Конспекты уроков Физика, 7 класс

Великий английский физик-экспериментатор Эрнст Резерфорд как-то пошутил: «Есть только две науки – физика и коллекционирование марок». В ходе этого урока вы узнаете, почему именно физику Резерфорд выделил среди всех других наук, что она изучает, познакомитесь с первыми физическими понятиями: вещество, тело, явление.

  Введение

Добрый день! Взгляните на эту картину (см. рис. 1).

Рис. 1. «Золотая осень»

Художник восхитился пейзажем, прочувствовал разнообразие оттенков и передал его на холсте. Он передал впечатление и рад этому. Физик изучает природу вне впечатлений. Он задает вопрос: почему на картину падает белый свет, а получается такое разнообразие цветов? Оказывается, белый свет содержит в себе все цвета, и краска выглядит желтой, потому что из этой «смеси» она отражает только свет желтого оттенка (см. рис. 2).

Законы природы не зависят от нашей мысли о них. Какое имя ни выкрикнем в горах, эхо услышим в любом случае. Как бы нам ни хотелось, ложка в горячем чае нагревается. Что бы мы ни думали о земном притяжении, а капли с крыши падают вниз. 

Задача физики – выявить закономерности в различных процессах и предсказать их ход в разных условиях.

Физика изучает множество разнообразных явлений, и, чтобы в них не запутаться, их можно условно разделить на несколько разделов.

 Раздел «Механика»

На механике мы будем изучать движение и взаимодействие тел. Мы узнаем, почему тяжелый железный корабль плавает, хотя обычный кусок железа тонет. Дело в том, что корабль не сплошной, в нем есть пустота, и из-за этого он легче, чем вода такого же объема (см. рис. 2).

Рис. 2. «Потому и не тонет»          Рис. 3. «Падение» Луны

Почему Луна не падает на Землю? На самом деле она все время падает, только при этом еще и движется в сторону (см. рис. 3).

А так как Земля круглая, то поверхность Земли как бы уходит из-под Луны, и она никак не упадет.

Как ударить по мячу, чтобы он попал в ворота? Важно не только то, как сильно ударить по мячу, но и куда направить удар

В этих и многих других вопросах мы разберемся.

 Раздел «Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика»

Следующий раздел – молекулярно-кинетическая теория и термодинамика. В этом разделе мы рассмотрим теорию, что вещества состоят из молекул, и это даст нам ответы на многие вопросы. Например, газ давит на стенки сосуда из-за того, что о них ударяется огромное количество хаотически движущихся молекул газа

Мы узнаем, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Как можно заставить едва теплую воду закипеть? Оказывается, при пониженном давлении вода закипает при температурах ниже ста градусов, поэтому в горах у альпинистов возникают проблемы с приготовлением еды.

 Раздел «Электричество и магнетизм»

В разделе «Электричество и магнетизм» мы изучим, как работает электродвигатель.

Для нас не будет загадкой, откуда берется электроэнергия, как она попадает в наши дома и как превращается в свет лампочек и мониторов, в тепло электрообогревателей, в движение барабана стиральной машины (см. рис. 17).

Рис. 17. Электроэнергия

 Раздел «Оптика»

В разделе, посвященном оптике, мы изучим, почему мы видим лунную дорожку на поверхности реки – это из-за того, что лунный свет отражается от поверхности воды (см. рис. 18). И когда на воде рябь, везде на дорожке найдется участок, который отразит свет нам в глаза.

Рис. 18. Отражение света от поверхности воды

Как очки корректируют зрение, почему ложка в стакане с водой кажется изломленной? Дело в том, что при переходе из одной среды в другую, например из воздуха в воду или в стекло очков, луч света меняет направление – преломляется.

Почему мыльный пузырь переливается разными цветами (см. рис. 20) и почему мы не видим тени от пылинок, летающих в воздухе – на эти вопросы мы тоже найдем ответы.

Рис. 20. Мыльный пузырь

 Раздел «Атомная и ядерная физика»

Изучая атомную и ядерную физику, мы узнаем, как работает атомная электростанция (см. рис. 21), что такое радиация (см. рис. 22) и чем она опасна.

Рис. 21. АЭС                            Рис. 22. Обозначение радиации    Рис. 23. Виды радиации

То, что мы называем одним словом – радиация, – на самом деле бывает разных видов. У них отличается и воздействие на организм, и способы защиты (см. рис. 23).

 Физика и другие науки

Важно разделить физику и технологию. Физика изучает общие принципы, как вообще все работает. Технология учит, как сделать конкретное устройство, конечно, используя знания физики. Например, физика изучает, как передается теплота от одного тела к другому, при каких условиях ее можно забрать у холодного тела и передать теплому. А как именно сделать холодильник, какой винт использовать для крепления дверцы и какого размера сделать радиатор – это задача технологии.

Деление физики на разделы условно, как и деление процессов на физические и химические. Например, горение газа в плите – это химический процесс, газ реагирует с кислородом, при этом получается  и вода

Еще при этом выделяется энергия, с помощью которой на плите можно вскипятить воду для чая, а это уже изучают физики. Можно решить задачу, сколько граммов газа израсходуется на трехлитровый чайник воды. Только вдаваться в подробности, какие образовываются вещества, физики уже не будут. Один и тот же процесс изучается с разных сторон, поэтому границы между науками размыты.

Это можно сравнить с определением горы. Увидев острые пики, мы уверенно скажем: это гора.

А вот где именно она начинается и где заканчивается равнина – сказать сложно, в природе граница нигде не очерчена. Как назовем, так и будет, земная поверхность от этого не изменится.

 Физическое тело

Когда мы рассматриваем некоторый физический процесс, мы отбрасываем все, что не важно. Например, яблоко, которое падает с ветки. Это сладкое яблоко, желтое с красным боком и листочком на черенке, но для нас, рассматривающих его падение, это просто круглый твердый объект определенной массы. Такая модель называется физическое тело (см. рис. 27).

Рис. 27. Физическое тело

В физике изучаются физические тела и физические явления, а они с нужной нам точностью соответствуют реальным объектам и процессам.

Многие закономерности, выявленные физиками, вы давно знаете: вода при испарении остывает, поэтому так холодно, если ты только что вылез из воды и не вытерся.

Дверь тяжело открыть, если толкать недалеко от петель. Волосы от пластмассовой расчески электризуются и разлетаются .

Изучая физику, вы взглянете на эти и многие другие явления другими глазами, понимая причины и точнее зная закономерности происходящего.

На данном уроке, тема которого: «Наблюдения и опыты», мы рассмотрим процесс изучения явлений, какие этапы проходит научная теория при формировании, поговорим о понятиях «наблюдение» и «опыт», узнаем об их отличиях. Узнаем, что такое гипотеза, зачем она нужна, а также увидим, как мы подсознательно пользуемся научными методами в повседневной жизни.

 Введение

Вы когда-нибудь наблюдали за тенью солнечным днем? Идут два человека разного роста, и по их теням видно, кто выше. Можно догадаться, что длина тени пропорциональна высоте тела, которое ее отбрасывает (см. рис. 1).

