Физика наука о природе реферат
Обновлено: 06.07.2024
Работа содержит 1 файл
Физика. Реферат.docx
Реферат на тему:
Студент: Багаева С.А.
Группа: 3 МС-5
Преподаватель: Лаврова Т.С.
Москва 2011
Физика в природе.
Что такое оптика?
Явления, связанные с преломлением света
Верхние миражи отличаются разнообразием. В одних случаях они дают прямое изображение, в других случаях в воздухе появляется перевернутое изображение. Миражи могут быть двойными, когда наблюдаются два изображения, простое и перевернутое. Эти изображения могут быть разделены полосой воздуха (одно может оказаться над линией горизонта, другое под ней), но могут непосредственно смыкаться друг с другом. Иногда возникает еще одно - третье изображение.
Простые верхние миражи. Можно предположить, что воздух у самой поверхности земли или воды не нагрет, а, напротив, заметно охлажден по сравнению с более высокими воздушными слоями. Световые лучи в рассматриваемом случае изгибаются так, что их траектория обращена выпуклостью вверх. Поэтому теперь наблюдатель может видеть объекты, скрытые от него за горизонтом, причем он будет видеть их вверху как бы висящими над линией горизонта. Поэтому такие миражи называют верхними.
Верхний мираж может давать как прямое, так и перевернутое изображение. Прямое изображение возникает, когда показатель преломления воздуха уменьшается с высотой относительно медленно. При быстром уменьшении показателя преломления образуется перевернутое изображение. В этом можно убедится, рассмотрев гипотетический случай Лучи объекта, прежде чем попасть к наблюдателю испытывают полное внутреннее отражение от границы ниже которой в данном случае находится более плотный воздух. Видно, что верхний мираж дает перевернутое изображение объекта. В действительности нет скачкообразной границы между слоями воздуха, переход совершается постепенно. Но если он совершается достаточно резко, то верхний мираж даст перевернутое изображение.
Двойные и тройные миражи. Если показатель преломления воздуха изменяется сначала быстро, а затем медленно, то в этом случае лучи в области I будут искривляться быстрее, чем в области II. Световые лучи распространяющиеся в пределах воздушной области формируют перевернутое изображение объекта. Лучи, распространяющиеся в основном в пределах области II, искривляются в меньшей степени и формируют прямое изображение.
Чтобы понять как появляется тройной мираж, нужно представить три последовательный воздушные области: первая (у самой поверхности), где показатель преломления уменьшается с высотой медленно, следующая, где показатель преломления уменьшается быстро, и третья область, где показатель преломления снова уменьшается медленно. Лучи 1 формируют нижнее изображение объекта, они распространяются в пределах воздушной области I. Лучи 2 формируют перевернутое изображение; попадаю в воздушную область II, эти лучи испытывают сильное искривление. Лучи 3 формируют верхнее прямое изображение объекта.
Мираж сверхдальнего видения. Природа этих миражей изучена менее всего. Ясно, что атмосфера должна быть прозрачной, свободной от водяных паров и загрязнений. Но этого мало. Должен образоваться устойчивый слой охлажденного воздуха на некоторой высоте над поверхностью земли. Ниже и выше этого слоя воздух должен быть более теплым. Световой луч, попавший внутрь плотного холодного слоя воздуха, как бы “запертым” внутри него и распространяется в нем как по своеобразному световоду. Траектория луча на рисунке 8 все время обращена выпуклостью в сторону менее плотных областей воздуха.
Радуга наблюдается в стороне, противоположной Солнцу, на фоне дождевых облаков или дождя. Разноцветная дуга обычно находится от наблюдателя на расстоянии 1-2 км, а иногда ее можно наблюдать на расстоянии 2-3 м на фоне водяных капель, образованных фонтанами или распылителями воды.
Центр радуги находится на продолжении прямой, соединяющей Солнце и глаз наблюдателя – на противосолнечной линии. Угол между направлением на главную радугу и противосолнечной линией составляет 41-42º.
