Первые знания об окружающем мире мы получаем, наблюдая явления. Например, люди давно наблюдали падение тел на землю и спрашивали: «От чего зависит скорость падения?» Аристотель утверждал, что чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. В процессе размышления возникает предположение о причине явления — гипотеза. Чтобы проверить гипотезу, проводят специальное испытание — опыт: кроме наблюдения, выполняют измерения. По легенде, Галилей одновременно бросил лёгкий и тяжёлый шары с Пизанской башни, показал, что они упали на землю почти одновременно, и так опроверг мысль Аристотеля. Итак, последовательность физического познания: наблюдение → гипотеза → опыт → вывод. Для опытов нужны измерительные приборы: линейка, рулетка, штангенциркуль (толщина и ширина зазора), мензурка (объём жидкости), весы (масса), секундомер (время), термометр (температура).
Примеры
Наблюдение: мокрое бельё быстро сохнет на солнце. Гипотеза: в тёплом месте оно сохнет быстрее. Опыт: две одинаковые мокрые тряпки — одна на солнце, другая в тени; измеряют время высыхания. Вывод: та, что на солнце, сохнет быстрее.
Если с одной высоты бросить лист бумаги и шарик, сделанный из него смятием, шарик упадёт первым — из-за сопротивления воздуха. В вакууме (без воздуха) перо и молоток падают одинаково: в 1971 году астронавт показал это на Луне.
Работа в классе
«Падающие предметы»: (1) лист бумаги и шарик, смятый из такого же листа, (2) лист, положенный на книгу, и книга, брошенные вместе. Понаблюдай, выдвинь гипотезу и запиши вывод. Безопасность: бросай с высоты не более 1.5–2 м и держи место падения свободным. Дополнительно: здоровые ученики считают удары своего сердца за 1 минуту (в покое около 70–100 ударов), а затем снова после лёгкой физической нагрузки.
Упражнения
1
Что понимают под гипотезой?
Предположение о причине или законе явления; его проверяют в опыте.
2
Чем наблюдение отличается от опыта?
При наблюдении мы не воздействуем на явление; в опыте мы выбираем условия и проводим измерения.
3
Какой прибор измеряет объём жидкости, а какой — толщину карандаша?
Объём — мензурка; толщину — штангенциркуль.
4
Почему смятый бумажный шарик падает быстрее плоского листа, а в вакууме оба падают одинаково?
Плоский лист встречает большее сопротивление воздуха; в вакууме воздуха нет, а значит, нет и сопротивления.