Рис. 1. Длина тени пропорциональна высоте тела

Проверим: если поставить две палки, длина которых отличается в 2 раза, длины их теней будут отличаться тоже в 2 раза (см. рис. 2).

Рис. 2. Эксперимент по проверке пропорциональности длины тени высоте тела

Теперь мы можем найти высоту дома: измерьте тень своего друга и тень дома. Во сколько раз тень дома длиннее тени друга, во столько раз дом выше друга (см. рис. 3).

Рис. 3. Нахождение высоты дома

А потом спросите высоту дома у того, кто знает, и похвалите себя за точность.

А древние греки по тени от Солнца смогли с высокой точностью вычислить радиус Земли!

Этим и занимается физика: исследовать явление, выявить закономерность и применить ее на практике.

Определение радиуса Земли

В науке недостаточно действовать по интуиции. Интуиция помогает построить догадку, объясняющую явление, и которую нужно проверять. Исследования бывают сложнее, чем наше с тенью, и важно разделить способы исследования и осознанно их применять.

Проследим, какая была схема нашего исследования тени. Оно началось с наблюдения: мы смотрели на тени людей. На основе наблюдений мы сделали предположение (гипотезу), что длина тени пропорциональна высоте. Ее мы проверили на опыте: измеряли тени от палок известных длин. Она подтвердилась, и выявленную закономерность мы применили на практике, узнав высоту дома.

Теперь рассмотрим подробнее: изучение провоцируется наблюдением. Что-то происходит само собой, а мы это наблюдаем и замечаем.

Значение слова «гипотеза»

Затем мы формулируем гипотезу – это предположение или догадка, которую мы делаем на основе наблюдений и которую следует проверить. В примере с тенями гипотеза состояла в том, что длина тени пропорциональна высоте предмета.

Чтобы проверить гипотезу, применяем следующий метод: ставим опыт или эксперимент. При наблюдении может возникнуть иллюзия. Например, нам кажется, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие (см. рис. 8).

Рис. 8. Представление, что более тяжелые тела падают быстрее, ошибочно

Они действительно падают по-разному из-за сопротивления воздуха (см. рис. 9), но трудно представить, чтобы даже в безвоздушном пространстве перо падало так же, как гиря.

Рис. 9. Действие сопротивления воздуха

Чтобы узнать, нужно проверить, провести опыт, и избавиться от иллюзий личного восприятия.

Гипотеза, которую нельзя проверить

 Наблюдение

Наблюдение ведется со стороны, а во время опыта мы, наоборот, сами создаем условия, при которых будет происходить явление. Чтобы изучать конкретное явление и находить зависимость, нужно отбросить всё лишнее, на что можно не обращать внимания в эксперименте. Это называется построить модель. Например, мы не обращаем внимания на то, что днем солнце высоко над горизонтом, а вечером низко: в опыте мы проводим измерения на протяжении короткого времени, и движением солнца на небосводе пренебрегаем.

 Опыт

Опыт без гипотезы не имеет смысла: когда мы ставим опыт, мы должны понимать, чего мы хотим добиться, каких результатов можно ожидать и что они будут означать: подтверждение гипотезы или опровержение.

Примеры изучения явлений в повседневной жизни

Почему телефон на одном и том же заряде работает разное время?

Когда мы провели опыт и сделали выводы, мы можем применить полученные знания – сделать важный переход от знания к его применению.

 Применение

В механике люди перешли от исследования полета тела, брошенного под углом к горизонту (см. рис. 14), к созданию артиллерийских орудий.

Рис. 14. Тело, брошенное под углом к горизонту

Еще пример. Люди перешли от прыгающей крышки кипящего чайника к паровой машине: в обоих случаях пар заставляет что-то двигаться, и в случае с машиной мы извлекли из этого пользу (см. рис. 15).

Рис. 15. Тепловоз

Перешли от исследования нагревания тел к борьбе с глобальным потеплением (см. рис. 16).

Рис. 16. Работающие заводы

В геометрической оптике исследуем, как свет меняет направление на границе двух сред (см. рис. 17), чтобы затем направить его так, как нам нужно: на матрицу фотоаппарата, в близорукий или дальнозоркий глаз.

Рис. 17. Изменение направления света на разделе двух сред

Согласно легенде, Архимед сумел направить солнечные лучи на вражеские корабли так, что они загорелись.

Исследуя звук, заметили, что он имеет конечную скорость распространения в воздухе – около 340 м/с. Зная это, можно определить расстояние до грозового разряда (см. рис. 18).

Рис. 18. Исследование расстояние до грозы

Если мы услышали гром через 3 секунды после вспышки молнии, разряд произошел на расстоянии . По такому же принципу работает аппарат УЗИ: посылается ультразвуковой сигнал и засекается время, через которое он отразится от внутреннего органа и вернется к датчику.

В физике наблюдали за почернением фотопленки под действием рентгеновских лучей (см. рис. 19).

Рис. 19. Влияние рентгеновских лучей

Причем эти лучи хорошо проходят через мягкие ткани организма и плохо проходят через костную ткань – по этому принципу вам делают рентгеновские снимки.

Схема «наблюдение – гипотеза – модель – опыт» не единственно возможная. Например, в астрономии наблюдение – основной метод исследований. Мы же не можем расставить звезды, как нам нужно, и посмотреть, что будет. В таком виде опыт невозможен.

Обратите внимание, как получилось с открытием законов Кеплера, по которым движутся планеты. Астроном Тихо Браге проводил систематические наблюдения за движением планет, собрав большой массив данных об этом движении. Иоганн Кеплер на основании собранных данных вывел закон движения планет. И для проверки закона Кеплер мог воспользоваться снова результатами наблюдений Браге.

Еще один пример – исследования в области экологии Земли. Важный вопрос: выживет ли человечество при таком воздействии на окружающий мир? Прямо проверить это нельзя, но можно изучать модели: изолированные сообщества, островитян, сравнивать их цивилизации.

Новая гипотеза может возникнуть при проведении опыта. Когда стали создавать и испытывать всё более мощные пушки, заметили, что снаряд летит намного дальше, чем предсказывали расчеты. Это происходит из-за того, что снаряды покидают плотные слои атмосферы и там летят почти без сопротивления воздуха. Эксперимент вышел за пределы модели, в которой воздух считали однородным, потребовалась новая модель и новые эксперименты.

Почему чайник закипает за разное время?

Рассмотренные методы – это и есть наши инструменты для исследования физических явлений.

На данном уроке, тема которого: «Измерение физических величин», мы поговорим с вами о том, как проводить измерения, для чего нужны единицы измерения и почему люди пришли к стандартной системе единиц измерения.

  Введение

Представьте, что вы стоите перед домом. Скажите, насколько он высокий? Если два человека стоят перед этим домом, то объяснять долго не нужно.

Если этот же вопрос задаст вам друг по телефону, то можно сказать, например, 5 этажей, и станет понятно. Если спрашивает инженер-строитель, ему нужно знать точно, например 15 с половиной метров.

метры для всех одни, и очень важно, чтобы другой инженер четко понимал, о какой высоте речь. Сегодня мы разберемся, как проводить измерения.