В момент восхода солнца противосолнечная точка (точка М) находится на линии горизонта и радуга имеет вид полуокружности. По мере поднятия Солнца противосолнечная точка опускается под горизонт и размер радуги уменьшается. Она представляет собой лишь часть окружности.
Часто наблюдается побочная радуга, концентрическая с первой, с угловым радиусом около 52º и обратным расположением цветов.
При высоте Солнца 41º главная радуга перестает быть видимой и над горизонтом выступает лишь часть побочной радуги, а при высоте Солнца более 52º не видна и побочная радуга. Поэтому в средних экваториальных широтах в околополуденные часы это явление природы никогда не наблюдается.
У радуги различают семь основных цветов, плавно переходящих один в другой.
Вид дуги, яркость цветов, ширина полос зависят от размеров капелек воды и их количества. Большие капли создают более узкую радугу, с резко выделяющимися цветами, малые – дугу расплывчатую, блеклую и даже белую. Вот почему яркая узкая радуга видна летом после грозового дождя, во время которого падают крупные капли.
Впервые теория радуги была дана в 1637 году Рене Декартом. Он объяснил радугу, как явление, связанное с отражением и преломлением света в дождевых каплях.
Образование цветов и их последовательность были объяснены позже, после разгадки сложной природы белого света и его дисперсии в среде. Дифракционная теория радуги разработана Эри и Партнером.
Можно рассмотреть простейший случай: пусть на капли, имеющих форму шара, падает пучок параллельных солнечных лучей (рис. 10). Луч, падающий на поверхность капли в точке А, преломляется внутри нее по закону преломления:
n sin α=n sin β, где n=1, n≈1,33 –
соответственно показатели преломления воздуха и воды, α – угол падения, а β – угол преломления света.
Внутри капли идет по прямой луч АВ. В точке В происходит частичное преломление луча и частичное его отражение. Надо заметить, что , чем меньше угол падения в точке В, а следовательно и в точке А, тем меньше интенсивность отраженного луча и тем больше интенсивность преломленного луча.
Луч АВ после отражения в точке В происходит под углом β`=β b попадает в точку С, где также происходит частичное отражение и частичное преломление света. Преломленный луч выходит из капли под углом γ, а отраженный может пройти дальше, в точку D и т. д. Таким образом, луч света в капле претерпевает многократное отражение и преломление. При каждом отражении некоторая часть лучей света выходит наружу и интенсивность их внутри капли уменьшается. Наиболее интенсивным из выходящих в воздух лучей является луч, вышедший из капли в точке В. Но наблюдать его трудно, так как он теряется на фоне ярких прямых солнечных лучей. Лучи же, преломленные в точке С, создают в совокупности на фоне темной тучи первичную радугу, а лучи, испытывающие преломление в точке D дают вторичную радугу, которая менее интенсивна, чем первичная.
При рассмотрении образования радуги нужно учесть еще одно явление – неодинаковое преломление волн света различной длины, то есть световых лучей разного цвета. Это явление носит название дисперсии. Вследствие дисперсии углы преломления γ и угла отклонения лучей Θ в капле различны для лучей различной окраски.
Чаще всего мы наблюдаем одну радугу. Нередки случаи, когда на небосводе появляются одновременно две радужные полосы, расположенные одна за другой; наблюдают и еще большее число небесных дуг – три, четыре и даже пять одновременно. Это интересное явление наблюдали ленинградцы 24 сентября 1948 года, когда во второй половине дня среди туч над Невой появились четыре радуги. Оказывается, что радуга может возникать не только от прямых лучей; нередко она появляется и в отраженных лучах Солнца. Это можно видеть на берегу морских заливов, больших рек и озер. Три-четыре радуги – обыкновенные и отраженные – создают подчас красивую картину. Так как отраженные от водной поверхности лучи Солнца идут снизу вверх, то радуга образующаяся в лучах, может выглядеть иногда совершенно необычно.
