Тема. Роль науки і техніки в житті людини та суспільному розвитку.
ІІ. Актуалізація опорних знань. Перевірка домашнього завдання.
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.
IV. Вивчення нового матеріалу.
Розвиток фізики, як зазначалося раніше, обумовлений соціальними процесами, загальним рівнем культури суспільства і потребами техніки. Розглянемо, як розвивалися фізичні знання і яку роль вони відігравали, на прикладі найважливіших фізичних відкриттів.
Можна поставити таке запитання: чи міг принцип відносності відкрити Арістотель. За часів Аристотеля не було затишних кают корабля, як за часів Галілея, або плавно від'їжджаючих поїздів і відлітаючих літаків, як у наш час. Побудовані у той час суденця плавали під дією нерівномірних рухів веслярів у неспокійному Егейському морі. Зрозуміло, старогрецький учений, що спирався лише на такого роду спостереження, не міг відкрити закон інерції і прийти до формулювання першого закону Ньютона. Отже, можна зробити висновок, що прогрес фізичної науки визначають умови життя і розвиток техніки.
За часів І. Ньютона проблема динамічного обґрунтування руху планет Сонячної системи була чітко поставлена перед ученими як конкретне наукове завдання, і багато вчених того часу (Р. Гук, Е. Галлей, Х. Гюйгенс) працювали над пошуками його розв'язання. Успіх прийшов до І. Ньютона, який зрозумів, що планети є найбільш ідеальними об'єктами застосування законів руху. Результатом цього став закон всесвітнього тяжіння — найвище досягнення науки XVII ст.
Відкриття закону збереження і перетворення енергії було неминучим в епоху технічної революції, коли «на сцені» з'явилася «її величність — пара». Це було соціальне замовлення науці, яке вона виконала. Ось чому майже одночасно закон збереження і перетворення енергії відкрили незалежно один від одного представники найбільш розвинених на той час країн: у Франції — Саді Карно (1832), у Німеччині — Роберт Майєр (1842) і Герман Гельмгольц (1847), в Англії — Джеймс Джоуль (1843).
Відкриття електромагнітної індукції ми пов'язуємо з дослідженням цього явища Майклом Фарадеєм, але варто зауважити, що одночасно з ним електромагнітну індукцію відкрив американський фізик Джозеф Генрі, а російський фізик Емілій-Крістіан Ленц встановив загальне правило визначення напряму індукційного струму.
В оптиці епохальні відкриття хвильових властивостей світла зробили незалежно один від одного англієць Томас Юнг і француз Огюстен Френель. Багато дослідників у всьому світі, спираючись на праці Джеймса Максвелла і Генріха Герца, прагнули використовувати електромагнітні хвилі для практичних цілей, таким чином ідея радіо виникла у кількох вчених одночасно. Перший радіоприймач було побудовано Олександром Степановичем Поповим, і водночас з ним успіху досягли й інші вчені-інженери, наприклад, Гуельмо Марконі.
Спеціальна теорія відносності (СТВ) з'явилася не на порожньому місці. Вона виникла під час розв'язання так званої проблеми рухомих тіл, над якою, починаючи із середини XIX ст., працювало багато вчених, що прагнули виявити ознаки світлоносного середовища — так званого ефіру. Першим до кінця цю проблему вирішив Альберт Ейнштейн, але впритул до її розв'язання на початку XX ст. наблизились Гендрик Лоренц і А. Пуанкаре.
Закономірності наукових знань можна простежити також на прикладах з історії фізики, які показують діалектику випадковості і необхідності у розвитку фізичної науки. Наприклад, «випадковими» фізичними відкриттями є: відкриття Луїджі Гальвані електричного струму в тілі тварин; виявлення Хансом Ерстедом магнітної дії електричного струму; відкриття рентгенівських променів; виявлення Беккерелем радіоактивного випромінювання; відкриття Генріхом Герцем явища фотоефекту. «Випадковим» було і відкриття фізиком П. А. Черенковим випромінювання світла електронами, рухомими у середовищі зі швидкостями, що перевищують швидкість світла у цьому середовищі.
Проте, слід зазначити, що «випадковість» цих відкриттів полягала в непередбачуваності, не запланованості кожного з них, але всі вони з'явилися як наслідок напруженої творчої діяльності вчених-дослідників.
Фізичні знання мають також прикладну цінність. Відкриття Архімеда, Галілея, Торрічеллі, Ньютона, Карно та інших становлять наукові досягнення у рівній мірі як теоретичні висновки, так і практичні запровадження для задоволення потреб техніки і виробництва. І в наші дні фізика залишається основним знаряддям технічного прогресу.
