мікро-, макро- та мегасвіті. Знання про навколишній світ можна отримати як під час проведення спостережень та експерименту, так і теоретич-но. Закони, установлені в ході експерименту, пояснюються за допомо-гою фізичних теорій.

Якщознанняпроявищаівластивостітілбулиотриманітеоретичнимшляхом,тоїхняправильністьперевіряєтьсяекспериментом.

Усізнанняпропевнеколофізичнихявищ:їхнійопис,величини,яки-мивонихарактеризуються,результатиекспериментів,закони—входятьдофізичноїтеорії.

Нарис.12наведенасхема,наякійпоказано,щовивчаєфізика,яквонавивчаєнавколишнійсвіттавякійформісистематизуютьсяотри-манізнання.

ЩО ВИВЧАЄ

ФІЗИКА

ЯК ВИВЧАЄ

ФІЗИКА

мікросвіт

макросвіт

мегасвіт

явища

властивостіоб’єктів

спостереження

експеримент

теоретичнідослідження

величини

закони

теорія

Рис. 12



1. Які ви знаєте об’єкти мегасвіту?2. Наведіть приклади об’єктів макросвіту.3. Назвіть відомі вам об’єкти мікросвіту.4. Що називається наносвітом?


Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропонований в електронному додатку тест № 1.

§5. видатні вчені-фізики � Назвіть відомих вам фізиків.

Вивченняісторіїрозвиткуфізики,ознайомленняздіяльністютворцівцієїнаукибезумовносприяєглибшомурозуміннюзаконівфізики,їїпо-нятьітеорій.Звичайно,навітьперелічитивидатнихучених-фізиків,яківнеслисвійвкладурозвитокцієїнауки,щоналічуєбільшніждвітися-чіроків,неможливо.Томунаведенийнижчеперелік,безумовно,далеконеповний.

Аристотель(384–322рр.дон.е.),давньогрецькийучений,узагальниввідомінатойчасзнанняпроприроду.

Архімед(287–212рр.дон.е.),давньогрецькийфізикіматематик,від-кривзакониплаваннятілурідині.

ГалілеоГалілей(1564–1642),італійськийфізик,відкривзаконінер-ції.

ІсаакНьютон(1643–1727),англійськийфізикіматематик,творецькласичноїмеханіки,відкривзаконвсесвітньоготяжіння.

МаксвеллДжеймсКларк(1831–1879),англійськийфізик,створивтеоріюелектромагнітногополя.

1717 §5. Видатні вчені-фізики

АльбертЕйнштейн(1879–1955),народивсяуНімеччині,останнірокисвогожиттяпрацювавуСША,створивтеоріювідносності—сучаснуфі-зичнутеоріючасу,просторуігравітаційногополя.

ЕрнестРезерфорд(1871–1937),англійськийфізик,засновникядер-ноїфізики.

НільсБор(1885–1962),данськийфізик-теоретик,одинізтворцівсу-часноїквантовоїмеханіки.

ЛевЛандау(1908–1968),радянськийфізик-теоретик,у1932-1937рр.працювавуХаркові.Діапазоннауковоїдіяльностідоситьширокий—відфізикитвердоготіладотеоріїполяіядерноїфізики.

СергійКорольов(1906–1966),народивсяуЖитомирі,головнийкон-структоррадянськихракетно-космічнихсистем.

Архімед

Ісаак Ньютон

Аристотель

Джеймс Максвелл

Галілео Галілей

Альберт Ейнштейн


БорисПатон(нар.у1918р.),народивсявКиєві,дослідивпроцесиав-томатичногозварюваннятазварюванняувідкритомукосмосі,з1962р.—ПрезидентНаціональноїакадеміїнаукУкраїни.

Слідвідзначитирядукраїнськихфізиків,якимдовелосяпрацюватизакордоном.

ІванПулюй(1845–1918),народивсяум.Гримайлів,працювавуга-лузідослідженнягазорозряднихпроцесів,електротехнікитарентгенів-ськихпроменів.

Ернест Резерфорд

Іван Пулюй

Нільс Бор

Борис Патон

Лев Ландау

Олександр Смакула

1919 §6. Фізичні величини. Одиниці фізичних величин

ОлександрСмакула(1900–1983),народивсяус.Добриводи,видат-нийукраїнськийфізик,відомийсвоїмироботамивоптицітавивченнікристалів.


1. Яких фізиків ви знаєте? В яких галузях науки вони працювали?2. Яких українських фізиків ви знаєте?

§6. Фізичні величини. одиниці фізичних величин

� Що називають температурою? � Що таке швидкість тіла?

1 Длятого,щобкількісноохарактеризуватифізичнеявище,необ-хідноввестипевніфізичнівеличини.

