"Гений земли русской..." ( к 300-летию М.В.Ломоносова)

Муниципальное  общеобразовательное учреждение  

«Герасимовская средняя общеобразовательная школа»

Ломоносов – гений земли русской…

(к 300-летию со дня рождения М.В. Ломоносова)

Выполнили:

Слесаренко Яна, ученица 11 класса

Сохань Павел, ученик 11 класса

Гасанов Эльнур, ученик 10 класса

Руководитель:

Приходько Нина Викторовна,

учитель физики и математики

Герасимовка

2011

Достижения М.В. Ломоносова по физике и астрономии.

Оборудование: презентация

Слайд 1,2

На уроках физики мы часто слышим фамилию Ломоносова при изучении тех или иных явлений природы.

Целью моей работы являлось изучение трудов М.В. Ломоносова, его достижений в области физики и астрономии.  

Слайд 3,4

В презентации представлены основные труды Ломоносова, которые внесли огромный вклад в развитие физики и астрономии

Слайд 5

Прежде всего, нужно сказать, что именно Михаил Васильевич Ломоносов ввел  в  русский язык слово "физика" в XVIII веке, когда в переводе с немецкого он издал первый учебник физики.

Исследования Ломоносова можно разделить на несколько этапов:

Слайд 6

Разработка атомистической теории строения вещества.

Закон сохранения материи

Разработка учения о теплоте.

Исследование природы электрических явлений.

Объяснение происхождения полярных сияний

Учение о свете и цвете.

Исследование комет.

Астрономическое открытие атмосферы Венеры.

Слайд 7. Молекулярная физика (физика тепловых явлений).

        Сегодня в школьном курсе физике изучение молекулярной (статистической) физики начинается с того, что дается определение: молекулярная физика – это раздел физики, в котором изучают тепловые явления на основе представления о том, что все тела состоят из микроскопических частиц атомов  и молекул, т.е. с учетом их внутреннего строения.

      Однако, чтобы прийти к такому пониманию физики тепловых явлений и строения тел, человечество прошло долгий путь.

Большой вклад в формирование физики тепловых явлений и развитие молекулярно-кинетической теории внес М.В. Ломоносов.

Слайд 8. Разработка атомистической теории строения вещества.

         Новым в этой теории по сравнению с работами предшественников Ломоносова было признание им объективного существования двух различных форм частиц материи – атома (по его терминологии элемента) и молекулы (по его терминологии – корпускулы) как собрания атомов. Уже в одной из первых своих работ – «276 заметок по физике и корпускулярной философии» Ломоносов, выступая против положений Готфрида Лейбница и его последователей, которые утверждали, что в основе всех явлений природы лежат нематериальные духовные сущности, заявлял: «…я твердо уверен, что это мистическое учение должно быть до основания уничтожено моими доказательствами». Идеи Ломоносова о строении всех тел из атомов как материальных частичек опередили науку более чем на сто лет.

Слайд 9.  Диссертация М.В. Ломоносова.

       Свою научную деятельность М.В. Ломоносов начал, учась в Германии в городе Марбурге, под руководством профессора Христиана Вольфа.

В марте 1739 года публикуется его диссертация «Физическая диссертация о различии смешанных тел, состоящих в сцеплении корпускул, которую для упражнения написал Михайло Ломоносов, студент математики и философии», в которой заложены основы новой  корпускулярной теории строения материи,  новой корпускулярной физики и химии.

Слайд 10. Определения корпускул.

     По словам Ломоносова:  корпускулы – сущности сложные, недоступные сами по себе наблюдению, т.е. настолько малы, что совершенно ускользают от взора.

Корпускулы, имеющие основанием своего сложения элементы, называются первичными.

Корпускулы, имеющие основание своего сложения в других, меньших, чем они корпускулах, суть производные.

Корпускулы разнородны, если различаются массою или фигурою, или тем и другим одновременно.

Говорят, что корпускулы сцеплены, когда они так соединены друг с другом, что одна не может двигаться без другой, пока они не будут разделены  какой-либо силою.

Тело смешанное есть такое, которое образовано производными корпускулами.

Лемма II. В телах существую промежутки, не содержащие той материи, из которой тела состоят, и они наполняются какой-то другой нечувствительной жидкой материей.

Лемма III. Если две корпускулы или тела, непосредственно взаимно соприкасающиеся, давят друг на друга в противоположных направлениях, то эти тела сцепляются.

Слайд 11. Основные положения МКТ

          Выводы , сделанные Ломоносовым,  полностью подтверждены и в современной теории основные положения МКТ звучат так:

1. Все тела состоят из мельчайших частиц – атомов и молекул.

