Гипермаркет знаний>>Физика>>Физика 7 класс>> Мир, в котором мы живем. Пространство и время

•  Изучая  природу,  исследователи  раз­делили  все  объекты  физического  тирана  тикро-,  макро-  и  мегамир.  Вам  уже знакомы  эти  приставки,  и  вы  можете предположить,  чем  отличаются  эти три  понятия.  Однако  не  стоит  спе­шить с  ответом! Он  не так прост,  как может  показаться на  первый  взгляд.

1.характеризуем структурные уровни физического мира

Вся доступная для наблюдения  часть ма­териального мира, который нас окружает, называется Вселенной.

Рис. 1.28.Диапазон размеров во Вселенной

Мельчайшими  объектами  Вселенной  явля­ются микрочастицы — молекулы, атомы и их со­ставляющие. Мир молекул, атомов и их состав­ляющих называют микромиром  (рис.  1.29).

Рис. 1.29 . Объекты микромира изучаются с помощью специаль­ных приборов —  электронных микроскопов

В микромире действуют законы,  заметно от­личающиеся от тех, с которыми сталкивается че­ловек в повседневной жизни. Так, одна из состав­ляющих  атома  микрочастица,  нейтрон  может свободно проникать сквозь толстые стены. Зако­ны, по которым «живут» микрочастицы, изучает квантовая  физика.  Благодаря  ее  достижениям появились  современные  компьютеры,  мобиль­ные  телефоны,  цифровые  видео-  и  аудиопроиг­рыватели  и  другая  «умная»  бытовая  техника.

Атомы  или  молекулы  могут  объединять­ся  в  большие  скопления —  макроскопические тела.  Примерами  макроскопических  тел  пре­жде  всего  являются  сам  человек,  а  также  все физические тела,  которые  его  окружают  (дере­во, дом, шкаф,  стол,  книга и  т.  п.).

Земля  и  другие  планеты  являются  макро­скопическими  телами  астрономического  масш­таба. Мир  планет  и  физических тел,  которые окружают  человека,  а  также  сам  человек  со­ставляют макромир (см. рис.  1.30). В макроми­ре господствует классическая физика. На основе законов  классической  физики  человечество  создало гигантские сооружения, гидро- и тепловые электростанции,  станки и технические устройства,  современные средства передвижения — поезда,  автомобили,  самолеты,  ракеты.

'Рис. 1.30 .  Объекты макромира

Однако  макромир  —  всего  лишь  «песчинка»  во  Вселенной.  Крохотные «светлячки»  звезд на ночном небе на самом деле представляют собой гигант­ские шары раскаленного  газа,  размеры которых  зачастую намного превыша­ют размеры нашего Солнца.  Расстояния между разбросанными во Вселенной звездами  огромны:  чтобы добраться  до  ближайшей  к  Солнцу  звезды,  двига­ясь  со  скоростью  пассажирского  поезда,  понадобилось бы  около  30 млн лет. Изменения в этом мире происходят настолько медленно, что время человечес­кой жизни кажется коротким мгновением. Так, наше Солнце возникло около 5000 млн лет назад и будет светить еще примерно 8000 млн лет.

Расстояния  здесь  измеряются  в  миллионах  километров,  время —  в  мил­лионах лет... Помните, какая из кратных приставок означает  «миллион»? Вер­но —  «мега».  Поэтому  ученые  и  называют мир  звезд,  звездных  скоплений  — галактик и других гигантских космических  объектов мегамиром  (рис.  1.31). Строение и эволюцию мегамира изучает специальная наука —  космология.

2. Различаем последовательность событий и продолжительность события

Пространство  и  время  являются  своеобразной  ареной,  на  которой «разыгрываются»  все  явления  и  процессы,  происходящие  в  окружающем нас  мире.  Чтобы  дать  полное  описание  какого-нибудь  события,  мы обязательно должны указать не только  где,  но и когда это событие произошло. Например, на­блюдая  за  соревнованиями  легкоатлетов  (рис. 1.32),  мы  всегда  фиксируем  (хотя  часто  и  не задумываемся  об  этом)  момент  времени  и  по­ложение  спортсмена  в  пространстве.  В  ином случае  определить победителя  было  бы  невоз­можно.

При  этом  мы  хорошо  понимаем,  что  спорт­смен,  который  первым  пересек  финишную черту,  сделал  это  до  того,  как  финишировали остальные участники  забега.  То  есть речь идет о  последовательности  событий,  когда  одно  из них происходит раньше,  чем другие.

Однако  даже  выяснив,  кто  стал  победи­телем  в  отдельном  забеге,  мы  не  будем  знать победителя  в  соревнованиях,  если  не  измерим отрезок  времени  с  момента  старта  спортсмена до  его  финиша  —  чтобы  сравнить  с  результа­тами остальных участников.  То есть,  как  гово­рят физики, необходимо установить продолжи­тельность события.

Продолжительность  события  —  это  промежу­ток  времени,  в  течение  которого  это  событие происходит.

Рис. 1.31. Наша Галактика —  Млечный Путь —  одна из милли­ардов галактик во Вселенной

Таким  образом,  для  того  чтобы  определить и продолжительность  одного  события,  и после­довательность всех событий,  мы измеряем про­межуток  времени.  Различие заключается в вы­боре начальных  моментов,  от  которых  ведется отсчет времени. Определяя продолжительность данного  события,  за  начальный  момент  мы принимаем  момент  начала  самого  события. При  определении  последовательности  событий начальный  момент  связывают  с  началом  одно­го общего для всех  события.

Например,  осенние  каникулы  (событие) начались  25  октября  и  продолжались  8  дней. В  данном  случае  промежуток  времени  8  дней означает  продолжительность  события.  За  на­чало отсчета времени принимаем начало самих каникул.