Будемоспостерігатизанагріваннямводиучайнику.Ступіньнагрітостіводихарактеризуєтьсяфізичноювеличиною,яканазиваєтьсятемпера-турою.Температураєзагальноюхарактеристикоюусіхявищ,пов’язанихзнагріваннямабоохолодженнямтіл,івкожномуконкретномувипадкувонамаєцілкомпевнезначення.

Рухтілхарактеризуєтьсяфізичноювеличиною,якуназиваютьшвид-кістю.Миговоримо,щоавтомобільрухаєтьсязішвидкістю60км/год,ве-лосипедист—зішвидкістю20км/год,тобтошвидкість,характеризуючирух,маєрізнізначеннядляавтомобіляівелосипедиста.

2 Деякіфізичнівеличинихарактеризуютьвластивостітіліречо-вин.УсітілапритягуютьсядоЗемлі.Величину,якахарактеризуєвлас-тивість тілпритягуватисядоЗемлі,називаютьмасоютіла.Маса тіламаєпевнезначення,вонорізнеурізнихтіл.Так,наприклад,масаяблу-ка100 г,масаавтомобіляАвтоЗАЗЛанос—1182кг,масаМісяця—7,35·1022кг.


Отже,фізичнівеличиникількіснохарактеризуютьфізичніяви-щаівластивостітілтаречовин.

Щобувестифізичнувеличину,потрібнопершзавсевстановити,якеявищечивластивістьвонахарактеризує.

3 Фізичнівеличинимаютьпевнізначення.Підзначеннямфізич-ноївеличинирозуміютьдеякечислотаодиницюфізичноївеличини.

Наприклад,відомо,щодовжинастоластановить2м.Записуютьцетак:l=2м.Уцьомувиразі:l —умовнепозначеннядовжини,2—чис-ловезначеннядовжинистола,м(метр)—одиницядовжини,2м—зна-ченнядовжинистола.

Більшістьфізичнихвеличинмаютьпевніодиницівимірювання.УМіжнародній системі одиниць (скороченопишутьСІ— система

інтернаціональна)заосновнуодиницюдовжиниприйнятометр (1м).Заосновнуодиницюмасиприйнятокілограм (1кг).Основноюодини-цеючасуєсекунда (1с),основноюодиницеюсилиструмуєампер (1А).

4 Відвиборуодиницізалежитьчисловезначенняфізичноївеличи-ни,вонозмінюєтьсяпривикористаннііншоїодиниці.Наприклад,довжи-настоладорівнює2м,або200см.Числовізначенняфізичноївеличини(довжинистола)різні,оскількирізніодиниціцієївеличини.

Крімосновних,існуютькратніічастинніодиниці.Так,кратноюоди-ницеюдовжиниявляєтьсякілометр,ачастиннимиодиницями—деци-метр,сантиметр,міліметр.Кратніодиницімаси—тонна,центнер,ча-стинні—грам,міліграмтаінші.Щобпереходитивідодниходиницьдоінших,потрібнознатиспіввідношенняміжним.Так,

1м=100см=102см;1км=1000м=103м;1мм=0,001м=10—3м;1кг=1000г=103г;1мг=10–3г=10–6кг;

1год=3600с=3,6·103с.

2121 §7. Вимірювання фізичних величин


1. Які фізичні величини характеризують наступні явища: а) охолодження повітря в кімнаті; б) рух автомобіля?

2. Які фізичні величини наведено в параграфі? Наведіть приклади відомих вам фі-зичних величин, що не вказані в тексті параграфа.

3. Назвіть одиниці довжини і часу, які не вказані в тексті параграфа.

завдання 2

1. Довжина кімнати 4 м. Виразіть її довжину в см; в дм.2. Маса автомобіля 2 т. Виразіть його масу в кг; в г.3. Учень виконав завдання за 1 год 20 хв. Виразіть цей час у хв; у с.4*. Об’єм води в акваріумі 5 л. Виразіть цей об’єм у м3; дм3; у см3.


Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.

§7. вимірювання фізичних величин � Що називають фізичною величиною? � Які вимірювальні прилади ви знаєте?

1 Джереломнашихзнаньпроприродуєспостереженняйекспери-менти.Підчаспроведенняфізичнихдослідівдоводитьсявимірюватинай-різноманітнішівеличини.

Наприклад,спостереженнятачисленніекспериментипоказують,щооб’ємтілазбільшуєтьсязпідвищеннямйоготемператури.Длятого,щоб


дізнатисяпроте,яксамеоб’ємтілазалежитьвідтемператури,потрібнопідчасдослідупроводитивимірюванняцихдвохвеличин.

