Страница 5 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Что изучает физика?

Что изучает физика?

Решение

Физика (от древнегреческого слова фю́сис, означающего «природа») — это фундаментальная естественная наука, которая изучает наиболее общие законы природы, материю, её структуру, движение и правила трансформации. Предметом изучения физики являются физические явления, происходящие в окружающем нас мире, и свойства объектов на всех масштабах — от субатомных частиц до Вселенной в целом.

Главная задача физики — открыть и сформулировать законы, которые позволяют описывать и предсказывать поведение природных систем. Эти законы являются универсальными и применяются для объяснения широчайшего круга явлений.

Физика охватывает множество разделов, среди которых можно выделить основные:

• Механика — изучает движение материальных тел и взаимодействие между ними. Она включает в себя классическую механику, описывающую движение макроскопических объектов, и релятивистскую механику, необходимую для тел, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.
• Молекулярная физика и термодинамика — исследуют тепловые явления, строение и свойства вещества на основе молекулярно-кинетических представлений, а также процессы превращения энергии.
• Электродинамика (электромагнетизм) — изучает электромагнитное поле и его взаимодействие с электрически заряженными телами. Важнейшей частью электродинамики является оптика, изучающая свет.
• Квантовая механика — описывает законы движения, взаимодействия и превращения микрочастиц (электронов, протонов, фотонов). Является основой для понимания явлений в атомной и ядерной физике.
• Физика атомного ядра и элементарных частиц — изучает структуру и свойства атомных ядер, а также фундаментальные частицы, из которых состоит всё вещество, и их взаимодействия.
• Теория относительности — учение о пространственно-временных свойствах физических процессов. Она описывает, как пространство и время связаны с материей и гравитацией.

Таким образом, физика формирует фундаментальную основу для других естественных наук (таких как химия, биология, астрономия) и является теоретической базой для большинства современных технологий.

Ответ:

Физика — это фундаментальная наука о природе, изучающая наиболее общие законы, управляющие поведением и строением материи, а также поля, пространство и время. Она исследует все многообразие явлений во Вселенной, от движения планет и звезд до поведения мельчайших элементарных частиц, из которых состоит все вещество.

2. Какие науки, занимающиеся изучением природы, помимо физики, вы знаете?

1. Что изучает физика?
Физика — это фундаментальная наука о природе, исследующая наиболее общие и основополагающие закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Само слово «физика» происходит от древнегреческого «фюзис» (φύσις), что переводится как «природа». Основными объектами изучения в физике являются материя (вещество и поля), её различные формы движения (механическое, тепловое, электромагнитное и др.) и фундаментальные взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое), которые управляют этим движением. Физика описывает явления в самых разных масштабах: от элементарных частиц и атомов до планет, звёзд, галактик и Вселенной в целом. Ключевые разделы физики включают механику, термодинамику, электромагнетизм, оптику, теорию относительности и квантовую механику.
Ответ: Физика изучает наиболее общие законы природы, материю, её структуру, движение и фундаментальные взаимодействия, лежащие в основе всех явлений во Вселенной.

2. Какие науки, занимающиеся изучением природы, помимо физики, вы знаете?
Науки, изучающие природу, называются естественными науками. Кроме физики, к ним относится целый ряд дисциплин, каждая из которых фокусируется на определённых аспектах природы:
Химия — наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Если физика изучает общие законы движения и взаимодействия, то химия концентрируется на изучении атомов, молекул и химических реакций.
Биология — наука о жизни во всех её проявлениях. Она изучает живые организмы, их строение, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение на Земле.
Астрономия — наука, которая изучает строение, движение, происхождение и развитие небесных тел (планет, звёзд, комет, галактик) и их систем.
Геология — наука о составе, строении и истории земной коры и Земли в целом. Она изучает минералы, горные породы и процессы, формирующие нашу планету.
География — наука, изучающая географическую оболочку Земли, её структуру и динамику. Физическая география, в частности, занимается изучением природных комплексов и компонентов (рельефа, климата, вод, почв).
Экология — наука о взаимодействиях живых организмов между собой и с их средой обитания.
Ответ: Кроме физики, природу изучают химия, биология, астрономия, геология, география, экология и другие естественные науки.

