обзорные лекции / ФКМ
.docФормирование ФКМ
Понятие естественнонаучной картины мира (ЕНКМ) можно определить следующим образом: это интегральный образ природы, созданный путем синтеза естественнонаучных знаний на основе системы фундаментальных закономерностей природы и включающий представления о материи и движении, пространстве и времени, их внешних и внутренних связях, взаимодействиях. Эта картина представляет собой особое промежуточное звено между философией и естествознанием, дающее исторически обусловленное отображение природных связей, причем методологическую роль играют естественнонаучные принципы. Любая картина мира, в том числе и естественнонаучная, - это знаниевая система, т.е. система знаний о природных закономерностях, которая возникла на основании знаний конкретных наук. Фундамент естественнонаучной картины мира составляет его физическая картина. Она дает наиболее общие знания о физической сущности явлений природы, о свойствах материи, о формах ее существования (пространство, время, движение).
В физике различают несколько исторически сложившихся картин мира, которые в процессе развития науки сменяли друг друга, включая предыдущую картину мира как частный случай последующей: механическая картина мира (ММ), электродинамическая (ЭДКМ), квантово-полевая (КПКМ). В основании их лежат физические формы движения материи.
Формирование ФКМ осуществляется на протяжении всего периода обучения физике, придерживаясь исторической последовательности формирования представлений о природе. Начинается формирование с МКМ. Ее появление связано с первой физической теорией – механикой Галилея – Ньютона. В основе МКМ лежат представления о дискретности материи и дальнодействии.
Попытки объяснить с помощью МКМ электромагнитные явления, которые изучаются в 10 – 11 классах средней школы привели к созданию ЭДКМ, основы которой были заложены М. Фарадеем и Дж. К. Максвеллом. На этом этапе учащиеся знакомятся с идеей материалистичности поля.
На смену ЭДКМ приходит квантово-полевая (КПКМ). Формирование этой картины мира завершается в 11 классе.
Завершается формирование ФКМ на заключительных обобщающих уроках в 11 классе. Рекомендуется следующий план занятий:
-
Понятие ФКМ.
-
Эволюция ФКМ.
-
Основные черты современной ФКМ.
Основные черты современной ФКМ:
-
Представление о материи. Существуют два вида материи: вещество и поле. Можно выделить три структурных уровня материи, отличающихся по пространственной протяженности, преимущественным типам взаимодействия, основным структурным элементам, характеру закономерностей:
Уровни |
Протяженность |
Объекты |
Явления |
Область знаний |
Мегамир |
1018 – 1025 м |
Галактики, метагалактики, гравитационные и магнитные поля |
Механическое движение |
Астрофизика, общая теория относительности |
Макромир |
10-8 – 1018 м |
Звезды, планеты; Тела и макроскопические частицы; Молекулы, атомы; Электромагнитное поле
|
Механическое движение; Изменение агрегатных состояний; Взаимодействие; Электрический ток, свет, радиоволны. |
Механика. Молекулярная физика, Электродинамика, СТО. Радиотехника, Электротехника. |
Микромир |
Менее 10-8 |
Элементарные частицы |
Движение и взаимодействие элементарных частиц; ядерные реакции |
Квантовая физика. СТО. Физика элементарных частиц. |
-
Представление о взаимодействии. 4 типа взаимодействия: ядерное (сильное), электромагнитное, слабое, гравитационное. Различные взаимодействия проявляют себя в различных физических явлениях и на разных структурных уровнях материи. Для всех видов взаимодействия общими являются законы сохранения.
-
Движение материи.
-
Пространство и время – формы существования материи.
-
Основные физические теории и их место в современной ФКМ.
Физика и НТП
-
Понятие о НТП и НТР
-
Взаимосвязь физики и техники.
-
Характерные черты современной НТП и НТР: сокращение сроков между научным открытием и его использованием; бурное развитие электронно-вычислительной техники; нанотехнологии.