2 Щоозначаєвимірятифізичнувеличину?Наприклад,ми хочемо вимірятидовжину олівця.Щобце зробити,

візьмемовідрізокзавдовжки1сміз’ясуємо,скількиразівцейвідрізокукладетьсянадовжиніолівця.Іншимисловами,мипорівняємодовжинуолівцяздовжиноювідрізка1см.

Щобвимірятипроміжокчасуміжпочаткомрухуавтомобіляійогозу-пинкою,потрібноз’ясувати,скількисекундміститьсявцьомупроміжку.Мипорівнюємоцейпроміжокчасузпроміжком,щодорівнює1с.

Такимчином,щобвимірятифізичнувеличину,потрібнопорів-нятиїїзоднорідноювеличиною,якуприйнятозаодиницю.

Урезультатівимірюваннявеличиниотримуютьїїзначення,вираже-неупевниходиницях.

3 Фізичнівеличинивимірюютьзадопомогоюспеціальнихприладів.Однимізнайпростішихвимірювальнихприла-дівєлінійка(рис.13).

Використовуючи її,можнавимірятидовжину,ширинуівисотутіла,тобтойоголінійнірозміри.

Фізичнимиприладами,яківамдобревідомі,єтакожсекундомір,задопомогоюякоговимірюютьчас(рис.14);вагиаботерези,якідаютьзмогувизначитимасутіла(рис.15).Приладом,задопомогоюякоговимірюютьоб’ємрідини,євимірювальнийциліндр—мензурка(рис.16).

4 Розглянемоприлади,зображенінарисунках13–16.Наприладахнанесеніштрихи,апорядздеякимиштрихамистоятьчисла.Штрихи і числа поряд з ними утворюють шкалу приладу.Зашкалоюприладувизначаютьзначеннявимірюваноївеличини.

Наприладі,крімшкали,позначаютьодиницювимірюваноївеличини.

Рис. 13

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9см

2323 §7. Вимірювання фізичних величин

5 Щеразпоглянемонашкалиприладів(див.рис.13–16).Миба-чимо,щочисластоятьлишебілядеякихштрихів,апорядізбільшістюштрихівчиселнемає.

Виникаєзапитання:якдізнатисяпрозначеннявимірюваноївеличи-ни,якщойогонеможнапрочитатибезпосередньонашкаліприладу?Дляцьогопотрібнознатицінуподілкишкали.

Цінаподілки—цезначеннянайменшоїподілки(відстаніміждвомаштрихами)шкаливимірювальногоприладу.

Щобвизначитицінуподілкишкалиприладу,необхіднопослідовновиконатинаступнідії.

1.Знайтирізницюміждвоманайближчимизначеннями,позначени-минашкаліприладу.

2.Знайтикількістьподілокміжцимизначеннями.3.Знайтицінуподілкишкалиприладу,поділивширізницюзначень

величининакількістьподілокміжцимизначеннями.Визначимоцінуподілкишкалилінійки(див.рис.13).Дляцього:1)знайдеморізницюдвохбудь-якихзначень,позначенихналінійці,

наприклад,6см–5см=1см;2)знайдемокількістьподілокшкалиміжцимизначеннями;вонадо-

рівнює2;3)знайдемозначенняоднієїподілки;дляцього1смподілимонадві

поділки:1см:2=0,5см.

Рис. 14

30

25

20

15

10

515

11

9 6

3

Рис. 15

14 5 6 732

Рис. 16

200

150

100

50

мл


Отриманезначенняієціноюподілкишкалилінійки.Отже,цінапо-ділкистановить:

6 52

см см−=0,5см.

Тепер,знаючицінуподілкишкали,визначимозначеннявимірюваноївеличини—довжинибруска.Дляцього:

1) розмістимолівийкінець брускапротинульовоїподілкилінійки,знайдемонайближчийштрихпередправимкінцембруска,біляякогонанесенозначеннявимірюваноївеличини;вонодорівнює5см.

2)визначимокількістьподілок,розташованихміжцимзначеннямдов-жиниіправимкінцембруска;вонадорівнює1.

3)помножимоцінуподілкинакількістьподілок:0,5см·1=0,5см;

4)додамоотриманезначеннядо5см:5см+0,5см=5,5см.

Цеієзначеннявимірюваноївеличини,тобто,уцьомувипадкудовжи-набрускастановить5,5см.


1. З якою метою проводять вимірювання в фізиці?2. Що означає виміряти фізичну величину? Поясніть на прикладі.3. Що називається шкалою вимірювального приладу?4. Що таке ціна поділки шкали приладу і як її можна визначити?

завдання 3

1. Визначте ціну поділки і покази приладів, зображених на рисунках 14–16. Одержані результати занесіть у таблицю № 1, перемалювавши її в зошит.