3. Приведите примеры химических явлений.
Химические явления, или химические реакции, — это процессы, в ходе которых одни вещества превращаются в другие, обладающие новыми свойствами и составом. В отличие от физических явлений (например, замерзание воды), при химических явлениях происходит изменение на молекулярном уровне. Вот несколько примеров:
1. Горение. При горении древесины или природного газа исходные вещества вступают в реакцию с кислородом, в результате чего образуются новые вещества (углекислый газ, вода, зола) и выделяется большое количество тепла и света.
2. Ржавление металла. Железо ($Fe$) под воздействием кислорода ($O_2$) и воды ($H_2O$) медленно превращается в ржавчину (гидроксид железа(III), $Fe(OH)_3$) — хрупкое вещество бурого цвета с совершенно иными свойствами, чем у исходного металла.
3. Гашение соды уксусом. При смешивании пищевой соды (гидрокарбоната натрия) с уксусной кислотой происходит бурная реакция, в результате которой образуются ацетат натрия, вода и углекислый газ, который мы наблюдаем в виде пузырьков: $NaHCO_3 + CH_3COOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O + CO_2\uparrow$.
4. Фотосинтез. Это сложный химический процесс в растениях, при котором из углекислого газа и воды под действием солнечного света образуются органические вещества (глюкоза) и кислород: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.
5. Скисание молока. Под действием микроорганизмов молочный сахар (лактоза) превращается в молочную кислоту, что приводит к изменению вкуса, запаха и консистенции молока (свёртыванию белка).
Ответ: Примерами химических явлений служат горение, ржавление, гниение, фотосинтез, скисание молока, гашение соды уксусом.

3. Приведите примеры химических, биологических и физических явлений.

Помимо физики, к наукам о природе (естественным наукам) относятся:

• Химия — наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях.
• Биология — наука о живых существах и их взаимодействии со средой обитания.
• Астрономия — наука о Вселенной, изучающая небесные тела, их системы и происхождение.
• География — наука, изучающая географическую оболочку Земли, её компоненты и их взаимодействие.
• Геология — наука о составе, строении и истории земной коры и Земли в целом.
• Экология — наука о взаимодействиях живых организмов между собой и с их средой обитания.

Ответ: Науки о природе, помимо физики: химия, биология, астрономия, география, геология, экология.

Ниже приведены примеры химических, биологических и физических явлений.

Химические явления

Это процессы, в ходе которых одни вещества превращаются в другие, обладающие новыми свойствами. В основе химических явлений лежат химические реакции.

• Горение древесины: сложные органические вещества под действием высокой температуры превращаются в уголь (углерод), углекислый газ и воду.
• Ржавление железа: железо взаимодействует с кислородом воздуха в присутствии воды, образуя новое вещество — оксид железа (ржавчину).
• Скисание молока: под действием молочнокислых бактерий молочный сахар (лактоза) превращается в молочную кислоту, из-за чего меняется вкус и консистенция молока.

Ответ: Примерами химических явлений являются горение древесины, ржавление железа и скисание молока.

Биологические явления

Это все процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов.

• Рост и развитие: прорастание семени, рост птенца в гнезде, развитие личинки в бабочку.
• Питание: процесс поглощения и усвоения питательных веществ, например, фотосинтез у растений или поедание травы коровой.
• Дыхание: газообмен между организмом и окружающей средой.
• Размножение: воспроизведение себе подобных, например, цветение и образование плодов у растений.

Ответ: Примерами биологических явлений являются рост и развитие организмов, питание, дыхание и размножение.

Физические явления

Это процессы, при которых изменяется агрегатное состояние вещества, его форма, размеры или положение в пространстве, но состав вещества остается неизменным.

• Изменение агрегатного состояния: таяние льда (переход из твердого в жидкое), кипение воды (переход из жидкого в газообразное), замерзание воды.
• Механические явления: падение яблока с дерева, движение автомобиля, полет птицы.
• Звуковые явления: распространение звука, эхо (отражение звука).
• Оптические (световые) явления: радуга (разложение света в спектр), солнечное затмение, отражение света в зеркале.
• Электрические явления: сверкание молнии, работа электроприборов.

