Модель урока физики "Методы научного познания в физике". 8-й класс

Цель: знакомство со средствами описания природы, формирование у школьников представления о методах научного познания, усвоение логики научного познания.

План урока

2. Мотивация

В основе естественных наук утверждение о существовании природы, материального мира. Мы можем привести немало примеров познаваемости физических объектов и явлений, опираясь на изученный материал. Природа развивается, формы её усложняются. Меняются и методы исследования.

Физика раньше других наук вышла на уровень теорию. Здесь язык описания настолько строг, что позволяет получить максимально точное, количественное знание. Математика как язык именно в физике нашла наиболее последовательное применение при описании явлений природы. Именно такое знание “создает” материальные основы нашей цивилизации. Без развития таких знаний человечеству сейчас не выжить

Наука – это не только знания, но и деятельность. Деятельность – это методы, приемы. Физики имеют дело, как с объектами природы, так и с идеализированными объектами духовного мира человека – моделями. Всё физическое знание можно разделить на теорию, которая описывает все физические явления и технические устройства. Получение физического знания – процесс длительный. Он имеет свои этапы, которые соответствуют циклу научного творчества.

Познание любого явления начинается с выделения фактов в результате наблюдений и размышлений. Далее выдвигается гипотеза (предположение) о природе, причине явления. Эта гипотеза позволяет предсказать другие факты, которые ранее не были известны (следствия). Справедливость гипотезы проверяется экспериментом. Если предсказание экспериментально подтверждается, то модель (гипотеза) правильно отражает изучаемое свойство явления. Если же эксперимент не подтверждает гипотезу, то она не верна. Надо выдвигать новые гипотезы вновь и вновь. (Учитель обращает внимание учащихся на таблицу 1 на доске.) Таким образом, при изучении явления можно использовать логическую схему.

Таблица 1

Логика научного познания

Истина – это то,
что выдерживает проверку опытом.

Перед классом ставится учебная проблема: как исследовать механические явления согласно логике научного познания?

3. Актуализация

Учащиеся получают задание на карточках и лист опроса (см. Приложение). Рекомендуется провести анализ выполненного задания 1 (пунктов а-д).

Подведение учащихся к формулировке определения механического явления.

Задание 1. Прочитайте предложенный список физических объектов и явлений: звёзды мерцают, катиться шар, снежный ком тает, облака движутся, летит голубь, горит лампа, гроза, маятник часов колеблется, автомобиль тормозит, северное сияние.

Выполните следующие задания:

1. Выделите из перечисленных явлений только механические явления. Выпишите их в первый столбик таблицы 2.
2. Попробуйте определить в каждом механическом явлении физический объект. Выпишите их во второй столбик таблицы.
3. Выделите физические объекты из других физических явлений. Выпишите их во второй столбик таблицы.
4. Придумайте механическое явление, происходящее с этим объектом. Выпишите в первый столбик.
5. Выделите из списка другие физические явления и выпишите их в третий столбик таблицы.
6. Дайте определение механических явлений.

Механическими явлениями называются физические явления, при которых тела совершают ...; или ... механические явления – это ... явления ... взаимодействия тел друг с другом; или ... явления – это...

4. Изучение явления

Прочитайте внимательно текст. Заполните таблицы 2-4 (см. Приложение).

Задание 2. Выделите средства механических явлений.

Как вы убедились, механические явления происходят с разными физическими объектами, они по-разному проявляются. Конкретных примеров механических явлений бесконечное множество, и даже простое их перечисление невозможно. Для научного описания механических явлений учёные выделяют в них общие черты (свойства), характеризуют их физическими величинами, и затем с их помощью описывают любое механическое явление. К средствам описания физических явлений относятся, кроме того, модели, законы, принципы. Физические модели – это идеальные научные представления физических объектов и явлений. Запомните, что во всех физических законах речь идёт не о конкретных физических телах, а об их упрощённых представлениях – моделях.

А) Приведите примеры явлений, в которых тела можно описать моделями “материальная точка” и “твёрдое тело”. (Материальная точка и твёрдое тело являются двумя важнейшими моделями при изучении механических явлений.)

Материальная точка – это модель тела, размеры которого не важны для описания происходящих с ним механических явлений, а потому могут не учитываться.

Твёрдое тело – это модель тела, размеры которого важны для описания происходящих с ним механических явлений. Изучать физическое тело гораздо сложнее, чем материальную точку.

Примеры механических движений, для которых тело можно моделировать материальной точкой, твердым телом.

Б) Назовите математические средства описания механических явлений и запишите их условные обозначения.

Примеры: скорость - , сила - , потенциальная энергия – Е_р.

В) Запишите формулы, связывающие названные физические величины.

Примеры: Ucp = , S = U•t, Ep = mgh.

Г) Изобразите физическую модель явления: а) учебник лежит на столе, б) прямолинейное равномерное движение автомобиля.

5. Закрепление

Задание 3

А. Почитайте внимательно текст задачи.

Дядя Фёдор катался на лыжах. Участок длиной 120 м он прошёл за 2 минуты, а второй – длиной 27 м – он прошёл за 1,5 минут. Найдите среднюю скорость движения дяди Фёдора на всём пути.

Самостоятельно попробуйте определить: а) физическое явление, б) объект, в) модель объекта, г) рисунок явления, д) средства описания (физическое величины, законы).

Б. Экспериментальное изучение.

С помощью учебного оборудования, находящегося у вас на столе, предложите вариантов демонстрации механических явлений.

Оборудование: карандаш, ручка, линейка, учебник, динамометр, набор грузов, деревянные бруски, деревянная дощечка.

Сделайте пояснительный рисунок в таблице.

6. Подведение итогов

Современное научное познание опирается на эксперимент и теорию. Под экспериментом мы будем понимать некую практическую деятельность: целенаправленные наблюдения, эксперимент, измерения. Сейчас уже очевидно, что эксперимент прочно связан с теорией. Все так называемые теоретические методы познания в физике, несмотря на свою самостоятельность, несомненно, являются частью экспериментирования. Разве при проведении опытов нет выдвижения гипотез, моделирования? Можно говорить об условности деления методов в современной физике . К тому материалу мы будем периодически возвращаться по мере изучения курса физики средней школы.

Работа с таблицей (см. табл. 1). (Таблица выдаётся каждому ученику и остаётся в тетради). Проводится фронтальная беседа. Примерные вопросы: Какие методы научного познания в физике выделяют учёные? Что обозначает стрелка? Для чего нужна модель? Почему теоретические методы познания разделены на группы? Какие из методов научного познания вы применили на уроке?

Домашнее задание. На уроке исследовали механическое явление, используя схему (см. табл. 1). А все ли физические явления можно исследовать таким образом? Мы начинаем изучение темы “ Тепловые явления”. Попробуйте дома описать согласно логике научного познания тепловое явление “нагревание воды”.

Приложение