2525 §8. Точність вимірювань

Таблиця 1№п/п

Назва приладу

Вимірювана величина Цінаподілки

Значення величини

1 Секундомір

2 Ваги

3 Мензурка

2e. Визначте ціну поділки вашої лінійки. Виміряйте нею довжину олівця.3e. Виміряйте вдома довжину і ширину стола за допомогою вимірювальної стрічки

(побутового сантиметра), визначивши попередньо ціну поділки її шкали.4e. Визначте об’єм води в каструлі методом оцінювання1.5e. Виміряйте час витікання води з пляшки.


Вивчіть матеріал уроку і виконайте завдання, запропоновані в електронному до-датку до підручника.

§8. точність вимірювань � Що означає виміряти фізичну величину? � Що називають ціною поділки шкали вимірювального приладу? Як її визначити?

1 Привимірюванніфізичнихвеличинчастопотрібноодержатияко-могаточнішийрезультат,оскількивідцьогозалежитьобґрунтованістьвисновків,якіроблятьсязарезультатамипроведенихекспериментів.

З’ясуємо,відчогозалежитьточністьвимірювань.

1 Метод оцінювання використовують тоді, колиневимагається точневимірюваннявеличини.Восновіцьогометодулежитьпорівняннявеличини,щовизначається,звідомоювеличиною.Так,можнавизначитивисотуп’ятиповерховогобудинку,помножившивисотуодногоповерху(біля3м)на5.Отримаємоприблизно15м.


Виміряємодовжинуодногоітогосамогобрусказадопомогоюдвохліні-йок(рис.17і18).Цінаподілкишкалипершоїлінійки1см,другої—1мм.

Значеннядовжинибруска,отриманезадопомогоюпершоїлінійки,до-рівнює4см,азадопомогоюдругої—41мм.Якщовикористатилінійкузіщеменшоюціноюподілкишкали,отримаємощеточнішийрезультат.Отже,точністьвимірюваньзалежитьвідціниподілкишкалиприладу.Чим менша ціна поділки, тим більша точність вимірювання.

Такимчином,фізичнувеличинунеможнавимірятиточно.Приїїви-мірюваннієневідворотнимипомилки,або,якговорять,похибкивимі-рювання.Похибкивиникаютьунаслідокнедосконалостівимірювальнихприладів,пов’язанихзособливостямиїхньоїконструкції.Вміруудоско-наленнявимірювальнихприладівпідвищуєтьсяточністьвимірювань.

Можнавважати,щопохибка вимірювань дорівнює половині ціни по-ділки шкали вимірювального приладу.Цюпохибкуназиваютьабсолютноюпохибкоювимірювань.

Підчасвикористаннявимірювальнихприладівпотрібнодотримува-тисяпевнихправил,щобневноситидодатковупохибку.Так,призніман-ніпоказівшкалаприладуповинназнаходитисяпрямопередочима;привимірюваннітемпературирідинитермометрнеможнавийматизнеї;підчасзважуваннятілпотрібнослідкувати,щобвагибулигоризонтальнорозташованими,чашівагбулисухими,іт.ін.

2 Якправильнозаписатирезультатвимірюваньзурахуваннямаб-солютноїпохибки?

Длявідповідінацезапитаннярозглянемоприклад.Виміряємодовжи-нустолаlзадопомогоюдемонстраційногометра,цінаподілкиякого1см.

Рис. 17

0 1 2 3 4 5 6см

Рис. 18

0 1 2 3 4 5 6см


Нехайвонастановить231см.Абсолютнапохибкавимірюванняскладаєполовинуціниподілки,отже,вонадорівнює0,5см.Тодірезультатвимі-рюваннядовжинистолазапишетьсяувигляді:

l=(231,0±0,5)см.Цеозначає,щоістиннезначеннявимірюваноївеличинилежитьуме-

жах:230,5см≤l≤231,5см.

Начисловомупромені(рис.19)виділеноінтервал,вякомулежитьіс-тиннезначеннядовжинистола;ширинацьогоінтервалудорівнює1см.

Такимчином,якщозначенняфізичноївеличиниА,отриманеврезуль-татівимірювання,позначитичереза,абсолютнупохибкувимірюваннячерезΔа(Δ—великагрецькалітера«дельта»),торезультатвимірюван-нязапишетьсятак:

А=а±Δа.Зазначимо,щовимірюваннярозмірівмалихтілєзавданнямнезлег-

ких.Наприклад,якщовимірюватидіаметрпшонинизадопомогоюліній-кизціноюподілкиїїшкали1мм,тоабсолютнапохибкатакоговимірю-ваннябудеприблизнотакоюсамою,якідіаметрпшонини.

