Портретная галерея учёных
материал по физике по теме

Портретная галерея учёных

Цели:

1. обобщить знания учащихся о великих  учёных-физиках;
2. создать условия для формирования поисковой деятельности учащихся;
3. совершенствовать умения учащихся выступать перед аудиторией, отвечать на вопросы;
4. способствовать общению учащихся различного возраста.

Комментарий:

Мероприятие проходит в виде представления информационного листа, посвящённого учёному. Подготовка к мероприятию начинается заранее, представители от каждого класса получают задание  подготовить информационный лист  о жизни учёного по плану, используя материалы электронной большой энциклопедии Кирилла и Мефодия,  оформить  выставку книг.

План выступления:

1. годы жизни
2. области деятельности;
3. вклад в развитие физики;
4. высказывания.

Материалы: портреты учёных, рисунки учащихся, отражающие отдельные этапы жизни великих людей, репродукции с картин, информационные листы.

7 класс представляет

АРХИМЕД

ок. 287 - 212 гг. до н.э.)

Один из самых знаменитых греческих учёных,

математик, механик, астроном.

Вклад в развитие науки

Архимед родился и жил на острове Сицилия в греческом городе Сиракузы. Его отец,  Фидий,  был астрономом при дворе правителя Сиракуз Гиерона.  В молодости Архимед некоторое время провёл в Александрии, в знаменитом Мусейоне, где изучал геометрию. Архимед высчитал число «пи», умножив которое на радиус, можно было получить площадь круга. Другим знаменитым открытием Архимеда стал закон о соотношении объёмов шаров и цилиндра одинаковых размеров, то есть шара, вписанного в цилиндр. Он так гордился этим законом, что просил, чтобы после смерти на его могильной плите выбили изображение шара, вписанного в цилиндр.  Известна легенда о том, как Архимед помог определить царю Гиерону состав его короны. При этом учёный открыл закон плавания тел. Многие механизмы Архимеда работали на основе условия равновесия рычага. Такие устройства помогали жителям города поднимать воду из шахт и отводить её из залитых разливом рек полей, перемещать различные грузы, защищать свой город от врагов. Архимед сконструировал глобус, с помощью которого можно было наблюдать движение Солнца и Луны, планет и созвездий. Древние авторы приписывают Архимеду около сорока изобретений в области практической механики. Архимед остался в истории не только как великий учёный, но и мужественный защитник родного города.

Афоризмы

 Дайте мне точку опоры, и я переверну   мир.

 Не трогай моих чертежей!

8 класс представляет

ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ

Годы жизни: 1452-1519.

Области деятельности:

живопись, скульптура, гидротехника, механика,

военная техника,  оптика, физиология.

Вклад в  развитие физики

Исследовал:

- свободное падение тел и движение тел, брошенных горизонтально;

- явление  удара, трение   и  инерцию;

- волны на воде и явление резонанса;

- явление капиллярности;

- влияние среды на окраску тел.

Определял центры тяжести различные тел.

Изобрёл конусный шарикоподшипник.

Сконструировал  летательный аппарат, танк, велосипед, ткацкий станок, деревообрабатывающую машину.

Создал приборы  для шлифовки зеркал и линз, эскиз счетного устройства.

Разрабатывал гидротехнические сооружения  и металлургические печи.

Выдвинул гипотезу о неисчерпаемости энергии атома.

Леонардо – ученый. Технические проекты.  Как ученый и инженер Леонардо да Винчи обогатил проницательными наблюдениями и догадками почти все области знания того времени, рассматривая свои заметки и рисунки как наброски к гигантской натурфилософской энциклопедии. Он был ярким представителем нового, основанного на эксперименте естествознания. Особое внимание Леонардо уделял механике, называя ее «раем математических наук» и видя в ней ключ к тайнам мироздания; он попытался определить коэффициенты трения скольжения, изучал сопротивление материалов, увлеченно занимался гидравликой. Многочисленные гидротехнические эксперименты получили выражение в новаторских проектах каналов и ирригационных систем. Страсть к моделированию приводила Леонардо к поразительным техническим предвидениям, намного опережавшим эпоху: таковы наброски проектов металлургических печей и прокатных станов, ткацких станков, печатных, деревообрабатывающих и прочих машин, подводной лодки и танка, а также разработанные после тщательного изучения полета птиц конструкции летальных аппаратов и парашюта.