Ответ: Примерами физических явлений являются таяние льда, падение тел, эхо, радуга, сверкание молнии.

Вспомните из курса географии причину смены дня и ночи на Земле. Объясните это явление, используя рисунок 1. Почему земная ось изображена на рисунке не вертикально?

Вспомните из курса географии причину смены дня и ночи на Земле. Объясните это явление, используя рисунок 1.

Решение

Смена дня и ночи является следствием вращения Земли вокруг своей оси. Наша планета имеет шарообразную форму, и в любой момент времени Солнце, являющееся источником света, освещает только ту её половину, которая к нему обращена. На этой освещённой части планеты — день. Противоположная, неосвещённая сторона находится в тени, и там — ночь.

На условном рисунке 1 (который обычно показывает данное явление) изображена Земля и падающие на неё параллельные солнечные лучи. Можно увидеть границу между освещённой и тёмной сторонами — эту линию называют терминатором. Земля совершает полный оборот вокруг своей оси за период, называемый сутками (приблизительно 24 часа). Вследствие этого вращения любая точка на поверхности Земли поочерёдно пересекает терминатор, переходя из дневного полушария в ночное и обратно. Этот непрерывный циклический процесс мы и наблюдаем как смену дня и ночи.

Ответ: Причиной смены дня и ночи является осевое вращение Земли, из-за которого Солнце поочерёдно освещает разные полушария планеты.

Почему земная ось изображена на рисунке не вертикально?

Решение

Земная ось на рисунках изображается наклонной, потому что она действительно наклонена в пространстве. Ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости её орбиты (эклиптики), по которой она движется вокруг Солнца. Угол наклона земной оси составляет примерно $23.5^{\circ}$ от перпендикуляра к плоскости эклиптики.

Этот наклон — ключевой фактор, определяющий смену времён года на нашей планете. Так как ось сохраняет своё направление в пространстве во время движения Земли по орбите, разные полушария поочерёдно оказываются больше наклонёнными к Солнцу. Когда Северное полушарие наклонено к Солнцу, оно получает больше прямого солнечного света, дни становятся длиннее, и наступает лето. В это время в Южном полушарии, которое отклонено от Солнца, наступает зима. Если бы ось была строго вертикальной, смены времён года не происходило бы, а продолжительность дня и ночи на любой широте (за исключением полюсов) была бы постоянной в течение всего года и равнялась бы 12 часам. Таким образом, наклонное изображение оси является научнно корректным и необходимым для объяснения климатических явлений.

Ответ: Земная ось изображена наклонённой, так как в реальности она наклонена под углом около $23.5^{\circ}$ к перпендикуляру плоскости орбиты Земли. Этот наклон является главной причиной смены времён года.

1. Какие из перечисленных явлений следует отнести к физическим: а) пластмассовая расчёска, которой расчесали волосы, притянула к себе мелкие кусочки бумаги; б) солнечный луч отразился от зеркала, и на стене появился солнечный зайчик; в) молоко прокисло; г) кусок мела упал и раскрошился; д) в кружке, которую забыли помыть, выросла плесень?

Физические явления — это изменения состояния или формы вещества, не приводящие к изменению его химического состава. Химические явления (реакции) — это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, новые вещества. Проанализируем каждое явление.

а) пластмассовая расчёска, которой расчесали волосы, притянула к себе мелкие кусочки бумаги

Данное явление относится к физическим. При расчёсывании происходит электризация трением, в результате чего расчёска приобретает электрический заряд. Заряженное тело способно притягивать другие тела. Химический состав веществ (расчёски и бумаги) при этом не меняется. Это пример электромагнитного явления.

Ответ: физическое явление.

б) солнечный луч отразился от зеркала, и на стене появился солнечный зайчик

Это явление — отражение света — является физическим. Свет меняет направление своего распространения, но его природа и природа зеркала не изменяются. Превращения одних веществ в другие не происходит. Это пример оптического явления.