Измерив величину, мы получаем о ней представление. Измерив комнату, мы по телефону заказываем мебель нужного размера, не боясь, что что-то не совпадёт.

 Что такое измерение? Измерение – это по сути сравнение. Мы выбираем что-то нам известное, например, в случае с домом мы выбрали этажи, и посмотрели, сколько раз высота одного этажа поместится в высоте дома.

Другими словами, сравнили, во сколько раз высота дома выше высоты одного этажа, получилось в 5 раз. И хоть деревья этажей не имеют, их тоже можно измерить таким способом: дерево высотой с трехэтажный дом.

Можно ли измерять, не сравнивая?

Как измерить расстояние от школы к дому? Для этого вы можете посчитать, сколько шагов вы делаете по этому пути. Например, 150 шагов. Длину вашего шага можно представить приблизительно, поэтому посторонний человек будет иметь лишь общее представление о расстоянии до школы.

Зато ваша мама хорошо знает ваш шаг, поэтому она точно представит, сколько это 150 шагов, и даже скажет, за какое время вы их пройдете.

Мы измерили высоту дома в этажах, расстояние до школы в шагах... А можно измерить эти длины «шагами» большого и указательного пальцев: расстояние до школы так измерять неудобно, но длину стола – легко. Можно мобильным телефоном, можно веревкой, посчитав, сколько раз они поместятся на отрезке, который мы измеряем. Чем еще? Да чем угодно! Вспомните, как герои известного мультфильма измеряли длину удава в попугаях, мартышках и слонятах.

 Проблема измерений. Вот в чем проблема: шаги у всех разные. Поэтому 10 шагов взрослого человека и 10 шагов первоклассника – это разные расстояния, и можно долго спорить, если каждый в своих шагах поставит во дворе футбольные ворота.

Нужна четкая единица измерения или эталон, один для всех, в отличие от шагов. Выбрать можно любой.

 Измерение длины. Так единицей измерения длины выбрали вот такой отрезок и назвали его метр. Он для всех одинаков. Метр не единственный такой эталон, не единственная единица измерения длины. Моряки часто пользуются милей, британцы измеряют длину в дюймах, футах, ярдах, у нас раньше измеряли расстояние в вёрстах. Проблема в том, что если британец измерит свой подоконник и получит 60 дюймов, то только другой британец поймет, какой это подоконник. Современный европеец их не поймет, он измерит длину подоконника в метрах и получит другое значение: полтора метра.

Обратите внимание: подоконник один и тот же, длина его одна и та же, а цифры разные – потому что разные единицы измерения. Возраст тоже можно определить как 10 лет, или 120 месяцев, или около 520 недель, но это будет один и тот же возраст одного и того же человека.

В науке, которая должна быть понятна всем, единицы измерения должны быть одни для всех, и единицей измерения длины был выбран метр. Почему именно метр? Просто потому, что нужно было выбрать что-то одно, и выбрали ту единицу измерения, которая привычна большинству людей.

Если мы сталкиваемся с непривычными для нас единицами измерения, мы переводим их в то, что мы точно знаем. Например, одна гиря весит два пуда, а вторая – 30 кг. Какая тяжелее? Конечно, если знать, что один пуд – это 16 кг, то становится просто: первая гиря весит 32 кг и она тяжелее второй.

 Измерение времени. На примере длины мы разобрались, что значит измерять. Как измерить другие величины?

Точно так же: выбрать меру и сравнить с ней то, что измеряем. Как измерить время, например длительность одного урока? Длину мы измеряли метрами, время метрами не измеришь. Нужно выбрать меру времени. Например, длительность одного вдоха-выдоха. Или одно кукование кукушки. Или одну минуту. И если во вдохах или в кукованиях длительность урока получится приблизительно 1000, то в минутах – точно 45.

 Измерение массы. Каждый измерял еще одну физическую величину – массу.

Ее ежеминутно измеряют в магазинах, чтобы точно знать, сколько товара было продано. Свою массу с помощью весов измерял, наверное, каждый. В каких единицах ее измерять? Ни в метрах, ни в секундах массу не измеришь. Нужно выбрать для нее свой эталон. Так и сделали, взяв что-то тяжелое и договорившись, что с этим мы теперь будем сравнивать массы других предметов. А единицу измерения назвали килограммом.

 Производные единицы измерения. Понятно, что длину не измеришь в секундах или килограммах, а время – в метрах. Эти три единицы измерения независимы.

Единицу измерения площади уже можно связать с единицей измерения длины: взять квадрат один на один метр и измерять площадь в таких квадратах.

То же с объемом: берем куб с ребром определенной длины и измеряем объем в объемах такого куба.

Как измерить скорость движения? Скорость – это путь, который проходит тело за некоторый отрезок времени, то есть сколько метров проходит тело за сколько секунд. Единица измерения скорости – метр в секунду – выражается через единицы длины и времени.

Как сказано выше, если для одной величины будет много единиц измерения, это приведет к путанице. Между собой морякам никто не запретит использовать мили, а британцам – дюймы, и они прекрасно друг друга поймут. Любому человеку понятнее, что площадь Индийского океана равна 4,3 площадей России, чем цифра 73,6 млн кв. км.

 СИ

В науке нужно для каждой величины выбрать одну единицу измерения и договориться пользоваться ей. Единицы измерения, которыми пользуются в науке, объединены в систему, которая называется Международная система единиц, сокращенно СИ (фр. Le Système International d’Unités, SI). Для длины такой единицей измерения выбран метр. Для времени – секунда. Для массы – килограмм. Такие единицы измерения называют еще системными.

Хороший вопрос: сколько независимых единиц измерения? Достаточно ли килограмма, метра и секунды?

Как измерять электричество? Его мы непосредственно наблюдать не можем, мы его изучаем по взаимодействию зарядов на расстоянии. Расстояние измеряется в метрах, и мера взаимодействия, сила, тоже выражается в килограммах, метрах и секундах (единица силы – 1 ньютон – это такая сила, с которой нужно толкать тело массой 1 кг, чтобы за 1 с его скорость возросла на 1 м/с). Величины, связанные с тепловыми и световыми явлениями, связаны с энергией, которая тоже выражается через кг, м, с. И пока непонятно, возникнет ли необходимость ввести новую независимую единицу измерения, если мы всё изучаем по его проявлениям, взаимодействиям.

Впрочем, величины, описывающие световые, тепловые, электромагнитные явления, хоть и выражаются через массу, длину и время, их единицы измерения для удобства зафиксированы в международной системе единиц. С ними мы подробнее ознакомимся, когда будем изучать явления, с ними связанные.

 Несистемные единицы измерения

Для удобства приходится иногда использовать несистемные единицы измерения. Например, чтобы не говорить о расстоянии между городами 20 000 метров, 150 000 метров, пользуются приставкой кило-, которая обозначает тысячу: 20 км, 150 км. Если мы измеряем размеры небольших тел, часто поучаем результаты 0,03 м или 0,005 м. Для обозначения одной сотой есть приставка санти-, одной тысячной – милли-: 0,03 м – это 3 см, 0,005 м – это 5 мм, а 0,005 с – это 5 мс. С такими обозначениями обращаться удобно, и перейти к системным единицам тоже легко.