Длязменшенняпохибоквимірюванькористуютьсяметодомрядів.Дляцьоговкладаютьщільновряддекількапшонин(п)івимірюютьдовжину

ряду(L).Тодідіаметрпшониниd=Ln.Прицьомуабсолютнапохибкави-

мірюваннядіаметрапшонинидорівнюватимеабсолютнійпохибцівимі-рюваннялінійкою(0,5мм),поділенійнакількістьпшонинуряді.Отже,чимбільшакількістьмалихтілуряді,тимменшаабсолютнапохибкавимірювання,тобтоодержуєтьсяточнішийрезультат.

Рис. 19

230,5 231 231,5 l, см


Для того,щоб узнати, наскільки великою є похибка вимірюванняукожномувипадку,обчислюютьвідносну похибку δа(δ—малагрець-калітера«дельта»).ВонадорівнюєвідношеннюабсолютноїпохибкиΔадозначенняафізичноївеличини,одержаноговрезультатівимірювання:

δa aa

= ⋅∆ 100%.

Відноснупохибкувиражаютьувідсотках.


1e. Чи можна фізичну величину виміряти точно? Відповідь поясніть.2. Назвіть причини похибок при вимірюваннях.3. Як пов’язана точність вимірювань із ціною поділки шкали приладу?4. Як записати результат вимірювання з урахуванням похибки?5. У чому полягає метод рядів?6. Що таке відносна похибка?

завдання 4

1e. Виміряйте лінійкою довжину зошита і запишіть результат з урахуванням похибки вимірювання.

2. Запишіть покази приладів, зображених на рисунках 13–16, з урахуванням похи-бок вимірювань.


Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.


Лабораторна робота № 1–2

Визначення ціни поділки вимірювального приладу. Вимірювання об’єму твердих тіл, рідин і сипких матеріалів

Мета роботи. Навчитися: 1) визначати ціну поділки приладу і знімати його по-кази; 2) проводити вимірювання за допомогою найпростіших вимірю-вальних засобів; 3) оформляти звіт про виконання лабораторної роботи.

Обладнання. 1. Лінійка. 2. Мензурка або мірний циліндр. 3. Фотографії шкал кімнатного і медичного термометрів. 4. Паперова стрічка завдовжки 15–20 см. 5. Брусок у формі паралелепіпеда або куба. 6. Склянка з во-дою. 7. Нитка. 8*. Невелике тіло неправильної форми.

Хід роботи1. Удома напередодні виконання роботи повторіть §7, §8 підручника й озна

йомтеся з вказівками до лабораторної роботи №1.2. Уважно розгляньте засоби вимірювань і обладнання до лабораторної

роботи. Вивчіть шкали лінійки, мензурки, термометрів та визначте ціну по-ділки кожного приладу; занесіть дані в таблицю.


№п/п

Вимірювальнийприлад

Одиницівимірювання

Межівимірювання

Цінаподілки

1 Лінійка

2 Кімнатнийтермометр

3 Медичнийтермометр

4 Мензурка

3. Ознайомтеся з інструкцією і визначте, як правильно знімати покази при-ладів. Коротко запишіть у зошит основні правила проведення вимірювань. За потреби звертайтеся за роз’ясненнями до вчителя.

4. Виготовіть з паперу мірну стрічку з ціною поділки 2 мм і за допомогою неї виміряйте довжину олівця й авторучки. Занесіть результати вимірювань у таблицю.

№п/п Вимірюванавеличина Показизасобувимірювання

1 Довжинаолівця2 Довжинаавторучки

5. Проведіть вимірювання об’єму води за допомогою мензурки (або мір-ного циліндра), провівши три досліди.

Дослід 1. Налийте у мензурку певну кількість води (більше половини об’є-му) і визначте її об’єм V1.

Дослід 2. Відлийте з мензурки 1020 мл води і виміряйте об’єм води V2, що залишилася у мензурці.

Дослід 3. Долийте у мензурку 1050 мл води і виміряйте її об’єм V3. Дані занесіть у таблицю.

Об’ємводиумензурціV1 V2 V3

6. Визначте об’єм бруска. Для цього налийте у мензурку певну кількість води і виміряйте її об’єм V1. Потім прикріпіть брусок до нитки і повністю за-нурте його у воду. Визначте, який об’єм V2 займають вода і брусок разом.


Шуканий об’єм бруска дорівнює V = V2 – V1. Дані вимірювань занесіть у та-блицю, виразивши об’єм у різних одиницях.

Вимірюванавеличина Об’ємбруска(V = V2 – V1)V1 V2 см3 мм3 дм3 м3

7. Знайдіть об’єм бруска V за відомою вам математичною формулою, ви-мірявши лінійкою його довжину (l), ширину (b) і висоту (h): V = l · b · h. На основі даних вимірювань і розрахунків заповніть відповідну таблицю.