Оптика. Собранные Леонардо наблюдения над влиянием прозрачных и полупрозрачных тел на окраску предметов, отраженные в его живописи, привели к утверждению в искусстве принципов воздушной перспективы. Универсальность оптических законов была связана для него с представлением об однородности Вселенной. Он был близок к созданию гелиоцентрической системы, считая Землю «точкой в мироздании». Изучал устройство человеческого глаза, высказав догадки о природе бинокулярного зрения.

Анатомия, ботаника, палеонтология. В анатомических исследованиях, обобщив результаты вскрытий трупов, в детализированных рисунках заложил основы современной научной иллюстрации. Изучая функции органов, рассматривал организм как образец «природной механики». Впервые описал ряд костей и нервов, особое внимание уделял проблемам эмбриологии и сравнительной анатомии, стремясь ввести экспериментальный метод и в биологию. Утвердив ботанику как самостоятельную дисциплину, дал классические описания листорасположения, гелио- и геотропизма, корневого давления и движения соков растений. Явился одним из основоположников палеонтологии, считая, что окаменелости, находимые на вершинах гор, опровергают представления о «всемирном потопе».

Афоризмы

 Мудрость есть дочь опыта.

 Эксперимент никогда не обманывает, обманчивы наши суждения.

 Ничто нельзя ни любить, ни ненавидеть,

прежде чем не имеешь об   этом ясного представления.

 ... противник,  вскрывающий ваши ошибки,

полезнее для вас, чем друг, желающий их  скрыть.

 Не оборачивается тот, кто смотрит на звезду.

9 класс представляет

ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЙ

Годы жизни: 1564 – 1642

Области деятельности:

механика, акустика, оптика,  астрономия, поэзия.

Вклад в развитие физики

В 18 лет Галилей  делает свое первое открытие, которое привело к созданию маятниковых часов.  В двадцатилетнем возрасте издает небольшое сочинение о сконструированных им гидростатических весах. Галилей был прекрасным экспериментатором и наглядно показал, что исследование физических явлений должно обязательно основываться на опыте. До Галилея считалось, что тяжелый и легкий предметы падают не одинаково. Он решил проверить этот вывод экспериментально. Сбросив со знаменитой наклонной башни чугунный и деревянный шары одинакового размера, убедился в том, что они упали почти одновременно, а небольшую разницу в скорости он правильно объяснил сопротивлением воздуха. Повторяя его много раз, он доказал, что скорость падения тела не зависит от его массы, как думали ранее. Он сделал ряд открытий в области механики, акустики, оптики.  Особенно важными были исследования явления инерции. Большое значение имеют работы Галилея в области астрономии. Сам Галилей заинтересовался этой наукой после наблюдения редкого явления -  вспышки сверхновой звезды. В 1609 году он построил зрительную трубу. С помощь оптического инструмента он открыл горы на Луне, пятна на Солнце, четыре спутника Юпитера, близко подошел к открытию колец Сатурна, наблюдал фазы Венеры и обнаружил, что Млечный Путь - это скопление  множества звезд. Галилей поддержал революционное учение Коперника о строение Солнечной системы.