Не следует думать, что радугу можно наблюдать только днем. Она бывает и ночью, правда, всегда слабая. Увидеть такую радугу можно после ночного дождя, когда из-за туч выглянет Луна.
Некоторой подобие радуги можно получить на таком опыте: Нужно колбу, наполненную водой, осветить солнечных светом или лампой через отверстие в белой доске. Тогда на доске отчетливо станет видна радуга, причем угол расхождения лучей по сравнению с начальным направлением составит около 41-42°. В естественных условиях экрана нет, изображение возникает на сетчатке глаза, и глаз проецирует это изображение на облака.
Что же называют явлениями природы? Явления природы – это изменения, которые постоянно в ней происходят.
Среди физических явлений прежде всего необходимо назвать:
- механические, которые связаны с движением тел. Физика не только рассматривает и описывает движение, но и объясняет причины, по которым тело начинает или прекращает движение, движется или покоится;
- тепловые, обусловленные внутренним строением вещества (изучает термодинамика);
- электромагнитные;
- световые.
Благодаря важным открытиям развивается не только сама физика, но и другие естественные науки: химия, астрономия, биология и др. Физика – одна из основ естественных наук. Изучение физики имеет важнейшее значение и для развития техники: люди получили возможность сконструировать самолеты и космические корабли, электронные приборы, компьютерную технику и многое другое.
Многие свои знания люди получают из наблюдений. Ученые-физики также используют в своей работе метод наблюдений. Часто применяют и другой научный метод – опыт. В этом случае обдуманно, с определенной целью создают условия для протекания того или иного явления и затем изучают его. Опыт – важнейший источник физических знаний.
Как правило, опыты проводятся в специальных лабораториях, с использованием лабораторных приборов и оборудования. Изучая физические явления, стремятся не только выяснить их причины, но и наиболее точно описать их, выразить количественные соотношения. Для этого приходится проводить измерения физических величин.
Измерить физическую величину – значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу величины. При проведении измерений используют разнообразные измерительные приборы и инструменты – линейки, термометры, секундомеры, амперметры и др. Для каждой физической величины существуют свои единицы измерения. Например, длину измеряют в метрах, площадь – в квадратных метрах, температуру – в градусах Цельсия. Для удобства в разных странах стараются пользоваться одинаковыми единицами. Наибольшее распространение получила Международная система единиц (СИ).
При изучении физических явлений устанавливают связи между величинами. Если связь между величинами носит устойчивый характер, ее называют физическим законом, который является математическим выражением закона природы.
Объяснить, почему то или иное явление протекает так, а не иначе, выяснить причину явления позволяет физическая теория. Курс физики дает возможность не только объяснить, но и предсказать ход явлений, свойства тел.
Каждая физическая теория описывает определенные явления окружающего материального мира. Все они связаны между собой, поскольку материальный мир един. Совокупность всех наших знаний о мире представляет собой физическую картину мира.
По мере развития науки происходит углубление и уточнение знаний о материальном мире. Не все свойства материального мира и законы природы уже известны и изучены. Однако развитие науки свидетельствует о том, что материальный мир познаваем и процесс познавания бесконечен.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
1) Физика наука о природе.
Физика это наука о природе, Физика изучает явления природы, для того чтобы объяснять их предсказывать, использовать.
Физика изучает различные формы движения материи.
Материя это объективная реальность, существующая независимо от нашего сознания и данная нам в ощущениях. Формы существования материи- вещество и поле
Движение материи это любые изменения происходящие с материей.( изменение положения в пространстве, изменение химического состава, температуры и т.п.)
Для описания явлений физике необходимы физические величины.
Физическая величина это характеристика объектов, имеющая числовое значение (масса, скорость, расстояние).
Развитие физики непосредственно связано с прогрессом и развитием техники. Физические открытия послужили основой для создания современных приборов и механизмов.
Система единиц- СИ.
Изучение физических явлений и процессов связано с измерением физических величин. Измерить физическую величину это значит сравнить ее с такой же физической величиной, условно принятой за единицу.