Вимірюванавеличина Об’ємбруска(V = l · b · h)l b h см3 мм3 дм3 м3

8. Порівняйте значення об’єму бруска, знайденого за допомогою мензур-ки, і його об’єму, обчисленого за математичною формулою. Поясніть причи-ну можливої розбіжності у результатах.

9*. Додаткове завдання. Визначте об’єм тіла неправильної форми за до-помогою мензурки. Дані занесіть у таблицю.

Об’ємV1водидозанурення

Об’ємV2водипіслязанурення

Об’ємтілаV = V2 – V1

10. Вимірювання об’єму сипких речовин за допомогою мензурки. Насипте у мензурку невелику кількість сипучої речовини (пісок або гречка).Легкими потрушуваннями мензурки встановіть поверхню сипкої речовини

горизонтальною. За шкалою мензурки (вимірювального циліндра) визначте об’єм сипкої

речовини, що знаходиться в ній. Результат запишіть із врахуванням похибки вимірювання V = V ± ∆V = ______________.

10. Зробіть висновки.


Лабораторна робота № 3

Визначення розмірів малих тіл різними способамиМета роботи. 1. Ознайомитися з методами вимірювання розмірів малих тіл.

2. Навчитися визначати лінійні розміри малих тіл, якщо ці розміри менші за ціну поділки шкали приладу.

Обладнання. 1. Лінійка. 2. Мензурка. 3. Посудина з водою. 4. Швацька нитка або тонка дротина. 5. Набір тіл малих розмірів (горох, пшоно, дріб). 6. Олівець. 7*. Мікрофотографія.

Хід роботи1. Удома напередодні виконання роботи повторіть §7, §8 підручника й озна

йомтеся з вказівками до лабораторної роботи № 2.2. З’ясуйте, у чому полягає метод рядів, який використовують при вимірю-

ванні різних характеристик малих тіл (діаметра, об’єму, маси тощо).3. Скориставшись методом рядів, виміряйте за допомогою звичайної лі-

нійки з міліметровими поділками діаметр горошини, пшонини і мисливської дробини. Результати вимірювань занесіть у таблицю.


№п/п Назвамалоготіла

ДовжинаL ряду

Кількістьn частинок уряду

Діаметр

l Ln

=

1 Горошина2 Пшонина3 Дробина

4. Визначте товщину нитки (дротини), щільно намотавши її на олівець в один шар. Результати вимірювань занесіть у таблицю.

ДовжинаL ряду Кількістьn витківТовщинанитки

l Ln

=

5. За допомогою мензурки визначте середній об’єм однієї мисливської дробини. Для цього налийте з посудини воду в мензурку і визначте об’єм V1 цієї води. Тоді обережно вкиньте у мензурку 5–10 дробин та визначте об’єм V2 води і дробин. Дані вимірювань занесіть у таблицю. Проведіть відповідні обчислення. Дослід повторіть 2–3 рази з різною кількістю дробин.

№п/п

Початковийоб’ємводи умензурці

V1

Об’ємводи ідробу

V2

Об’ємдробуV2– V1

Кількістьдробин

n

Середнійоб’ємоднієїдробини

V V Vn

=−2 1

123

6*. Додаткове завдання. Якщо є мікрофотографія, то розгляньте її. З’ясуйте, що на ній зображено та при якому збільшенні було зроблено знімок. Визначте реальний розмір частинки. Дані вимірювань занесіть у таблицю.


Назвамал

оготіла

(части

нки)

Довжин

аL ря

ду

Кількістьn

ча

стин

окуряд

у

Діаметрча

стин

ки

нафотогра

фії

lL n

=

Збільш

ення

N при

фотогра

фуван

ні

Реаль

нийро

змір

частин

ки

ll N

0=

7. Зробіть висновки.

Домашнє завдання

Користуючись лінійкою з міліметровими поділками, виміряйте товщину аркуша паперу, з якого виготовлено підручник фізики.

§9. зв’язок між фізичними величинами.Фізичні теорії

� Що називають фізичною величиною? � Наведіть приклади взаємозв’язку фізичних величин.

1 Яквизнаєте,дляописуфізичнихявищтавластивостейтіліре-човинвикористовуютьфізичнівеличини.

Проводячиексперименти,ученіпомітили,щовеличини,якіхаракте-ризуютьоднеітесамеявище,взаємнопов’язані.

Наприклад,призмінітемпературитілїхніоб’ємідовжинатакожзмі-нюються.Вонизбільшуютьсявнаслідокпідвищеннятемпературиізмен-шуютьсязїїзниженням.Температураводивчайникупринагріванніза-лежитьвідчасунагрівання.