Начало пути. Галилей происходил из знатной, но обедневшей дворянской семьи. Его отец, музыкант и математик, хотел, чтобы сын стал врачом, и в 1581, после окончания монастырской школы, определил его на медицинский факультет Пизанского университета. Но медицина не увлекала семнадцатилетнего юношу. Оставив университет, он уехал во Флоренцию и погрузился в самостоятельное изучение сочинений Евклида и Архимеда. По совету профессора философии Риччи и уступая просьбам сына, отец Галилео перевел его на философский факультет, где более углубленно изучались философия и математика. В детские годы Галилей увлекался конструированием механических игрушек, мастерил действующие модели машин, мельниц и кораблей. Как рассказывал впоследствии его ученик Вивиани, Галилей еще в юности отличался редкой наблюдательностью, благодаря которой сделал свое первое важное открытие: наблюдая качания люстры в Пизанском соборе, установил закон изохронности колебаний маятника (независимость периода колебаний от величины отклонения). Некоторые исследователи подвергают сомнению рассказ Вивиани об обстоятельствах этого открытия, но достоверно известно, что Галилей не только проверял этот закон на опытах, но и использовал его для определения промежутков времени, что, в частности, было восторженно принято медиками. Умение наблюдать и делать выводы из увиденного всегда отличало Галилея. Еще в молодости он понял, что «... явления природы, как бы незначительны, как бы во всех отношениях маловажны ни казались, не должны быть презираемы философом, но все должны быть в одинаковой мере почитаемы. Природа достигает большого малыми средствами, и все ее проявления одинаково удивительны». По существу, это высказывание можно считать декларацией экспериментального подхода Галилея к изучению явлений природы. В 1586 Галилей публикует описание сконструированных им гидростатических весов, предназначенных для измерения плотности твердых тел и определения центров тяжести. Эта, как и другие его работы, оказывается замеченной. У него появляются влиятельные покровители, и благодаря их протекции он получает в 1589 место профессора в Пизанском университете (правда, с минимальным окладом).

Три года в Пизанском университете. Начав читать лекции по философии и математике в университете, Галилей оказался перед непростым выбором. С одной стороны — обретшие статус нерушимых догм воззрения Аристотеля, с другой — плоды собственных размышлений и, что еще важнее, — опыта. Аристотель утверждал, что скорость падения тел пропорциональна их весу. Это утверждение уже вызывало сомнения, а проведенные Галилеем в присутствии многочисленных свидетелей наблюдения за падением с Пизанской башни шаров различного веса, но одинаковых размеров, наглядно опровергали его. Аристотель учил, что различным телам присуще различное «свойство легкости», отчего одни тела падают быстрее других, что понятие покоя абсолютно, что для того, чтобы тело двигалось, его постоянно должен подталкивать воздух, а следовательно, движение тел свидетельствует об отсутствии пустоты. Уже в 1590, через год после начала работы в Пизе, Галилей пишет трактат «О движении», в котором выступает с резкими возражениями против воззрений перипатетиков (последователей Аристотеля). Это не могло не вызвать резко неодобрительного отношения к нему со стороны представителей казенной схоластической науки. Кроме того, Галилей в то время был сильно стеснен в средствах, и потому был рад получить (опять благодаря своему покровителю) приглашение правительства Венецианской республики на работу в университет в Падую.