Для каждой величины можно было бы выбрать свою единицу независимо от других величин. Но целесообразно поступить иначе единицы нескольких величин (их называют основными единицами) установили независимо, а остальные выразили через эти единицы, используя формулы.
Например, скорость выражается через две независимые величины длину и время. Те единицы, которые устанавливаются с помощью формул, связывающих их с основными единицами, называются производными единицами.
Совокупность основных и производных единиц называют системой единиц.
В 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам в Париже была принята и в последующие годы дополнена и уточнена Международная система единиц СИ . Она состоит из семи основных единиц: метр (м) единица длины;
килограмм ( кг) единица массы;
секунда (с) единица времени;
ампер (А) единица силы электрического тока;
кельвин (К) единица термодинамической температуры;
кандела (кд) единица силы света ;
моль (моль) единица количества вещества
Дополнительными единицами Си являются : радиан (рад) единица плоского угла и стерадиан
(ср) единица объемного угла. Используя формулы, можно получить единицы измерения для любых физических величин. Например :
2) Основные понятия механики:
Механика раздел физики , изучающий механическое движение.
Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве с течением времени.
Основная задача механики определение положения тела в пространстве в любой момент времени.
Каждое тело имеет определенные размеры. Однако оказывается, что нет необходимости указывать положение каждой точки тела, если все точки тела движутся одинаково. Движение тела, при котором все его точки движутся одинаково, называется поступательным движением . При поступательном движении тела достаточно описать движение только одной точки этого тела.
Размерами тела, движущегося поступательно можно пренебречь и считать его материальной точкой. Материальная точка отличается от тела тем, что у нее нет размеров.
Материальной точкой называется тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. Тело можно рассматривать как материальную точку, если его размеры малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит, или по сравнению с расстоянием от него до других тел.
Космический корабль, пролетающий около восьми километров за одну секунду, при наблюдении с Земли можно рассматривать как материальную точку. Космонавт, находящийся в корабле, не может считать его материальной точкой.
Для описания движения тела необходимо ввести понятия траектории, пройденного пути и перемещения.
Траектория это линия по которой движется тело. Траектория может быть прямолинейной и криволинейной.
Путь пройденный точкой, равен длине траектории. Путь скалярная величина.
Перемещение вектор , соединяющий начальное положение точки с ее конечным положением.
Международной единицей измерения пути и перемещения является метр (м).Положение тела в пространстве можно определить только относительно других тел, поэтому для описания движения необходима система отсчета.
Система отсчета состоит из тела отсчета, системы координат, способа отсчета времени.
Скорость - это перемещение, совершаемое за единицу времени.(м/с)
Ускорение - это изменение скорости за единицу времени.(м/с 2 )
3) Виды движения:
Движение можно различать по форме траектории прямолинейное (траектория прямая линия) и криволинейное ( траектория кривая).
Движение может отличаться по скорости равномерное, равноускоренное, неравномерное.
Равномерное - движение, при котором точка за любые равныепромежутки времени совершает одинаковые перемещения .
Равноускоренное движение при котором тело за равные промежутки времени изменяет скорость одинаково.
Неравномерное - движение при котором перемещения точки за равные промежутки времени не одинаковы, называют неравномерным движением. Для характеристики неравномерного движения используют среднюю скорость
Инерция - это явление сохранения скорости не изменой при отсутствии внешних воздействий. При резком торможении автобуса пассажиры продолжают двигаться по инерции вперед.
Инертность - это свойство тел по-разному изменять свою скорость при внешних воздействиях.
Со свойством инертности связана масса тела. Масса тела это мера инертности. Чем тяжелее тело, тем сложнее изменить его скорость, тем оно инертнее. Тяжелый камень труднее остановить, чем воздушный шарик, но и заставить двигаться воздушный шарик можно легким прикосновением руки.
Тело изменяет свою скорость, если на него действуют другие тела.
Сила -это мера воздействия одного тела на другое.