3535 §9. Зв’язок між фізичними величинами.Фізичні теорії

2 Щобзробитивисновокпроте,щовзаємозв’язокміжвеличинаминевипадковий,йогосправедливістьперевіряютьдлябагатьохподібнихявищ.

Якщозв’язкиміжвеличинами,щохарактеризуютьявище,виявляють-сяпостійно,тоїхназиваютьфізичнимизаконами.

Існуютьфізичнізакони,щостосуютьсявідношеннятількипевнихфізич-нихявищ.Наприклад,існуютьзакони,якіописуютьмеханічніявища,абозакони,якимпідлягаютьтепловіявища.Окрімцього,існуютьбільшзагаль-нізакони,якісправедливідляусіхфізичнихявищ.Сукупністьявищ,якіописуютьсязаконами,визначаєтьсямежамиїхньоїзастосовності.

Звичайно,фізичнийзаконзаписуютьувиглядіформули.

3 Пізнаннянавколишньогосвітубулобнеповним,якбилюдитіль-киспостерігалийописувалиявища,установлювализакони.Потрібнощейумітипояснюватиявищаприроди.Людина,вивчаючиприроду,завждипрагневідповістинетількиназапитання«Щовідбувається?»,алейназапитання«Чомутаквідбувається?».

Відповідьназапитання«Чомувідбуваєтьсятечиіншеявище?»мож-наодержатизадопомогоютеоретичнихзнань,якієосновоюфізичноїтеорії.Так,механічніявища,наприклад,характеррухутранспортнихзасобівчисупутниківЗемлі,пояснюютьтеорією,яканазиваєтьсямехані-кою.Пояснити,чомутілазанагріваннярозширюються,чомунагріваєтьсяложка,опущенавсклянкузгарячимчаєм,даєзмогумолекулярно-кіне-тична теорія будови речовини.Існуютьтеорії,щопояснюютьелектрич-ні,оптичніімагнітніявища.

Такимчином,фізичні явища—механічні, теплові, електричні таінші—пояснюютьсявідповіднимифізичнимитеоріями.Теоріяміститьзагальні,систематизованізнанняпрофізичніявища.

Теоріядає змогунетількипояснити,чомувідбуваєтьсяявище,алейпередбачитийогоперебіг.



1. Що виражає фізичний закон?2. Чи можна вважати фізичним законом зв’язки між величинами, які не повторю-

ються в експериментах?3. Яка роль фізичної теорії?4. Які явища пояснює механіка?

§10. початкові відомості про будову речовини. атоми й молекули

� Якщо шматок крейди розламати навпіл, отримані уламки ще раз роз-ламати і т.д., то чи існує межа поділу?

� Як ви вважаєте, чи існують проміжки між частинками, з яких склада-ються різні тіла?

1 Існуєбагатоявищприроди,якіможнапояснитийзрозумітилишезнаючибудовуречовини.

Питанняпробудовуречовиницікавиловченихщевстародавнічаси.Так,уVст.дон.е.давньогрецькийученийДемокріт(460–370рр.дон.е.)висловивдумкупроте,щоречовинаскладаєтьсязневидимихнайдрібні-

Демокріт Епікур Лукрецій Кар

3737 §10. Початкові відомості про будову речовини. Атоми й молекули

шихчастинок,розділенихпевнимипроміжками.Цюнайменшучастинкуречовинивінназваватомом.Слово«атом»—грецьке,щоозначає«непо-дільний».ІншийдавньогрецькийученийЕпікур(341–270рр.дон.е.)далірозвинувідеїДемокріта.Вінуважав,щоатомибезперервнорухаютьсяістикаютьсяміжсобою.ПоглядиДемокрітатаЕпікурабуливикладеніупоеміримськогофілософаіпоетаЛукреціяКара«Проприродуречей».Алездогадкицихученихневідразуперетворилисявнауковутеорію.

Босправедливістьтієїчиіншоїгіпотезимігпідтвердитилишеекспе-римент,якийутідалекічасипровестибулонеможливо.

ТомуідеїДемокрітатаЕпікуранабагатостолітьбулизабуті.ДонихповернулисялишевXVII–XVIIIст.,колибуластворенатеоріягазівібулизробленііншівідкриттявнауці.

2 Атомизасвоїмирозміраминастількималі,щопобачитиїхнео-зброєнимокомінавітьзадопомогоюнайкращогооптичногомікроскопанеможливо.Встановлено,щоатомимаютьрозмірприблизно10–10м,або0,0000000001м.Щобуявитицейрозмір,розглянемоатоміпорядзнимгоріх.Якщоуявнозбільшитиціоб’єктитак,щобатоммавтакийсамийрозмір,якгоріх,тогоріхбудерозміром,якЗемля.

