Номер 5, страница 216 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Приложения. Приложение 1. Физика как наука - номер 5, страница 216.

Условие.

5. Приведите примеры явлений и соответствующие им различные модели.

Решение.

5. Приведите примеры явлений и соответствующие им различные модели.

Модель — это упрощенное представление реального объекта, процесса или явления, которое отражает их существенные свойства. Одно и то же явление может быть описано разными моделями в зависимости от цели исследования и требуемой точности.

Пример 1: Движение планеты Земля вокруг Солнца.

- Материальная точка: В этой модели Землю и Солнце считают точками, обладающими массой, но не имеющими размеров. Эта модель удобна для расчета траектории движения Земли, периода обращения и скорости в рамках закона всемирного тяготения, но она не может объяснить смену дня и ночи или времен года.

- Система из двух шаров: Здесь Земля и Солнце представлены как твердые шары. Эта модель позволяет учесть вращение Земли вокруг своей оси (объясняя смену дня и ночи) и наклон оси вращения к плоскости орбиты (объясняя смену времен года).

- Геоцентрическая модель Птолемея: Историческая модель, в которой Земля неподвижна и находится в центре Вселенной, а Солнце и планеты вращаются вокруг нее. Для объяснения видимого движения планет использовались сложные конструкции из окружностей (деференты и эпициклы).

- Гелиоцентрическая модель Коперника-Кеплера: В этой модели Солнце находится в центре системы, а планеты, включая Землю, движутся вокруг него по эллиптическим орбитам. Эта модель гораздо точнее описывает реальное движение планет и подтверждается наблюдениями.

Пример 2: Газ в закрытом сосуде.

- Модель идеального газа: Молекулы газа рассматриваются как материальные точки, которые хаотично движутся, не взаимодействуют друг с другом на расстоянии и упруго сталкиваются. Эта модель хорошо описывает поведение реальных газов при низких давлениях и высоких температурах. Описывается уравнением состояния $pV = \nu RT$.

- Модель реального газа (модель Ван-дер-Ваальса): Эта модель, в отличие от идеальной, учитывает собственный объем молекул и силы притяжения между ними. Она более точно описывает поведение газов при высоких давлениях и низких температурах, а также позволяет описать переход газа в жидкое состояние. Описывается уравнением $(p + \frac{a\nu^2}{V^2})(V - b\nu) = \nu RT$.

Пример 3: Распространение света.

- Геометрическая (лучевая) модель: Свет представляется в виде прямых линий — лучей, распространяющихся в пространстве. Эта модель используется для объяснения отражения и преломления света, а также для построения изображений в линзах и зеркалах. Она не объясняет явления, связанные с волновой природой света, такие как дифракция.

- Волновая модель: Свет рассматривается как электромагнитная волна. Эта модель успешно объясняет явления интерференции, дифракции и поляризации света.

- Квантовая (корпускулярная) модель: Свет рассматривается как поток частиц — квантов электромагнитного поля, называемых фотонами. Эта модель необходима для объяснения явлений фотоэффекта и эффекта Комптона. Современная физика использует корпускулярно-волновой дуализм, объединяющий обе модели.

Ответ: Примерами явлений и соответствующих им моделей могут служить: 1) движение Земли вокруг Солнца (модели: материальная точка, система шаров, геоцентрическая, гелиоцентрическая); 2) газ в сосуде (модели: идеальный газ, реальный газ); 3) распространение света (модели: геометрическая, волновая, квантовая).

6. Что является критерием правильности выбранной модели?

Главным и окончательным критерием правильности (или истинности) любой научной модели является практика, то есть ее проверка через эксперимент или наблюдение. Модель считается правильной, если ее выводы и предсказания согласуются с опытными данными в заданной области применимости.

Этот основной критерий можно разбить на несколько составляющих:

- Согласованность с экспериментом: Результаты, вычисленные на основе модели, должны совпадать с результатами реальных экспериментов и наблюдений в пределах установленной точности. Если предсказания модели систематически расходятся с опытом, модель признается неверной или имеющей ограниченную область применимости.

- Предсказательная сила: Ценность модели значительно возрастает, если она не только объясняет уже известные факты, но и способна предсказывать новые, ранее не наблюдавшиеся явления. Экспериментальное подтверждение таких предсказаний является мощным свидетельством в пользу правильности модели. Например, общая теория относительности Эйнштейна предсказала искривление лучей света в гравитационном поле, что позже было подтверждено наблюдениями.

- Адекватность цели моделирования: Модель должна соответствовать поставленной задаче. Например, для расчета траектории полета снаряда его можно считать материальной точкой, пренебрегая сопротивлением воздуха. Но для баллистической экспертизы такая модель будет слишком грубой. Правильность модели относительна и зависит от цели исследования.

- Принцип простоты (Бритва Оккама): При наличии нескольких моделей, одинаково хорошо согласующихся с экспериментом, предпочтение отдается наиболее простой. Более простая модель, как правило, содержит меньше произвольных допущений и является более универсальной.

Таким образом, модель не является абсолютно "правильной" или "неправильной". Она может быть более или менее точной, иметь более широкую или узкую область применимости. Но окончательным судьей ее состоятельности всегда выступает эксперимент.

Ответ: Основным критерием правильности выбранной модели является практика — соответствие выводов и предсказаний, полученных с помощью модели, результатам реальных экспериментов и наблюдений. Важными аспектами также являются предсказательная сила модели, ее адекватность поставленной цели и относительная простота.