Сила равна F = ma
Три закона Ньютона:
1закон ( закон инерции)
-существуют такие системы отсчета ,относительно которых тело сохраняет свою скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.
В этом случае тело движется равномерно и прямолинейно или покоится.
2закон ( основной закон динамики материальной точки)
-ускорение, приобретенное телом, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально его массе. а = F / m
3закон (закон противодействия)
-сила действия равна силе противодействия(или с какой силой одно тело действует на второе с такой же по величине, но противоположно направленной силой второе тело действует на первое).
5) Силы в природе:
Сила всемирного тяготения:
Сила, с которой все тела притягиваются друг к другу, называется силой всемирного тяготения. Обозначается буквой F в.т Рассчитывается по формуле:
F в.т = G ( m 1 * m 2 )/ R 2
Направлена вдоль прямой, соединяющей центры тел.
Сила , с которой все тела притягиваются к Земле называется силой тяжести. Обозначается буквой F тяж Рассчитывается по формуле: F тяж = mg
Направлена вертикально вниз. ( к центру Земли)
Сила , с которой тело давит на опору или подвес вследствие своего притяжения к земле, называется весом тела. Обозначается буквой Р
Направлена вниз перпендикулярно поверхности.
Сила реакции опоры :
Сила, с которой опора реагирует на воздействие тела называется силой реакции опоры. Обозначается буквой N. Рассчитывается по формуле: N = - Р
Направлена перпендикулярно поверхности вверх.
Сила , возникающая при деформации тела называется силой упругости.
Обозначается буквой F упр Рассчитывается по формуле: F упр = -Кх, где K коэффициент упругости , х абсолютная деформация.
Направлена сила упругости в сторону противоположную деформации.
Сила , возникающая при движении одного тела по поверхности другого, называется силой трения. Обозначается буквой F тр .
Рассчитывается по формуле: F тр= μ N , где μ коэффициент трения, N - сила реакции опоры.
Направлена в сторону противоположную движению.
Сила, приводящая тело в движение за счет работы механизмов, называется силой тяги.
Обозначается F тяги . Направлена в сторону движения тела.
Если на тело действует только сила тяжести, то оно совершает свободное падение. Следовательно, свободное падение это движение тела в безвоздушном пространстве (вакууме) под действием только силы тяжести.
Свободное падение это равноускоренное движение, так как вблизи поверхности Земли оно происходит под действием постоянной по модулю и направлению силы тяжести .
Ускорение свободного падения на уровне поверхности Земли на данной географической широте для всех тел одинаково: на полюсе g =9,83 м/с 2 , на экваторе g =9,78 м/с 2 , среднее зна чение g =9,8 м/с 2 .
Ускорение свободного падения можно высчитать для любой планеты, если воспользоваться формулой
g = G M планеты / R 2 планеты
Весом тела называется сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие своего притяжения к Земле.
Вес тела равен по величине и противоположно направлен силе реакции опоры. Эти силы исходя из 3 закона Ньютона являются парными силами P = - N
Вес тела направлен перпендикулярно поверхности вверх.
Вес тела, движущегося с ускорением вверх или вниз изменяется. При движении вверх Р= m ( g + a ). При движении вниз вес уменьшается P = m ( g a ).
При движении тела вниз с ускорением свободного падения тело находится в состоянии невесомости , т.е. вес такого тела = 0.
6)Импульс тела, закон сохранения импульса и его применение.
Импульс это количественная характеристика движения равная произведению массы тела на его скорость.
Импульс- это вектор, направление которого совпадает с направлением движения тела. Единицы измерения кг . м / с
При взаимодействии тел в замкнутой системе выполняется закон сохранения импульса:
сумма импульсов замкнутой системы остается постоянной.
p 1 + p 2 + p 3 = const
Замкнутой называется система в которой тела взаимодействуют только между собой.
Примером закона сохранения импульса являются любые упругие и неупругие удары (столкновения шаров в бильярде),прыжок человека с тележки, отдача ружья при выстреле, реактивное движение.