Ответ: физическое явление.

в) молоко прокисло

Это явление относится к химическим. Прокисание молока (молочнокислое брожение) — это процесс, в ходе которого молочный сахар под действием бактерий превращается в молочную кислоту. В результате образуется новое вещество, и свойства молока (вкус, запах, консистенция) изменяются.

Ответ: химическое явление.

г) кусок мела упал и раскрошился

Это физическое явление. Произошло механическое разрушение тела: изменились форма и размер куска мела. Однако вещество, из которого состоит мел, осталось прежним. Превращения веществ не произошло.

Ответ: физическое явление.

д) в кружке, которую забыли помыть, выросла плесень

Это биологическое явление. Рост плесени — это процесс жизнедеятельности живого организма (грибка). Хотя он и сопровождается химическими реакциями (обменом веществ), сам процесс роста классифицируется как биологический, а не физический.

Ответ: биологическое явление.

2 . Начертите в тетради таблицу. Распределите перечисленные явления по соответствующим столбцам: свинец плавится, снег тает, звёзды мерцают, вода кипит, плывёт бревно, облака движутся, гремит гром, летит голубь, сверкает молния, шелестит листва, горит лампа.

Если одно и то же природное явление окажется в нескольких столбцах, объясните, как в нём проявляются различные физические явления.

Распределим перечисленные явления по соответствующим категориям физических явлений.

Механические

К механическим явлениям относятся те, что связаны с движением тел или их частей относительно друг друга. В данном списке это: плывёт бревно, облака движутся, летит голубь. Также механическая составляющая присутствует в более сложных явлениях: шелестит листва (колебания листьев), вода кипит (движение пузырьков пара), сверкает молния (расширение воздуха, создающее звуковую волну).

Ответ: плывёт бревно, облака движутся, летит голубь, шелестит листва, вода кипит, сверкает молния.

Звуковые

К звуковым явлениям относятся явления, связанные с возникновением и распространением звука (колебаний в упругой среде). В данном списке это: гремит гром, шелестит листва. Также звуковая составляющая есть в явлениях: вода кипит (характерный шум), сверкает молния (гром является звуковым следствием молнии).

Ответ: гремит гром, шелестит листва, вода кипит, сверкает молния.

Тепловые

К тепловым явлениям относятся процессы, связанные с изменением температуры тел или их агрегатного состояния (плавление, кипение). В данном списке это: свинец плавится, снег тает, вода кипит. Также тепловая составляющая есть в явлениях: горит лампа (выделение тепла), сверкает молния (сильный нагрев воздуха).

Ответ: свинец плавится, снег тает, вода кипит, горит лампа, сверкает молния.

Световые

К световым явлениям относятся процессы, связанные с излучением, распространением и восприятием света. В данном списке это: звёзды мерцают, сверкает молния, горит лампа.

Ответ: звёзды мерцают, сверкает молния, горит лампа.

Объяснение для явлений, относящихся к нескольким категориям

Некоторые из перечисленных явлений являются комплексными, то есть в них одновременно проявляются физические явления разного типа.

Сверкает молния: это в первую очередь световое явление (мы видим яркую вспышку). Одновременно это тепловое явление, так как электрический разряд сильно нагревает воздух. Резкое расширение нагретого воздуха — это механическое явление, которое порождает звуковую волну, воспринимаемую нами как гром (звуковое явление).

Вода кипит: это тепловое явление (переход жидкости в пар), которое сопровождается механическим явлением (образование и движение пузырьков пара) и звуковым явлением (характерный шум).

Шелестит листва: мы воспринимаем это как звуковое явление (слышим шелест), причиной которого является механическое явление (колебание листьев под действием ветра).

Горит лампа: основное проявление — световое (излучение света), которое всегда сопровождается тепловым явлением (выделение тепла).

Звёзды мерцают: это световое явление (изменение видимой яркости звезды), которое вызвано прохождением света через неоднородные и постоянно движущиеся слои атмосферы. Движение воздуха — это механическое явление, а его неоднородность часто связана с разницей температур, то есть с тепловыми процессами.