  Выводы

Итак, сегодня мы научились измерять физические величины. Измерить величину значит сравнить ее с неким эталоном, единицей измерения. Ее можно выбрать любой, но чтобы не возникало разногласий, в науке используется один набор единиц измерения, входящий в Международную систему единиц (СИ). Единицы измерения массы, длины и времени в СИ – это килограмм, метр и секунда, независимые единицы измерения.

Мудрец говорит своему ученику

– Вот этот глиняный горшок я могу наполнить доверху три раза подряд, ни разу не опустошая.

Ученик не поверил. Тогда мудрец набросал в горшок камней.

– Наполнился? – спросил он.

– Наполнился, – ответил ученик.

После этого поверх камней мудрец насыпал песок.

– Снова наполнился?

 – Снова…

– А теперь смотри, наполнится и в третий раз! – сказал мудрец и залил содержимое горшка водой.

Объяснить происходящее несложно. Между камнями есть промежутки, куда помещаются песчинки, а между песчинками есть промежутки, куда просачивается вода. Но есть ли промежутки между частицами воды? И существуют ли частицы, еще более мелкие, чем частицы воды?

В ходе этого и нескольких последующих уроков вы узнаете,  как «устроено» вещество, познакомитесь с основными свойствами частиц, из которых оно состоит.

  1. Введение

В своей жизни мы достаточно часто сталкиваемся с различными физическими явлениями, и нашего жизненного опыта обычно вполне хватает, чтобы объяснить многое из увиденного. И не только объяснить, но предсказать ход того или иного явления.

Например, каждый из вас может предсказать, что если поместить термометр в сосуд с горячей водой, то уровень ртути в термометре поднимется. Если положить кусочек льда в кипящую воду, то лед расплавится. Если развязать завязочки воздушного шара, то воздух выйдет из него.

А легко ли вам будет ответить, например, на вопрос: одинаково ли поведет себя капля подсолнечного масла, если поместить ее на поверхность стола и на поверхность воды?

Или, например, вы собрались построить модель самолета или аэроплана и выбираете материал для его постройки. Какими свойствами должен будет обладать выбранный материал?

Подобные вопросы уже вызывают определенные затруднения. Это происходит потому, что нам не хватает сведений о строении веществ. Именно об этом и пойдет сегодня речь.

 2. Вещество состоит из частиц

Поставим ряд опытов, чтобы понять, какое же строение имеют различные вещества.

Возьмем кусочек мела. Можно ли его разделить на части? Да, безусловно, можно. А еще на более мелкие части? Можно. Достаточно провести по нему пальцем, и на пальце останется след. Это частицы мела.

В этом сосуде подкрашенная жидкость. Можно ли разделить ее на более мелкие порции? Возьмем второй стакан и отольем немного жидкости. Что находится в стакане? Частицы жидкости. А можно ли жидкость разделить на более мелкие порции? Можно. Возьмем еще один стакан и отольём туда еще часть жидкости. Наконец, жидкость можно разделить на необычайно маленькие порции, распыляя ее из пульверизатора.

Из чего же состоит вещество? Можно сделать вывод, что любое вещество состоит из частиц. Из последующих опытов мы узнаем, каков характер движения этих частиц и их расположение.

 3. Между частицами есть промежутки

Надутый воздушный шарик, если приложить усилия, можно заметно сжать. При этом число частиц в шарике остается тем же самым, но форма и объем шарика изменяются.

Можно взять самую обыкновенную резинку и, приложив усилия,  растянуть ее. При этом снова изменяются и форма, и размер резинки, но количество частиц и в этом случае остается прежним.

В первом случае мы сжимали предмет, во втором случае растягивали его. Из этих опытов можно сделать вывод, что между частицами вещества есть промежутки.

Проведем еще один опыт, наглядно доказывающий, что это действительно так. Возьмем медный шарик, который в обычных условиях проходит через кольцо. Если же этот шарик нагреть, то промежутки между частицами должны измениться. Через некоторое время, когда шарик нагреется, попробуем вновь поместить его в кольцо. Мы увидим, что шарик застревает в кольце. (анимация)

Можно сделать вывод о том, что объем шарика увеличился. Это доказывает, что промежутки между частицами могут изменяться, увеличиваться или уменьшаться.

На этом принципе основано действие самого обыкновенного термометра, столбик которого состоит из подкрашенного спиртового раствора. При повышении температуры раствор начинает увеличиваться в объеме, промежутки между частицами увеличиваются, и столбик движется вверх, показывая все более высокую температуру.

 4. Почему мы не видим частиц, из которых состоят вещества?

Мы с вами видим различные предметы – это и стол, и доска, и стеклянный сосуд. Мы утверждаем, что все они состоят из частиц, но почему же мы не видим эти частицы?

Чтобы понять это, проведем следующий эксперимент. Возьмем подкрашенную жидкость (например, обыкновенные чернила) и перенесем в сосуд с водой только лишь небольшое количество этой жидкости (достаточно одной капли чернил). Мы увидим, что небольшая часть частиц красителя, входящего в состав чернил, попав в воду, окрасила всю воду целиком. Попробуем повторить этот эксперимент. Снова перельем небольшую часть подкрашенной воды в следующий сосуд с чистой водой. Теперь уже количество частиц красителя, попавших в третий сосуд, стало во много раз меньше, чем было в капле чернил. Но даже их достаточно, чтобы весь объем воды оказался окрашенным. Значит, частицы, из которых состоят вещества (в нашем примере это частицы красителя) очень малы, а их количество огромно.

5. Выводы

Итак, мы пришли к следующим важным выводам:

1) все вещества состоят из частиц;

2) между частицами есть промежутки;

3) размеры частиц очень малы, а их количество в веществе огромно.

Но теперь перед нами возникает новый вопрос: а можно ли делить вещество на частицы до бесконечности? Ответ на него будет темой следующего занятия.

В русском языке свыше сотни тысяч слов. Но все эти слова образуются сочетаниями всего 33 различных букв. В ходе этого урока вы узнаете,  что, подобно тому, как из букв образуются слова, миллионы различных веществ образуются сочетаниями приблизительно сотни видов «кирпичиков». Эти сочетания образуют наименьшие частицы вещества, которые называются молекулами, а «кирпичики», из которых состоят молекулы, называются атомами.

 Можно ли делить вещество на части до бесконечности?

Мы знаем, что все вещества состоят из частиц. Эти частицы непрерывно движутся, между ними есть промежутки, а сами частицы очень малы.

Вспомним опыт из предыдущего занятия. Мы взяли раствор красителя, перенесли в сосуд небольшую его долю и долили сосуд чистой водой. Весь объем жидкости в сосуде окрасился, но окраска стала слабее. Из этого сосуда мы перелили часть подкрашенной жидкости в следующий сосуд и опять долили чистой водой. И вновь весь объем жидкости оказался окрашенным.