Падуанский период. Переход в 1592 в Падуанский университет, где Галилей занял кафедру математики, ознаменовал собой начало плодотворнейшего периода в его жизни. Здесь он вплотную подходит к изучению законов динамики, исследует механические свойства материалов, изобретает первый из физических приборов для исследования тепловых процессов — термоскоп, совершенствует подзорную трубу и первым догадывается использовать ее для астрономических наблюдений, здесь становится самым активным и авторитетным сторонником системы Коперника, обретая благодарность и уважение потомков и активную враждебность многочисленных современников. Важнейшим достижением Галилея в динамике было создание принципа относительности, ставшего основой современной теории относительности. Решительно отказавшись от представлений Аристотеля о движении, Галилей пришел к выводу, что движение (имеются в виду только механические процессы) относительно, то есть нельзя говорить о движении, не уточнив, по отношению к какому «телу отсчета» оно происходит; законы же движения безотносительны, и поэтому, находясь в закрытой кабине (он образно писал «в закрытом помещении под палубой корабля»), нельзя никакими опытами установить, покоится ли эта кабина или же движется равномерно и прямолинейно («без толчков», по выражению Галилея). Термоскоп фактически явился прообразом термометра, и чтобы подойти к его изобретению, Галилей должен был радикально пересмотреть существующие в то время представления о тепле и холоде. Первые известия об изобретении в Голландии подзорной трубы дошли до Венеции уже в 1609. Заинтересовавшись этим открытием, Галилей значительно усовершенствовал прибор. 7 января 1610 произошло знаменательное событие: направив построенный телескоп (примерно с 30-кратным увеличением) на небо, Галилей заметил возле планеты Юпитер три светлые точки; это были спутники Юпитера (позже Галилей обнаружил и четвертый). Повторяя наблюдения через определенные интервалы времени, он убедился, что спутники обращаются вокруг Юпитера. Это послужило наглядной моделью кеплеровской системы, убежденным сторонником которой сделали Галилея размышления и опыт. Были и другие важные открытия, которые еще больше подрывали доверие к официальной космогонии с ее догмой о неизменности мироздания: появилась новая звезда; изобретение телескопа позволило обнаружить фазы Венеры и убедиться, что Млечный Путь состоит из огромного числа звезд. Открыв солнечные пятна и наблюдая их перемещение, Галилей совершенно правильно объяснил это вращением Солнца. Изучение поверхности Луны показало, что она покрыта горами и изрыта кратерами. Даже этот беглый перечень позволил бы причислить Галилея к величайшим астрономам, но его роль была исключительной уже потому, что он произвел поистине революционный переворот, положив начало инструментальной астрономии в целом. Сам Галилей понимал важность сделанных им астрономических открытий. Он описал свои наблюдения в сочинении, вышедшем в 1610 под гордым названием «Звездный вестник».

Афоризмы

 Я думаю, нет большей ненависти в мире, чем ненависть невежд к знанию.

 Я считаю Землю особенно достойной удивления.

 … человеческий разум познаёт некоторые истины столь совершенно и с такой достоверностью, какую имеет сама природа.

10 класс представляет

ИСААК  НЬЮТОН

Годы жизни: 1643 - 1727

Английский учёный, заложивший основы  естествознания,  

создатель классической физики.

Работал в области  механики,  оптики, астрономии, математики.

Вклад в развитие физики

Разработал дифференциальное и интегральное исчисление.

Сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения. Объяснил природы движения Луны. Расчётным путем определил форму Земли.

Установил закон сопротивления и основной закон внутреннего трения в жидкостях и газах,  вывел формулу для скорости и распространения волн. Создал  труд   «Математические начала натуральной философии», содержащий основные понятия и аксиомы классической механики, в частности масса, количество движения, сила, ускорение центростремительная сила, и три закона движения - закон движения, закон инерции.  Создал механическую  карту мира, которая длительное время господствовала в науке.  Провёл опыты по разложению  белого света на семь цветов, тем самым доказав его сложность, открыл хроматическую аберрацию.  Исследовал дисперсию света.  Создал корпускулярную теорию света. Пытаясь избежать аберрации в телескопах, сконструировал  телескоп-рефлектор оригинальной системы – зеркальный. Исследовал интерференцию и дифракцию света, изучая цвета тонких пластинок. Открыл так называемые кольца Ньютона. Высказал мысль о периодичности светового процесса.  Пытался объяснить двойное лучепреломление и близко подошёл к открытию поляризации.

Оптика. Когда в Англии свирепствовала эпидемия чумы, Ньютон  решил временно поселиться в Вулсторпе. Именно там он начал активно заниматься оптикой; поиски способов устранения хроматической аберрации в линзовых телескопах привели Ньютона к исследованиям того, что теперь называется дисперсией, т. е. зависимости показателя преломления от частоты. Многие из проведенных им экспериментов (а их насчитывается более тысячи) стали классическими и повторяются и сегодня в школах и институтах. Лейтмотивом всех исследований было стремление понять физическую природу света. Сначала Ньютон склонялся к мысли о том, что свет — это волны во всепроникающем эфире, но позже он отказался от этой идеи, решив, что сопротивление со стороны эфира должно было бы заметным образом тормозить движение небесных тел. Эти доводы привели Ньютона к представлению, что свет — это поток особых частиц, корпускул, вылетающих из источника и движущихся прямолинейно, пока они не встретят препятствия. Корпускулярная модель объясняла не только прямолинейность распространения света, но и закон отражения (упругое отражение), и — правда, не без дополнительного предположения — и закон преломления. Это предположение заключалось в том, что световые корпускулы, подлетая, к поверхности воды, например, должны притягиваться ею и потому испытывать ускорение. По этой теории скорость света в воде должна быть больше, чем в воздухе (что вступило в противоречие с более поздними экспериментальными данными).