Слід звернути увагу і на такий бік розвитку науки: і в минулому, і сьогодні наука, що виникла з потреб виробництва і попиту людей, часто випереджає їх. Наукові ідеї, що зароджуються в учених, можуть довгі роки чекати практичної реалізації. Проілюструвати цю думку допоможуть такі приклади. Винахід Герона (еоліпіл Герона) у Стародавній Греції не отримав будь-якого розвитку (сам Герон демонстрував винайдену ним парову турбіну як цікаву іграшку) і не мав впливу на розвиток науки і техніки перш за все тому, що не було потреби в індустріальному розвитку; мускульна сила рабів цілком задовольняла всі запити рабовласницького суспільства.
І. Ньютон у книзі «Математичні начала натуральної філософії» говорив про можливість запуску штучних супутників: «Якщо свинцеве ядро, кинуте горизонтально силою пороху з гармати, поставленої на вершині гори, відлетить по кривій, раніше ніж впасти на Землю, на дві милі, то, припускаючи, що немає опору повітря, якщо його кинути з подвійною швидкістю, воно відлетить приблизно вдвічі далі, якщо з десятерною, то — далі вдесятеро. Збільшуючи швидкість, можна за бажанням збільшувати дальність польоту і зменшувати кривизну лінії, якою ядро рухається, так, що можна було б змусити його впасти на відстані і десяти градусів, і тридцяти, і дев'яноста, можна було б змусити його оперезати Землю або навіть піднятися в небесні простори і продовжувати віддалятися до нескінченності. Подібно до того, як кинуте тіло може відхилятися силою тяжіння так, щоб описувати орбіту навколо Землі, так і Місяць... силою тяжіння може відхилятися від прямолінійного шляху і змушений обертатися своєю орбітою...» І. Ньютон розрахував також першу космічну швидкість, при якій забезпечується орбітальний рух супутників Землі, і вказав, що такі супутники обертатимуться тривалий час тільки за межами атмосфери (тобто врахував опір повітря). Тому цілком природним буде запитання: чому в XVII ст. все ж таки не було запущено штучний супутник і цей великий проект чекав своєї реалізації аж до 4 жовтня 1957 року.
Слід звернути увагу й на те, що і на сьогодні низка наукових ідей чекає свого підтвердження і використання для блага людини: ефект уповільнення часу (спеціальна теорія відносності), який дозволяє оптимістично дивитися на космічні подорожі до інших зоряних систем і дає можливість «потрапити» у майбутнє; розгадка природи гравітації і використання антигравітації; використання термоядерної енергії у мирних цілях, що дозволить ліквідувати таку насущну проблему людства, як «енергетичний голод» тощо.
Важливо також вказати на глибокий взаємозв'язок фізики й техніки. Розвиток техніки сприяє проведенню фізичних досліджень і, навпаки, відкриті вченими нові явища або закони стають потужним стимулом для розвитку техніки. Так, відкриття явища електромагнітної індукції привело до створення цілого прикладного напряму у фізиці — електрофізики, яка потім відокремилася від фізичної науки в самостійну галузь технічних знань — електротехніку. Подібну закономірність виникнення нових технічних напрямів з відповідних галузей фізики можна простежити при вивченні багатьох розділів шкільного курсу фізики. Наприклад, рівняння Максвелла ^ радіофізика ^ радіотехніка; геометрична і фізична оптика ^ оптичні прилади ^ оптична техніка і промисловість; явище індукованого випромінювання ^ квантова електроніка ^ лазерна техніка; ядерні реакції ^ ядерна фізика ^ ядерна енергетика тощо.
Отже, наука, а зокрема і фізика, є однією з головних продуктивних сил суспільства, яка проникає в усі галузі людської діяльності. Різко скорочуються терміни між фізичним відкриттям і його технічним і практичним втіленням (для порівняння можна навести такі факти: від відкриття явища електромагнітної індукції (1831) до промислового отримання змінного струму пройшло близько 50 років; від відкриття Максвеллом електромагнітних хвиль (1864) до використання їх у радіо — 35 років; відкриття реакції поділу важких ядер (1938) було реалізоване в атомній техніці вже через 5 років, а одне з величезних наукових досягнень епохи науково-технічної революції (НТР) — створення лазерів — практично відразу ж (через 2 роки) привело до розвитку могутньої лазерної техніки і використання її в усіх галузях науки і виробництва). Фізичні дослідження і технічні винаходи в епоху НТР мають тенденцію зливатися, так що не можна сказати, яким саме науковим результатом — теоретичним чи практичним — є, наприклад, такі досягнення, як синхрофазотрон, атомний реактор, лазер, транзистор, комп'ютерна техніка, нові види зв'язку, розвиток нанотехнологій тощо.
Варто було б поставити ще одне запитання: чи може «закінчитися фізика як наука», тобто чи можуть бути зроблені всі фізичні відкриття. У такому випадку припинився б і прогрес техніки. Її рівень залишався б тим самим, і з часом вона стала б відставати від загального соціально-культурного розвитку людства. Однак така ситуація неможлива, вона суперечить закону розвитку людської цивілізації, який також строго виконується і є об'єктивним, як і закони фізики.
V. Закріплення вивченого матеріалу.
Підсумок уроку
Домашнє завдання. Опрацювати конспект