Зокремихатомівскладаютьсярізніхімічніеле-менти:Гідроген,Оксиген,Ураніт.д.Насьогоднівідомобільше110різниххімічнихелементів;їхніатомивідрізняютьсяміжсобоюрозмірами,масоютаіншимивластивостями.Зацієюознакоюросій-ськийхімікД.Менделєєв(1834–1907)склавпе-ріодичнусистемухімічнихелементів.

Атом—ценайменшачастинкахімічногоелемента,яканеділитьсяпідчасхімічнихреакційізберігаєйоговластивості.Останнєозначає,щоколивзятикраплюртутііокремоатомМеркурію,товонибудутьповодитисебеоднаковоурізниххімічнихреакціях.

Дмитро Менделєєв


Атомиможутьсполучатисяумолекули.«Молекула»—латинськеслово,означає«маленькамаса».Молекулоюназиваютьнайменшучастинкуречовини,яказберігаєусіїїхімічнівластивості.Розумітицеслідтак.Наприклад,візьмемокрейду—речовину,молекулиякоїскладаютьсязодногоатомаКальцію,одногоатомаКарбонутатрьохатомівОксигену(CaCO3).Доскладумолекулибензолувходять6атомівКарбонуі6ато-мівГідрогену(рис.20).Молекуливітамінів,білківскладаютьсязсотеньтисячімільйоніврізнихатомів.

3 Численніексперименти ітеоретичніміркуванняпоказали,щоатомиімолекулиєнайдрібнішимичастинками,зякихскладаєтьсяре-човина.Дрібнішихчастинок,якібвизначалихімічнівластивостіречо-вин,неіснує.ПротенапочаткуХХст.буловстановлено,щоатомтежмаєскладнуструктуру:уцентріатомазнаходитьсяатомнеядро,навколоякогорухаютьсяелектрони.РозрахункианглійськогофізикаЕрнестаРезерфордапоказали,щорозмірядраатомаприблизноустотисячразівменшийвідрозміруатома.Тобто,якщорозміриатомазбільшитидороз-мірівбудинку,тоядробулобмаковимзерняткомуцьомубудинку.Ядроатома,усвоючергу,складаєтьсязчастинок,якіназиваютьсяпротона-миінейтронами,аостанніскладаютьсязкварків.Чикваркиужеємежеюподілуічивонискладаютьсязякихосьструктурнихчастинок—насьогодніневідомо.

Атом,якийвтративабоприєднаводинабодекількаелектронів,нази-ваєтьсяйоном.Так,металискладаютьсязйонів,якіколиваютьсявід-

С

H

СO

Ca

Рис. 20

3939 §10. Початкові відомості про будову речовини. Атоми й молекули

носнодеякихположеньрівноваги—вузлівкристалічноїрешітки—тавільнихелектронів,щохаотичнорухаються,утворюючиелектроннийгаз.


1. Чи існує межа поділу речовини?2. Що таке атом?3. Які приблизно розміри атомів?4. Що називають молекулою?5. Чи можна поділити атом на дрібніші частинки у ході хімічної реакції? А — моле-

кулу?6. З яких атомів складається молекула води; бензолу?7. Чи можете ви навести порівняння, що дає змогу уявити розмір атома?8. Чому різні речовини — вода, мідь, скло — здаються нам суцільними?9. До яких пір буде розтікатися крапля олії, поміщена на поверхню води у широкій

посудині? Відповідь обґрунтуйте.

завдання 5

1e*. Як, знаючи об’єм краплі олії, визначити розмір молекули олії? Проведіть відпо-відний експеримент.

2. Скільки приблизно атомів уміщається на відрізку завдовжки 1 м, якщо їх розта-шувати впритул один до одного?


§11*. основні положення молекулярно- кінетичної теорії та їхнє дослідне обґрунтування

� Як ви думаєте, чи можна побачити атоми речовини?

Молекулярно-кінетичнатеорія—цесучасневченняпробудовуівла-стивостірізнихречовин.Восновіцієїтеоріїлежатьтриосновніположення:

1)усітіласкладаютьсяздрібнихчастинок—атомівтамолекул;2)атомитамолекулиперебуваютьубезперервномубезладному(хао-

тичному)русі;3)міжатомамитамолекуламидіютьсилипритяганнятавідштовху-

вання.Нижче будутьрозглянуті експериментальніпідтвердженняцихпо-

ложень.

1 Ниніуженіхтонесумніваєтьсявіснуванніатомівтамолекул.У70-хрокахХХст.задопомогоюспеціальногоеле�

Documents

«Фізика» - s.siteapi.org · 1 Природа — це все те, що нас оточує: повітря, земля, вода, твари-ни, зорі, планети