  Из данного опыта мы можем сделать вывод, что при каждом последующем разделении раствора количество частиц красителя в растворе становится все меньше и меньше. И тогда напрашивается вопрос: можно ли делить вещество (в нашем случае краситель) на части до бесконечности?

 Что такое молекула

Ответ на поставленный нами вопрос предложил древнегреческий ученый Демокрит, живший в V веке до нашей эры.

Демокрит утверждал, что все вещества состоят из частиц. Самая мельчайшая частичка воды – молекула воды. Все молекулы воды абсолютно одинаковые. Самая мельчайшая частица сахара – молекула сахара. Все молекулы сахара также одинаковые. Их строение таково, что сахар на вкус сладкий. А строение молекул воды таково, что чистая вода сладкой не кажется. Сладкий вкус – одно из многих химических свойств молекул сахара.

Молекулой называется мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства.

Все молекулы одного вещества одинаковы, молекулы разных веществ различны.

Размеры молекул

Кусочек сахара можно разломить на очень маленькие частички. Капля бензина или масла может растекаться по поверхности жидкости на очень большие площади. Толщина пленки при этом будет в несколько тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. И даже мельчайшая частица сахара, и даже небольшой участок масляной пленки на поверхности воды будут содержать не одну, а огромное количество молекул.

 Молекулы состоят из атомов

Молекулы очень малы. Но даже они могут разделиться на еще более мелкие составные части. Они называются атомы. Слово «атом» ввел в употребление Демокрит. В переводе на русский язык оно означает «неделимый». Атомы – это «кирпичики», из которых строятся молекулы любого вещества. Различных сортов атомов около сотни. Каждый сорт атомов имеет свое общепринятое обозначение из одной или двух латинских букв.

Рис. 3. Каждый сорт атомов имеет свое название и принятое во всем мире обозначение.

Атомы, соединяясь друг с другом, образуют молекулы. Так, если взять два атома водорода (обозначаются латинской буквой H) и один атом кислорода (обозначается буквой O), то при соединении этих атомов получится молекула воды. Ее химическое обозначение (химическую формулу), записывают так: H2O.

  Как увидеть атомы?

Все тела представляются нам сплошными. Это объясняется тем, что молекулы и тем более составляющие их атомы очень малы. И все же ученые придумали очень сложные приборы, позволяющие увидеть молекулы вещества и даже отдельные атомы. Одно из таких сложнейших устройств называется электронный микроскоп. 

  Заключение

Атомы – очень мелкие частицы. Но и они, несмотря на название, оказываются делимы. Атомы тоже состоят из еще более мелких частиц (удивительно, что этих частиц всего три сорта – электроны, протоны, нейтроны). Об их существовании, конечно, не было известно Демокриту. О внутреннем строении атома физики узнали только в начале ХХ столетия, а вам предстоит познакомиться в старшей школе.

В заключение урока уместно привести одну правдивую историю.

Корреспондент некой американской газеты спросил знаменитого физика Ричарда Фейнмана: «Господин Фейнман, если бы вдруг выяснилось, что в результате катастрофы все знания человечества должны погибнуть и Вам необходимо в одной фразе передать будущим поколениям самое ценное из них, то что бы Вы сказали потомкам?»

Ученый ответил так: «Безусловно, это была бы атомистическая гипотеза: весь мир состоит из мельчайших частиц, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом».

Есть два типа сущностей. Один тип – это предметы, тела, которые можно потрогать и посмотреть (пусть даже в микроскоп). Они обладают массой и состоят из вещества. Второй тип – это то, что мы ввели как модель: энергия, температура, гравитационное поле... Они характеризуют состояние тел и их взаимодействие. Когда сталкиваются два шарика, мы говорим, что между ними передалась энергия, но взять немного энергии и подержать в руках мы не сможем. Мы чувствуем притяжение Земли, гравитацию. Гравитационное поле – это модель, описывающая взаимодействие массивных тел.

Есть вещество, например вода, и есть его состояния: вода нагрета, разбита на капли, замерзла, движется в реке или падает в виде снежинок  Но вода отличается от бензина, железа или кислорода, это разные вещества.

Из чего состоит вещество? Что будет, если взять стакан воды, лист бумаги, кусочек сахара – да что угодно – и разделить пополам, и еще раз пополам, и еще? Кто-то, может быть, пытался взять бумажку и разорвать ее как можно мельче. Есть ли предел? Оказывается, есть. Если мы дойдем до этой предельной частицы и разделим ее еще раз, то потеряются свойства вещества.                                  Деление вещества на частицы. Молекулы и атомы

Рассмотрим на примере воды. Один грамм воды можно разделить так, что получится  одинаковых частиц, которые еще будут обладать свойствами воды. Это будет предел. Эти частицы называются молекулы: если мы разделим и их, это будет уже не вода.  Мы разделили один грамм на  частей, это многие миллиарды миллиардов ( частиц), представьте, какие это маленькие частички! Поэтому сложно сказать, вода это или нет. Но если мы соединим множество таких частиц, получим воду. Значит, свойства воды сохраняются. Вода, помимо прочих продуктов горения, образовывается при сжигании многих веществ: от бензина и газа до древесины. В водородном двигателе выделяется только вода. Она не такая, как мы привыкли видеть под краном, она выделяется в виде отдельных молекул, но это вода.

Если же мы разделим и эти предельные частицы, молекулы (см. рис. 2), то свойства воды не сохранятся.

Мы получим атомы химических элементов: для воды – это атом кислорода и два атома водорода (см. рис. 3).

Атомы можно сравнить с буквами, из которых по своим правилам можно собрать бесконечное число слов – молекул. Так, из атомов кислорода и водорода можно сложить молекулы кислорода и водорода (см. рис. 4), можно – молекулы воды или перекиси водорода.

Если взять атомы других элементов, можно собрать множество других молекул, даже таких, которые до этого не существовали в природе. Такие вещества называются синтетическими (см. рис. 5).

Рис. 5. Синтетические вещества

Как из атомов складываются молекулы разных веществ – это изучает химия.  Взаимодействие молекул

Молекулы пребывают в постоянном хаотическом движении – это удивительно (см. рис. 6).

Давайте сравним их с бильярдными шарами. Если привести шары в движение на бильярдном столе, они рано или поздно остановятся. Но представьте, что стол и его борта тоже состоят из таких же шаров, которые пребывают в движении – конечно, наш шар не остановится (см. рис. 7).

Поэтому на уровне молекул движение не прекращается. Рядом всегда будут другие, движущиеся молекулы, они «растолкают» неподвижные. Избежать этого, изолировать систему нельзя потому, что все вещества состоят из молекул, которые не прекращают движение.

Эта модель вещества как состоящего из подвижных молекул объясняет ряд физических явлений. Молекулы движутся, перемешиваются, молекулы одного вещества проникают между молекулами другого – явление диффузии (см.

Молекулы взаимодействуют между собой, и это определяет свойства веществ. Причем они взаимодействуют на разных расстояниях по-разному. На малых расстояниях отталкиваются (см. рис. 9).

На больших – притягиваются (см. рис. 10), причем на некотором расстоянии притяжение начинает ослабевать, и взаимодействие прекращается.

У хрупких твердых тел молекулы взаимодействуют только на очень малых расстояниях, поэтому разбитую вазу назад не соберешь: нельзя снова привести в контакт все молекулы на месте разлома (см. рис. 11).

У газов молекулы почти не взаимодействуют, не считая моментов столкновений. Их ничто не держит вместе, поэтому газ распространяется по всему предоставленному ему объему

В русском языке свыше сотни тысяч слов. Но все эти слова образуются сочетаниями всего 33 различных букв. В ходе этого урока вы узнаете,  что, подобно тому, как из букв образуются слова, миллионы различных веществ образуются сочетаниями приблизительно сотни видов «кирпичиков». Эти сочетания образуют наименьшие частицы вещества, которые называются молекулами, а «кирпичики», из которых состоят молекулы, называются атомами.

  Можно ли делить вещество на части до бесконечности?

Мы знаем, что все вещества состоят из частиц. Эти частицы непрерывно движутся, между ними есть промежутки, а сами частицы очень малы.

Вспомним опыт из предыдущего занятия. Мы взяли раствор красителя, перенесли в сосуд небольшую его долю и долили сосуд чистой водой. Весь объем жидкости в сосуде окрасился, но окраска стала слабее. Из этого сосуда мы перелили часть подкрашенной жидкости в следующий сосуд и опять долили чистой водой. И вновь весь объем жидкости оказался окрашенным.

Из данного опыта мы можем сделать вывод, что при каждом последующем разделении раствора количество частиц красителя в растворе становится все меньше и меньше. И тогда напрашивается вопрос: можно ли делить вещество (в нашем случае краситель) на части до бесконечности?              Что такое молекула

Ответ на поставленный нами вопрос предложил древнегреческий ученый Демокрит, живший в V веке до нашей эры.

Демокрит утверждал, что все вещества состоят из частиц. Самая мельчайшая частичка воды – молекула воды. Все молекулы воды абсолютно одинаковые. Самая мельчайшая частица сахара – молекула сахара. Все молекулы сахара также одинаковые. Их строение таково, что сахар на вкус сладкий. А строение молекул воды таково, что чистая вода сладкой не кажется. Сладкий вкус – одно из многих химических свойств молекул сахара.

Молекулой называется мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства.

Все молекулы одного вещества одинаковы, молекулы разных веществ различны.

 Размеры молекул Кусочек сахара можно разломить на очень маленькие частички. Капля бензина или масла может растекаться по поверхности жидкости на очень большие площади. Толщина пленки при этом будет в несколько тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. И даже мельчайшая частица сахара, и даже небольшой участок масляной пленки на поверхности воды будут содержать не одну, а огромное количество молекул.

 Молекулы состоят из атомов. Молекулы очень малы. Но даже они могут разделиться на еще более мелкие составные части. Они называются атомы. Слово «атом» ввел в употребление Демокрит. В переводе на русский язык оно означает «неделимый». Атомы – это «кирпичики», из которых строятся молекулы любого вещества. Различных сортов атомов около сотни. Каждый сорт атомов имеет свое общепринятое обозначение из одной или двух латинских букв.

Рис. 3. Каждый сорт атомов имеет свое название и принятое во всем мире обозначение

Атомы, соединяясь друг с другом, образуют молекулы. Так, если взять два атома водорода (обозначаются латинской буквой H) и один атом кислорода (обозначается буквой O), то при соединении этих атомов получится молекула воды. Ее химическое обозначение (химическую формулу), записывают так: H2O.  Как увидеть атомы?

Все тела представляются нам сплошными. Это объясняется тем, что молекулы и тем более составляющие их атомы очень малы. И все же ученые придумали очень сложные приборы, позволяющие увидеть молекулы вещества и даже отдельные атомы. Одно из таких сложнейших устройств называется электронный микроскоп.                                               Заключение

Атомы – очень мелкие частицы. Но и они, несмотря на название, оказываются делимы. Атомы тоже состоят из еще более мелких частиц (удивительно, что этих частиц всего три сорта – электроны, протоны, нейтроны). Об их существовании, конечно, не было известно Демокриту. О внутреннем строении атома физики узнали только в начале ХХ столетия, а вам предстоит познакомиться в старшей школе.

В заключение урока уместно привести одну правдивую историю.

Корреспондент некой американской газеты спросил знаменитого физика Ричарда Фейнмана: «Господин Фейнман, если бы вдруг выяснилось, что в результате катастрофы все знания человечества должны погибнуть и Вам необходимо в одной фразе передать будущим поколениям самое ценное из них, то что бы Вы сказали потомкам?»

Ученый ответил так: «Безусловно, это была бы атомистическая гипотеза: весь мир состоит из мельчайших частиц, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом».

Для того чтобы сахар в чае растворился быстрее, его нужно размешать. Но, оказывается, если этого не делать, то все равно через некоторое время весь сахар растворится, и чай станет сладким. В ходе этого урока вы узнаете, что такое самопроизвольное перемешивание веществ объясняется непрерывным хаотическим движением молекул, а называется такое явление диффузией.

  1. Что такое диффузия?

В нашей повседневной жизни мы иногда не замечаем некоторых физических явлений. Например, кто-то открыл флакон с духами, и мы, даже находясь на большом расстоянии, почувствуем этот запах. Поднимаясь по лестнице к своей квартире, мы можем ощутить запах пищи, приготовленной дома. Мы опускаем в стакан с горячей водой пакетик с заваркой для приготовления чая, и даже не замечаем, как заварка окрашивает всю воду в чашке.

Все перечисленные явления связаны с одним и тем же физическим явлением, которое называется диффузией. Происходит она потому, что молекулы одного и другого вещества взаимно проникают друг между другом.

Диффузия – это самопроизвольное взаимное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого.

В этом определении важным является каждое слово: и самопроизвольное, и взаимное, и проникновение, и молекул.

 2. Опыты, демонстрирующие явление диффузии

Если налить в сосуд раствор медного купороса (голубого цвета), а сверху аккуратно, не допуская перемешивания, налить чистую воду, то можно заметить, что поначалу довольно четкая граница между водой и медным купоросом со временем становится все более размытой. Если продолжать опыт в течение недели, эта граница совершенно исчезнет, и жидкость в сосуде станет равномерно окрашенной. (анимация купороса)

Значительно быстрее происходит процесс диффузии в газах. Возьмем цилиндрический стеклянный сосуд без дна и прикрепим к его внутренней поверхности вертикальные полоски универсальной индикаторной бумаги. Эти полоски обладают способностью изменять свой цвет под действием паров некоторых веществ. Нальем небольшое количество такого вещества на дно чашки и поместим в эту чашку цилиндрический сосуд. Мы увидим, что сначала индикаторные полоски изменят свой цвет в их нижней части, но уже через 10-20 секунд полоски приобретут ярко-синюю окраску по всей длине. Это значит, что воздух и газообразное вещество самопроизвольно перемешались между собой, то есть произошло взаимное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого, значит произошла диффузия.

  3. Влияние температуры на скорость диффузии

Оказывается, на скорость диффузии определенных веществ можно влиять. Чтобы убедиться в этом, возьмем два стакана, один с горячей, а другой с холодной водой. Насыплем в оба стакана одинаковое количество растворимого кофе. В одном из стаканов диффузия пойдет гораздо быстрее. Как подсказывает вам жизненный опыт, диффузия происходит тем быстрее, чем выше температура диффундирующих веществ.

Чем выше температура веществ, тем быстрее происходит диффузия.

4. Диффузия в твердых телах  Может ли происходить диффузия в твердых телах? На первый взгляд – нет. Но опыт дает другой ответ на этот вопрос. Если поверхности двух различных металлов (например, свинца и золота) хорошо отполировать и плотно прижать друг к другу, то взаимное проникновение молекул металлов можно зарегистрировать на глубину около одного миллиметра. Правда, для этого потребуется время в несколько лет.                                                                                                                                                                                                                                                                                   5. Выводы

- Диффузия может происходить в газах, жидкостях и твердых телах, но время, необходимое для протекания диффузии, значительно различается.

 - Скорость диффузии можно увеличить, увеличивая температуру диффундирующих веществ.  

Все тела состоят из молекул. Но почему же тела не распадаются на отдельные молекулы? Все дело в том, что молекулы тела взаимодействуют друг с другом. В ходе этого урока вы узнаете, что именно взаимодействием молекул объясняются многие свойства тел и физические явления.

  1. Как обнаружить взаимодействие молекул?

Вы уже знаете, что все тела состоят из молекул, между молекулами есть промежутки, и все молекулы и атомы, из которых они состоят, непрерывно движутся. Но почему твердые тела или жидкости так трудно сжать,  растянуть, разломать, если между молекулами есть промежутки?

Попробуем разломать несколько твердых тел: кусочек мела, кусочек пластилина, кусочек резинового жгута, пластмассы. Чтобы тело разломалось, нам приходится прилагать некоторое усилие. И в некоторых случаях силы рук для этого не хватает.

В чем причина того, что для разрушения твердого тела приходится прикладывать усилие? Все дело в притяжении, которое существует между молекулами. Молекула притягивает все ближайшие к ней молекулы и сама притягивается к ним.

 2. На каком расстоянии взаимодействие молекул становится заметным?

Если между молекулами существует притяжение, то, наверное, возможно из осколков вновь создать целое тело? С кусочком мела, как бы мы ни старались, сделать это не удастся. А вот кусочки пластилина при сжатии вновь станут одним целым телом.

Если внимательно рассмотреть сколы кусочков мела, то можно увидеть, что они неровные, шероховатые. А значит, при их соединении мы не можем приблизить молекулы на поверхностях двух соединяемых частей так близко, чтобы между ними возникло притяжение.

В отличие от мела, пластилин – материал податливый, и при сжатии кусочков мы располагаем молекулы пластилина достаточно близко друг от друга. Но что означают слова «достаточно близко»? Насколько близко?

Оказывается, что взаимное притяжение молекул начинает заметно проявляться тогда, когда молекулы приближаются друг к другу настолько, что между ними может поместиться только одна такая же по размеру молекула.

 3. Не только притяжение, но и отталкивание                                                                                                             А что будет происходить, если продолжать уменьшать расстояние между молекулами? Жизненный опыт подсказывает нам, что при сжатии твердого тела, при попытке его деформации резко возрастает сила отталкивания между молекулами.

Примеров из повседневной жизни и техники, где ярко проявляется притяжение и отталкивание молекул, можно привести много. Это сжатие рессор в автомобиле, натяжение тетивы лука при стрельбе. Это такие производственные процессы, как штамповка или ковка.

Итак, если молекулы располагаются достаточно близко, то проявляются силы притяжения между ними, но если продолжить сближение молекул, то между ними начинают проявляться силы отталкивания. 

 4. Сцепление свинцовых цилиндров                                                                                                                                         Вот еще одна демонстрация, доказывающая, что между молекулами существует взаимное притяжение. Возьмем два одинаковых свинцовых цилиндра. Вначале их поверхности шероховатые, и если прижать цилиндры основаниями друг к другу, то заметного взаимодействия между ними не произойдет.

Но ситуация изменяется, если поверхности цилиндров обработать с помощью специального инструмента – так называемого струга. Это инструмент, позволяющий заточить торцы цилиндров так, что их поверхности станут очень гладкими, отполированными. Если теперь на некоторое время плотно прижать торцы свинцовых цилиндров друг к другу, то по всей площади соприкосновения расстояние между их поверхностями уменьшится настолько, что «включатся» силы межмолекулярного притяжения. Эти силы достаточны, чтобы безо всякого соединения цилиндры могли удержать значительный груз.

Сцепление свинцовых цилиндров объясняется взаимным притяжением молекул

 5. Явление смачивания.                                                                                                                                                                                                                                                                        Смачивание – это также проявление взаимного притяжения молекул. Возьмем две стеклянных пластинки. Если просто прижать их друг к другу чистыми плоскими поверхностями, а затем попытаться разъединить, то никакого эффекта не будет.

Но если на поверхность одного из стекол нанести несколько капель воды, а потом вновь приложить второе стекло и плотно прижать стекла друг к другу, то отсоединить их друг от друга будет достаточно сложно. И если мы все-таки отсоединим их друг от друга, мы увидим, что обе поверхности стекла – и одного, и второго – оказываются смоченными водой. Это означает, что взаимное притяжение между молекулами стекла и воды больше, чем между самими молекулами воды. (Для демонстрации явления смачивания можно использовать два стекла, на которые поместили несколько капель воды)

Явление смачивания достаточно часто встречается в нашей жизни. Именно благодаря смачиванию мы можем вытирать полотенцем посуду, писать по бумаге чернилами (попробуйте вытереть тарелку полиэтиленовым пакетом или написать что-нибудь на нем авторучкой!). Отсутствие смачивания позволяет водоплавающей птице оставаться сухой в воде даже под проливным дождем.

Древние ученые считали, что всё на свете состоит из воды, земли, воздуха. Оказывается, в чем-то они были правы. Все вещества могут находиться в тех же состояниях, что вода, земля и воздух. Эти состояния называются жидким, твердым и газообразным. На этом уроке вы узнаете, чем отличаются эти состояния друг от друга и чем объясняются эти различия.

  1. Чему учит нас сказка?

Вспомним замечательную детскую сказку о Снегурочке. Когда Снегурочка прыгнула через костер, она растаяла. Ледяная внучка превратилась в лужицу воды, и эта вода очень быстро испарилась.

В этом фрагменте сказки идет речь о трех состояниях вещества: твердом, жидком и газообразном.

 2. Отличительные признаки твердых тел, жидкостей и газов                                                                                           Каждый знает, что изменить форму твердого тела достаточно трудно, будь то металлическое тело, пластмасса или даже пластилин. Даже для изменения формы пластилина нам все равно приходится прикладывать определенное усилие. Можно сказать, что твердые тела сохраняют свою форму и объем.

А что можно сказать о форме и объеме жидкостей? Жидкость, которую мы налили в один из сосудов, приняла форму этого сосуда. Если перелить ее в сосуд другой формы, то жидкость примет форму другого сосуда. Всякий раз жидкость принимает форму того сосуда, куда ее наливают. Можно сделать вывод: жидкость может изменять свою форму, но ее объем сохраняется прежним

Совершенно по-иному ведет себя газ. И форму, и объем тел, состоящих из газа, изменить очень легко. Газ не обладает ни собственной формой, ни собственным объемом. Он принимает форму того сосуда, в который его поместили, и занимает весь предоставленный ему объем. 

 3. Молекулярное строение твердых тел

В чем причина столь разного поведения твердых, жидких тел и газов? Причина кроется в молекулярном строении вещества, а именно в расположении, движении и взаимодействии молекул, из которого вещество состоит.

Молекулы твердого тела упакованы очень близко друг к другу. Их расположение носит строго повторяющийся характер. Из-за того, что молекулы твердого тела расположены очень близко друг к другу, силы взаимного притяжения и отталкивания между ними очень велики. Именно поэтому изменить форму и объем твердого тела очень трудно. Взаимодействием молекул объясняется и характер их движения. Они не могут перемещаться по всему твердому телу, а лишь колеблются каждая вокруг своего положения равновесия. Молекулы твердого тела колеблются хаотично, пытаясь сдвинуться то в одну, то в другую сторону, но везде рядом с ними расположены точно такие же молекулы. Они отталкивают молекулу к положению ее равновесия.

Рис. 5. Расположение м. ТВ. тела Рис. 6. Расп. м. жидкости        Рис. 8. Расположение молекул газа 4. Молекулярное строение жидкостей                                                                                                                            Молекулы в жидкостях тоже расположены достаточно плотно друг к другу, но в их расположении уже нет такого строгого порядка, как у молекул твердого тела. Молекулы жидкостей расположены хаотично. Их движение сравнимо с перескоком. Они словно перепрыгивают от одного положения равновесия к другому, меняясь местами. А между этими перескоками они хаотично колеблются вокруг своих временных положений равновесия.

Именно то, что молекулы жидкостей плотно упакованы, приводит к плохой сжимаемости жидкостей. А свою форму жидкость меняет очень легко, так как молекулы легко смещаются по отношению друг к другу.

Оказывается, обычное стекло – это чрезвычайно густая жидкость. Такие вещества называют аморфными (то есть лишенными формы), поскольку даже при комнатной температуре молекулы стекла не располагаются упорядоченно. Разогретое стекло становится текучим, так как с ростом температуры облегчаются перескоки молекул между временными положениями равновесия. Этим пользуются мастера стекольного дела, изготавливая из стекла предметы самой разнообразной формы.

 5. Молекулярное строение газов

Молекулы газообразных веществ расположены уже на значительных расстояниях друг от друга. Так, расстояния между молекулами воздуха, которым мы с вами дышим, в среднем в 10–20 раз больше, чем размеры самих молекул. Такое удаление молекул друг от друга достаточно для того, чтобы силы притяжения и отталкивания между молекулами ослабли. Поэтому молекулы газа могут свободно передвигаться по всему предоставленному им объему. Именно в этом заключается причина того, что газы не сохраняют ни форму, ни объем.

 6. Заключение

Итак, причина того, что вещество может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях, – различное взаимное расположение, движение и взаимодействие его молекул.

Что позволяет нам судить о том, движется тело или покоится? Если тело изменяет свое положение в пространстве с течением времени, то говорят, что это тело движется. Мы переходим к изучению следующего раздела физики. Он называется взаимодействие тел. Одно из важнейших понятий, относящихся к этому разделу, – механическое движение. Что позволяет нам судить о том, движется тело или покоится? Если тело изменяет свое положение в пространстве с течением времени, то говорят, что это тело движется.

 2. Оказывается, можно одновременно двигаться и покоиться!

Даже поэты обсуждают вопросы физики

Александр Сергеевич Пушкин в одном из своих стихотворений так описывал движение.

Движенья нет! – сказал мудрец брадатый.

Другой смолчал и стал пред ним ходить.

В этом отрывке отражен один очень важный момент, который нужно обязательно учитывать, когда мы рассуждаем, движется тело или покоится. А именно: относительно какого тела происходит или не происходит движение.

Рассмотрим одно и то же явление – движение автомобиля – с точки зрения двух наблюдателей. Если первый наблюдатель находится вне автомобиля, и автомобиль проезжает мимо него, то с точки зрения первого наблюдателя (физики говорят «относительно первого наблюдателя») автомобиль движется. Но если второй наблюдатель находится внутри того же самого автомобиля, например, за рулем, то относительно второго наблюдателя автомобиль находится в состоянии покоя (то есть неподвижен).

Или, например, ученик, стоит в классе у доски. Он движется или покоится? Если не давать никаких уточнений, то оба варианта ответа могут быть правильными. Так происходит потому, что мы не назвали, относительно чего происходит (или не происходит) движение.  Если рассматривать ученика как физическое тело относительно классной доски, то ученик покоится.

Но если вспомнить что тот же ученик находится на планете Земля, а Земля совершает вращательное движение вокруг Солнца, то относительно Солнца ученик движется.

 3. Понятия и величины, описывающие механическое движение                                                                                            Когда тело движется, то постепенно его положение в пространстве относительно других тел меняется.

Тело, относительно которого рассматривается движение, называется телом отсчета.

Можно сказать, что движущееся тело переходит из одних точек пространства в другие. Все эти точки располагаются на линии, у которой есть особое название.

Линия, вдоль которой движется тело, называется траекторией.

Если траектория представляет собой прямую линию, то такое движение тела называют прямолинейным.

Рис. 6. Пример прямолинейного движения тела

Если траектория представляет собой кривую линию, то такое движение называют криволинейным. Например, Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца по криволинейным траекториям.

В повседневной жизни нам довольно часто удается видеть траектории движения различных тел. Это белый след, который оставляет в небе самолет, это след лыж на снегу, это след, который оставляет собака, попавшая лапами в лужу.

Если каким-либо прибором измерить длину траектории, то мы получим новую физическую величину – путь.

Длина траектории называется путем.

Путь обычно обозначают латинской буквой S. В системе СИ путь, как и любая длина, измеряется в метрах. Сокращенно это обозначают так:

Рис. 8. Длина траектории называется путем и измеряется в метрах

Рассмотрим еще один пример механического движения. Два автомобиля движутся относительно наблюдателя, находящегося извне. Пусть автомобили движутся параллельно друг другу. Кроме того, пусть они движутся в одном направлении и с одинаковыми скоростями. Тогда друг относительно друга эти автомобили находятся в состоянии покоя.

.

Рис. 9. Движение с равными скоростями по параллельным траекториям

 4. Полное определение механического движения

Теперь, зная, что

- любое движение есть изменение;

- в случае механического движения изменяется положение тела в пространстве;

- положение тела всегда рассматривается относительно другого тела (наблюдателя);

- для изменения положения необходимо некоторое время,

можно дать следующее определение механического движения.

Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.