Дата  25  октября  указывает  на  последова­тельность  событий,  а  за  начало  отсчета  време­ни принимаем начало  календарного года.

Рис. 1.32 . Студенческие соревно­вания по легкой атлетике

Рис. 1.33  Первые атомные часы —  эталон времени

3. Знакомимся с единицами времени

Как  измерить  время?  Ответ на  этот воп­рос  подсказала  людям  сама  природа.  Дело в  том,  что  многие  процессы,  происходящие в природе,  являются периодическими.

Периодическим называют такой процесс, кото­рый  последовательно  повторяется  через  рав­ные  промежутки  времени.

Продолжительность  одного  такого  процесса может  служить  единицей  времени.  Например, вращение  Земли  вокруг  своей  оси —  периоди­ческий  процесс.  Поэтому  еще  с  древнейших времен  за  единицу  времени  принимались  сут­ки — продолжительность одного полного оборо­та  Земли  вокруг  своей  оси.  Затем  сутки  разде­лили  на  равные  доли,  получив  такие  единицы времени,  как  час  (ч),  минута  (мин),  секунда  (с). Час — это 1/24 часть суток, минута — 1/60 часть часа,  а секунда —  1/60 часть минуты.

Устанавливая  эти  единицы,  люди  считали, что  продолжительность  полного  оборота  Земли вокруг  ее  оси  всегда  одинакова.  Однако  изме­рения,  проведенные  учеными  с помощью  современных приборов,  показали,  что  это  не  совсем так.  Зато  периодические  процессы  в  микроми­ре  оказались  более  стабильными.  Поэтому  для большей  точности  измерения  времени  был  со­здан эталон*, основанный на периодических про­цессах,  происходящих внутри атома  (рис.  1.33). С помощью атомного эталона воспроизводят еди­ницу времени в СИ — секунду (с).

Самым распространенным прибором для из­мерения  времени  являются  часы.  Часы  могут отличаться и конструкцией, и точностью изме­рений (рис.  1.34),  однако их действие всегда ос­новано  на  одном  из  периодических  процессов.

Рис. 1.34  Разные виды приборов  для измерения времени

• Подводим итоги

Вся доступная для наблюдения часть ма­териального  мира  называется  Вселенной.  Все объекты во Вселенной  разделяются на микро-, макро-  и  мегамир:  микромиром  называют  мир  атомов  и  мельчайших  час­тиц,  из  которых  они  состоят;  к  макромиру  относится  мир  планет  и  физи­ческих  тел,  которые  окружают  человека,  а  также  сам  человек;  мегамиром называют мир  звезд,  звездных  скоплений —  галактик,  а также других по­добных  объектов.

^{*  Эталон  —  это  тело  или  устройство  для  хранения и воспроизведения единицы физической величины.}

Мир,  который нас  окружает,  существует в пространстве и  во  времени.

Измерение времени вызвано необходимостью получить ответ на два воп­роса:  «Как долго определенное событие происходило?»  и  «Когда это событие происходило?».  Ответ  на  эти  вопросы  позволяет  определить продолжитель­ность и последовательность событий.

За  единицу времени  принимают продолжительность  того  или  иного  пе­риодического процесса.  В СИ  в  качестве  единицы  времени  используется  се­кунда.

• Контрольные вопросы

1.  Какие  объекты  во  Вселенной  относятся  к  мегамиру,  макромиру и  микромиру? 

2.  Чем  отличаются  понятия  «продолжительность событий»  и  «последовательность  событий»? 

3.  Какой  процесс  назы­вают  периодическим? 

4.  Приведите  примеры  процессов,  продолжи­тельность  которых  могла  бы  служить  единицей  времени. 

5.  Какие единицы времени вы  знаете?

• Упражнения

1 . Промежуток  времени  между  двумя  полнолуниями  составляет 29,5  суток.  Выразите  его  значение  в  других  единицах  (часах,  ми­нутах,  секундах).

2.  На решение задачи по физике Диме понадобилось 0,15 часа, а его дру­гу Денису —  540  с.  Кто из мальчиков быстрее  справился  с  задачей?

• Физика и техника в Украине

Национальный  научный  центр  «Институт метроло­гии»  (Харьков)

Метрология  —   это  наука  о  разнообразных  измере­ниях:  как  их  производить,  с  помощью  каких  приборов, как  достичь  соответствующей  точности.  Без  метроло­гии сегодня  невозможно проведение научных исследо­ваний,  вообще научный  прогресс.

Материальной  базой  всех  современных  измере­ний  являются  соответствующие  эталоны,  которые есть в каждом развитом  государстве. Большинство украинских  государственных эталонов  (око­ло 40 единиц) создано и хранится в Национальном научном центре «Институт метрологии» в  Харькове.  В  частности,  это  эталоны  длины,  массы,  температуры,  времени  (см.  рисунок), уровня  радиации  и  другие.  Вспомните,  что  радиостанции  транслируют  сигнал  «Сверьте ваши  часы». Точность этого  сигнала  проверяется  именно  в Институте метрологии.

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Содержание урока
 конспект урока и опорный каркас
 презентация урока
 интерактивные технологии 
 акселеративные методы обучения

Практика
 тесты, тестирование онлайн
 задачи и упражнения 
 домашние задания
 практикумы и тренинги
 вопросы для дискуссий в классе

Иллюстрации
 видео- и аудиоматериалы
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты

Дополнения
 рефераты
 шпаргалки 
 фишки для любознательных 
 статьи (МАН)
 литература основная и дополнительная
 словарь терминов

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 календарные планы
 учебные программы
 методические рекомендации  
 обсуждения

 Идеальные уроки-кейсы

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.