Реактивное движение это движение ракеты за счет выброса продуктов сгорания топлива . По закону сохранения импульса
7)Механическая работа и ее связь с потенциальной и кинетической энергией.
Механической работой постоянной силы - называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещение, умноженному на косинус угла альфа между векторами силы и перемещение:
(единицы измерения Дж Джоуль)
Показывает, что работа является скалярной величиной( не имеет направления) и может иметь положительные значения или отрицательное в зависимости от знака СО S .
-Работа, совершаемая силой положительна,
если угол альфа между векторами силы и перемещения меньше 90 градусов.
- Если сила перпендикулярна вектору перемещения, то СО S равен нулю и работа равна нулю.
- Если направление векторов силы и перемещения составляют друг с другом угол больше 90 0 ,то сила работа отрицательна, т.е. работа совершается против силы.
Мощность- это физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, в течение которого она совершена.
N = A / t (единицы измерения Вт ватт )
Кинетическая энергия- это физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости.
Е к = mv 2 / 2 ( Дж)
Потенциальная энергия- это физическая величина ,характеризующая взаимодействие тела с землей, равная произведению массы тела, на модуль ускорения свободного падения и на высоту тела над поверхностью Земли.
Работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела и всегда равна произведению силы тяжести( mg ) на разность высот в начальном и конечном положении. А= mg ( h 1 - h 2 )= - (Е р2 -Е р1 )
Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком.
Узнать стоимость написания работы -->
Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!
Как результат изучения природы человеком возникла наука
, которая объединила все существующие на то время знания. Эту науку называли по-разному, например, натурфилософией. Затем вследствие расширения и углубления научных знаний выделились отдельные науки, которые изучают определенные группы явлений.
Физика изучает общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, законы ее движения.
Как вы думаете, физика в настоящее время - единственная наука о природе?
Если нет, то попробуйте назвать другие науки.
Дети почти наверняка назовут ботанику, зоологию, геологию, географию, астрономию, химию и что-то более мудреное (микробиологию, генетику, акустику или энтомологии). Не исключены попытки включить в этот перечень историю или этнографию - это даст повод обсудить особенности именно естественных наук. По каждой из названных наук уточняется объект изучения, а если возможно, то и буквальный перевод названия науки.
Видите, какой длинный перечень наук мы получили, а это лишь малая их часть! Все эти науки (их называют естественными) изучают природные явления. Они тесно связаны с физикой и опираются на ее достижение.
2. Явлениями природы называют все, что закономерно происходит в природе.
Явления природы - все, что происходит в природе.
Объяснить явление - значит указать его причины: смена дня и ночи объясняется вращением Земли вокруг своей оси; чтобы объяснить смену времен года, пришлось как следует разобраться и в движении Земли по орбите вокруг Солнца; возникновения ветра связано с различным нагревом воздуха в различных местах .
Явления природы, изучением которых занимается физика, называются физическими явлениями. Все эти явления можно условно разделить на группы:
1) механические (падение камня, качения шарики, движение Земли вокруг Солнца);
2) тепловые (кипение воды, таяние льда, образование облаков)
3) электрические (молния, нагрев проводника током);
4) магнитные (притяжение железных предметов к магниту, взаимодействие магнитов);
5) световые (свечения лампы или пламени, получение изображений с помощью линзы или зеркала).
Физическим телом называют любой предмет.
Вещество - это то, из чего состоят физические тела. Материей называют все, что существует во Вселенной. Оглянитесь вокруг и назовите физические тела, которые нас окружают. А теперь назовите вещества, из которых состоят эти тела.
Какие еще физические тела и вещества вы можете назвать?
Сможете ли вы назвать какой-то вид материи, которые не являются веществом?
С определенной помощью дети называют свет (ни физическое тело не может состоять из света!), А иногда и радиоволны. Свет и радиоволны являются примерами поля.
Читайте также: