Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенною силою понятия. Ломоносов обнял все отрасли просвещения. Жажда науки была сильнейшей страстью сей души, исполненной страстей.
(А.С. Пушкин)
Научная деятельность М.В. Ломоносова на уроках физики
(По ”Полному собранию сочинений М.В. Ломоносова” под ред. С.И. Вавилова, М.-Л., АН СССР,1950)
Юбилей великого русского ученого, поэта, просветителя и страстного патриота является большим событием в жизни отечественной и мировой науке и культуре. Тщательное изучение работ Ломоносова в области физики и химии, проведенное в наше время, открыло совершенно новое понимание роли Ломоносова в мировой науке.
Ученый оставил после себя большое число идей которые осуществлялись и будут осуществляться, вдохновляя русскую научную мысль.
В данной работе представлены отрывки из работ М.В. Ломоносова по всем темам традиционного курса физики средней школы, колледжа, лицея.
Это позволит показать студентам, что великое имя и дела Ломоносова, продолжают вдохновлять и осуществлять его заветную мечту о могуществе русской науки.
Повторение основ механики.
“Тело движется, когда все время меняет свое место, и находится в покое, когда все время остается на одном и том же месте…” (с. 177, т.1)
В. Что такое механическое движение?
“….Когда тяготеющие тела падают, то движение, которым они несутся, не равномерное, и скорость их непрерывно увеличивается. – А именно, скорость имеет такое же отношение к расстояниям, какое сами расстояния к своим квадратам…”
В. О каком механическом движении идет речь?
“Земля притягивает тела одной и той же тяжести с одной и той же силой, если они находятся на одном и том же расстоянии от центра Земли.” (с.203, т.2)
В. О какой силе идет речь?
“Так как для произведения действия нужны два тела, действующее и то, на которое его действие распространено, так как, далее, тело, которое подвергается действию, противодействует действующему телу, то, следовательно, действие не может быть без противодействия и противодействие без действия.”
“Природа крепко держится на своих законах и всюду одинакова”.
“Тела не могут ни действовать, ни противодействовать взаимно без движения; природа тел состоит в движении, и, следовательно, тела определяются движением”. (С.175, т.1)
В. О каком законе механики идет речь?
“Все изменения, случающиеся в природе, происходят так, что если что-либо прибавляется к чему-либо, то столько же отнимается от чего-то другого. Так, сколько к какому-нибудь присоединяется материи, столько же отнимается от другого; сколько часов я употребляю на сон, столько же отнимаю от бдения и т.д. Так как этот закон природы всеобщ, то он простирается даже в правилом движения, и, тело, побуждающее своим толчком другое к движению, столько же теряет своего движения сколько сообщает другому, движимому им”. (Из письма Л. Эйлеру, 1748г.)
В. О каких законах сохранения в механике идет речь в письме Ломоносова Эйлеру? Как сегодня читаются эти законы?
Молекулярная физика и термодинамика.
Тема: Основы молекулярно-кинетической теории.
“Корпускулы – сущности сложных, не доступных сами по себе наблюдению, т.е. настолько малые, что совершенно ускользают от взора”. (С.25,т.1)
“Начало есть тело, состоящее из однородных корпускул…
Смешанное тело есть то, которое состоит из двух или нескольких начал, соединенных между собою так, что каждая отдельная его корпускула имеет такое же отношение к частям начал, из которых оно состоит, как и все смешанное тело к целым отдельным началам…
Корпускулы, состоящие непосредственно из элементов, называют первичными…
Корпускулы, состоящие из нескольких первичных, и притом различных, называют производными…
Итак, смешанное тело есть такое, которое состоит из смешанных тел, слившихся друг с другом”. (Т.1,с.25,81)
В двух своих работах: “Элементы математической химии” и “О нечувствительных физических частицах” – Ломоносов писал: “Металлы и некоторые другие тела растворяются в растворителях на очень мелкие части, которые нельзя видеть отдельно от растворителя, на которые составляют с ним однородное тело. Летучие тела распыляются по воздуху и исчезают в нем. Горючие рассеиваются от действия огня в нечувствительные частички….”
“Физические тела разделяются на мельчайшие части, и в отдельности избегающие чувства зрения, так что тела состоят из нечувствительных частиц”.
В. Что понимал Ломоносов под корпускулами и элементами?
Тема: основы термодинамики
“Так как тела могут двигаться двояким движением – общим, при котором все тело меняет место при покоящихся друг относительно друга частях, и внутренним, которое есть перемена места нечувствительных частиц материи, и так как при самом быстром общем движении часто не наблюдается теплоты, а при отсутствии такого движения наблюдается такая теплота, то очевидно, что теплота состоит во внутреннем движении частиц…” (С.11,т.2)
“Тела, обладающие большей степенью теплоты, чем наше тело, мы обычно называем горячими, а меньшей – холодными: итак, частицы горячих тел вращаются быстрее, чем частицы холодных тел – медленнее…” (С.127, т.2)
В. В чем состоит особый вид движения материи?
В. Что значит тело более горячее?
“При превращении твердого тела в жидкое оно занимает большее пространство связанной материи в большем объеме и поэтому делается реже. А когда тело делается менее плотным, должны увеличиваться промежутки между частицами постоянной связанной материи его, поэтому частицы этого тела должны отходить друг от друга. Что и требовалось доказать…” (С.16, т.1)
В. Доказательство какого физического явления имел в виду М.В. Ломоносов?