Законы механики. На формирование корпускулярных представлений о свете явным образом повлияло, что в это время уже, в основном, завершилась работа, которой суждено было стать основным великим итогом трудов Ньютона — создание единой, основанной на сформулированных им законах механики физической картины Мира. В основе этой картины лежало представление о материальных точках — физически бесконечно малых частицах материи и о законах, управляющих их движением. Именно четкая формулировка этих законов и придала механике Ньютона полноту и законченность. Первый из этих законов был, фактически, определением инерциальных систем отсчета: именно в таких системах не испытывающие никаких воздействий материальные точки движутся равномерно и прямолинейно. Второй закон механики играет центральную роль. Он гласит, что изменение количества, движения (произведения массы на скорость) за единицу времени равно силе, действующей на материальную точку. Масса каждой из этих точек является неизменной величиной; вообще все эти точки «не истираются», по выражению Ньютона, каждая из них вечна, т. е. не может ни возникать, ни уничтожаться. Материальные точки взаимодействуют, и количественной мерой воздействия на каждую из них и является сила. Задача выяснения того, каковы эти силы, является корневой проблемой механики. Наконец, третий закон -  закон «равенства действия и противодействия» объяснял, почему полный импульс любого тела, не испытывающего внешних воздействий, остается неизменным, как бы ни взаимодействовали между собой его составные части.

Закон всемирного тяготения. Поставив проблему изучения различных сил, Ньютон сам же дал первый блистательный пример ее решения, сформулировав закон всемирного тяготения: сила гравитационного притяжения между телами, размеры которых значительно меньше расстояния между ними, прямо пропорциональна их массам, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль соединяющей их прямой. Закон всемирного тяготения позволил Ньютону дать количественное объяснение движению планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, понять природу морских приливов. Это не могло не произвести огромного впечатления на умы исследователей. Программа единого механического описания всех явлений природы — и «земных», и «небесных» на долгие годы утвердилась в физике.

Лукасовская кафедра в Кембридже. В 1668 Ньютон вернулся в Кембридж и вскоре он получил Лукасовскую кафедру математики. Эту кафедру до него занимал его учитель И. Барроу, который уступил кафедру своему любимому ученику, чтобы материально обеспечить его. К тому времени Ньютон уже был автором бинома и создателем (одновременно с Лейбницем, но независимо от него) метода флюксий — того, что ныне называется дифференциальным и интегральным исчислением. Вообще, то был плодотворнейший период в творчестве Ньютона: за семь лет, с 1660 по 1667 сформировались его основные идеи, включая идею закона всемирного тяготения. Не ограничиваясь одними лишь теоретическими исследованиями, он в эти же годы сконструировал, и начал создавать телескоп- рефлектор (отражательный). Эта работа привела к открытию того, что позже получило название интерференционных «линий равной толщины». (Ньютон, поняв, что здесь проявляется «гашение света светом», не вписывавшееся в корпускулярную модель, пытался преодолеть возникавшие здесь трудности, введя предположение, что корпускулы в свете движутся волнами — «приливами»). Второй из изготовленных телескопов (улучшенный) послужил поводом для представления Ньютона в члены Лондонского королевского общества.

Афоризмы 

 Не должно принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений.

… самым лучшим и надёжным методом в исследовании природы служит прежде всего открытие и установление опытами свойств этих явлений …

  Природа неистощима в своих выдумках.

 Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей.

11 класс представляет

АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН

Годы жизни:  1879-1955

Физик-теоретик, один из основателей современной физики.

Области деятельности: механика, оптика, термодинамика.

Вклад в развитие физики

 Создал частную (1905 г.) и общую (1907 г.) теории относительности.  Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905 г.), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал (1917 г.) индуцированное излучение.  Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую статистику Базе – Эйнштейна.  С 1933 г. работал над проблемами космологии и единой теории поля.

Броуновское движение.  Статья  «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из молекулярно-кинетической теории», вышедшая в 1905, –  была посвящена теории броуновского движения. Это явление (непрерывное беспорядочное зигзагообразное движение частичек цветочной пыльцы в жидкости), открытое в 1827 английским ботаником Р. Броуном, уже получило тогда статистическое объяснение, но теория Эйнштейна (который не знал предшествующих работ по броуновскому движению) имела законченную форму и открывала возможности количественных экспериментальных исследований. В 1908 эксперименты Ж. Б. Перрена полностью подтвердили теорию Эйнштейна, что сыграло важную роль для окончательного становления молекулярно-кинетических представлений.

Кванты и фотоэффект.  В  1905 году работа Эйнштейна — «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света». За пять лет до этого М. Планк показал, что спектральный состав излучения, испускаемого горячими телами, находит объяснение, если принять, что процесс излучения дискретен, то есть свет испускается не непрерывно, а дискретными порциями определенной энергии. Эйнштейн выдвинул предположение, что и поглощение света происходит теми же порциями и что вообще «однородный свет состоит из зерен энергии (световых квантов)... несущихся в пустом пространстве со скоростью света». Эта революционная идея позволила Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта, в частности, факт существования «красной границы», то есть той минимальной частоты, ниже которой выбивания светом электронов из вещества вообще не происходит. Идея квантов была применена Эйнштейном и к объяснению других явлений, например, флуоресценции, фотоионизации, загадочных вариаций удельной теплоемкости твердых тел, которые не могла описать классическая теория. Работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории света, были удостоены в 1921 Нобелевской премии.

Частная (специальная) теория относительности. Наибольшую известность Эйнштейну все же принесла теория относительности, изложенная им впервые в 1905, в статье «К электродинамике движущихся тел». Уже в юности Эйнштейн пытался понять, что увидел бы наблюдатель, если бы бросился со скоростью света вдогонку за световой волной. Теперь Эйнштейн решительно отверг концепцию эфира, что позволило рассматривать принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не только ограниченный рамками механики. Эйнштейн выдвинул удивительный и на первый взгляд парадоксальный постулат, что скорость света для всех наблюдателей, как бы они ни двигались, одинакова. Этот постулат (при выполнении некоторых дополнительных условий) приводит к полученным ранее Х. Лоренцем формулам для преобразований координат и времени при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую, движущуюся относительно первой. Но Лоренц рассматривал эти преобразования как вспомогательные, или фиктивные, не имеющие непосредственного отношения к реальному пространству и времени. Эйнштейн понял реальность этих преобразований, в частности, реальность относительности одновременности. Таким образом, принцип относительности, установленный для механики еще Галилеем, был распространен на электродинамику и другие области физики.

Афоризмы

• Математика – единственный метод,

позволяющий провести самого себя за нос.

• Цель учёного состоит в том, чтобы дать логически непротиворечивое описание природы. Логика для него означает то же самое,

что законы пропорции и перспективы для художника.

• Целью всей деятельности интеллекта является превращение

некоторого «чуда» в нечто постигаемое …

• Творения интеллекта переживают шумную суету поколений и

на протяжении веков озаряют мир светом и теплом.

   Истина – это то, что выдерживает проверку опытом.

• Сам факт познаваемости мира представляется мне чудом.

Литература: Лихтенштейн Е.С. Слово о науке. Москва: Знание, 1978.

Электронные носители: CD. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия. 2001.