Тема: Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы
“Чем больше вода нагревается, тем легче освобождается из нее воздух…” (С. 113, т.1)
В. К какому физическому явлению можно отнести эту выдержку из работы М.В. Ломоносова?
“Ареометры показывают, что тягость жидких тел летом есть меньше, нежели зимой, отсюда следует, что они от тепла расширяются, а от стужи сжимаются, которая разность хотя и мала, однако чувствительна…” (С.433,т.1)
В. В чем сущность теплового расширения по Ломоносову?
“Понеже через искусство известно, что жидкие материи, и в одно время на солнце положены, неравную степень теплоты на себя принимают, для того не можно сомневаться, что каждое твердое тело определенный степень теплоты получает, что можно исследовать в измолотых или твердых материалах, например, в разных твердых землях, в песке или в плавленых, как в свинце, воске, или в другими способами… “ (С.467,т.1)
В. Прокомментируйте данную выдержку из работы Ломоносова? О каком явлении идет речь?
Ломоносов сумел разработать технологию изготовления цветных прозрачных и непрозрачных (называемых смальтами) стекол и решил использовать их для мозаичных картин.
В 1753 г. получил разрешение на строительство фабрики цветного стекла и к 1754г. она была построена. На ней стали изготавливать стекло, бисер, понизки и другие изделия. На фабрике готовились брусочки различного цвета, из которых набирались мозаичные картины.
“Письмо о пользе стекла” 1752 г.
В 1754 г. За создание мозаичной картины “Полтавская баталия” Ломоносов избирается членом Болонской академии наук.
Пишет письмо в Академию художеств “Идеи живописных картин из российской истории”.
Тема: Электростатика
Ломоносов вместе с Риманом занимался изучением природы электричества, и проводили опыты.
С этой целью они установили в домах “громовую машину” – электроскоп с шелковой нитью, фиксирующую по отклонению нити атмосферный заряд.
26 июля 1753 г. во время грозы над Петербургом был убит молнией академик Риман, проводивший опыты по изучению атмосферного электричества.
М.В. считал, что возникновение атмосферного электричества обусловлено конвекцией воздушных масс.
В 1755 г. излагает свою теорию атмосферного электричества “Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих” (1755 г.)
Ломоносов доказал идентичность образования атмосферного электричества получаемых от статических машин.
Тема: Акустика
“Звук производится, когда какое либо тело, приведенное в колебательное движение, сообщает таково ближайшим к себе частицам воздуха, которые вместе с последующими передает его непрерывным рядом на расстояние, пропорциональное силе удара. Так как большинство атомов воздуха не находятся в соприкосновении, то для возбуждения в другом звуковое движения необходимо, чтобы каждый атом, получивший толчок от колеблющегося звучащего тела, сперва подошел к другому атому, затратил на это движение время, хотя и бесконечно малое. Эти бесконечно малые промежутки времени при бесконечном числе атомов на боле далеких расстояниях последовательной передачи составляют заметный промежуток времени”.
Тема: Геометрическая оптика
“Жар, поистине поразительный и никогда не выданный, и одновременно ужасающие действия, открывающие тайны природы. Но это относится к большим стеклам; я кратко опишу меньшие; отличающиеся, однако, чудесной занимательной силой”.
В. Прокомментируйте данную выдержку из работы М.В. Ломоносова. О каком явлении идет речь?
Ломоносов проводил исследования в области теоретической оптики, основ цветоведения:
“Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее”(1756г.) Защищал волновое представление о свете и выдвинул новое учение о цветах. Нашел опытным путем, что можно получить состав любого цвета путем, что можно получать состав любого цвета путем сочетания в различных пропорциях голубого, желтого и красного цветов.
В. Где сегодня это используются для получения состава любого цвета?
Ломоносов М.В. конструировал и создавал оптические приборы и инструменты: “рефрактометр”, изобрел “горизонтоскоп”, т.е. перископ для горизонтального образа местности, “ночезрительная труба” (в сумерках и ночью различить скалы и корабли), инструменты для мореходной астрономии и др. “отразительный зеркальный телескоп” и др.
Практические устремления лежали в основе просветительской деятельности Ломоносова; которая, прежде всего, была направлена на улучшении работы Академии наук и на развитие образования в России; на подготовку учебников и учебных пособий для учащейся молодежи.
В наши дни весьма своевременно и проникновенно звучит обращение М.В. Ломоносова к потомкам:
“О вы, которых ожидает
Отечество от недр своих
И видеть таковых желает,
Каких зовет из стран чужих,
О, ваши дни благословенны!
Дерзайте ныне ободрены
Раченьем вашим показать,
Что может собственных Платонов
И быстрых разумов Невтонов
Российская земля рожать”
В. Как Вы воспринимаете обращение М.В. Ломоносова к молодежи нашей страны?
Методические рекомендации
Прочтение преподавателем или студентами отрывков из собраний сочинений М.В. Ломоносова по данной тематике; сделать выводы, характеризующие его физические воззрения; ответить на вопросы.
Использование фрагментов из кинофильма “Михайло Ломоносов”. История России 18-го века через жизнь и деятельность выдающегося ученого и литератора (режиссер А. Прошкин).
Предлагаемый материал, на наш взгляд, может быть использован как на текущем уроке, так и при подготовке к открытому уроку и во внеклассной работе.