2. Атомы и молекулы  непрерывно и хаотично движутся. Скорость этого движения зависит от температуры. При абсолютном нуле температуры движение атомов и молекул прекращается.

3. Молекулы и атомы взаимодействуют между собой.

Слайд 12. Закон сохранения вещества и энергии.

         Впервые Ломоносов формулирует “всеобщий закон” сохранения материи в письме к Леонарду Эйлеру в 1748 году: “Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось ,то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования, и т.д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому…”- мысли, которых до Ломоносова не высказывал никто.

Слайд 13 Разработка учения о теплоте.

           Причиной теплоты Ломоносов считал «коловратное» , т.е. вращательное движение частиц, составляющих тело, а температура и степень нагрева тела являются мерой интенсивности движения частиц. В работе «Размышления о причине теплоты и холода» он обосновал молекулярно-кинетическую теорию теплоты и ряда физических принципов, в частности, существование абсолютного нуля температуры, т.е. температуры, при которой прекращается тепловое движение частиц материи. В этой же работе учёный подверг критике теорию теплорода, которая господствовала тогда в науке. Интересно, что представление о теплоте как о виде движения стало общепринятым лишь в 70-х годах 19 века. На основе МКТ теплоты возникла кинетическая теория газов, основные положения которой Ломоносов изложил в  работе «О рождении и природе селитры» (1748 г.) . Теория газов, разработанная Ломоносовым, была новым словом в науке и стала основой для дальнейших исследований в 19 веке.

Слайд 14. С 1743 года Ломоносов начал изучать электрические явления. Для определения степени наэлектризованности атмосферы использовалась так называемая громовая машина.

Слайд 15.  Исследование природы электрических явлений

         Справедливости ради,  надо сказать, что в пору работы Ломоносова в Петербургской академии наук  в ней работали величайшие ученые: гениальный математик Эйлер и изобретатель прибора для измерения электричества (хорошо всем известного как школьный электроскоп) Рихман, который занимался исследованием электрических явлений, в частности молний.На очередном торжественном собрании Петербургской  академии наук академики  Г.В. Рихман и М.В. Ломоносов  должны были сделать доклад об электричестве. Но заседание прервали из-за грозы, т.к. Рихман и Ломоносов поспешили в свои лаборатории.   Но Рихман на заседание больше не вернулся. 26 июля 1953 г. во время проведения очередного опыта во время грозы Рихман погиб, предположительно от удара шаровой молнии. Ломоносов был потрясен смертью друга, оба занимались изучение грозовых явлений. Он не только продолжает дело Рихмана, но с ещё большим усердием исследует атмосферное электричество. И хлопочет о выделении пенсии семье Рихмана.

Слайд 16. Работы М.В. Ломоносова по электричеству..

         Ломоносов берётся расследовать причину гибели Рихмана, изучить его установку по поимке молнии и фактически повторить его опыт. В 1753 г. Ломоносов публикует «Слово о явлениях воздушных от электрической силы происходящих». Он отвергает мифическое происхождение электричества, говоря, что электричество –это вид материи. Он пишет: «Двояким искусством электрическая сила в телах возбуждается: трением и теплотою…

Летающие по воздуху пары солнцем нагреваются и течением воздуха между собой трутся…».

Слайд 17.

В следующей своей работе «Изъяснения, надлежащие к слову о электрических воздушных явлениях»  Ломоносов подробно описывает результат расследования гибели Рихмана, в этой же работе впервые делает предположение об электрической природе северных сияний.

Слайд 18. Предположения М.Ломоносова о происхождении северного сияния  (научная гипотеза)

В своей работе он пишет: «Возбуждённая электрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые в мгновенья ока исчезают и в то же время новые на их места выскакивают, так что беспрерывное блистание быть кажется. В северном сиянии всполохи или лучи вид подобный имеют».

Слайд 19,20

Свое восхищение природным явлением М.В. Ломоносов поэтически проявил в оде «Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния»

Слайд 21.

Современная трактовка теории происхождения северного сияния: Северное сияние — свечение  верхних слоёв земной атмосферы вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра

Положения Ломоносова, которые выдержали проверку временем:

-причиной полярных сияний служат электрические разряды, происходящие в разреженных слоях воздуха;

- полярные сияния  происходят на очень больших высотах

Слайд 22.

         Но основным трудом М.В. Ломоносова по электричеству следует считать вышедшую в 1756 г. работу «Теория электричества, изложенная математически». Рукопись не закончена, но  то, что мы имеем, говорит о сильной эволюции взглядов Ломоносова на электричество и вполне соотносится с современными нашими знаниями.

Слайд 23.

Электрическая сила есть действие, вызываемое легким трением в чувствительных телах и состоящее в силах отталкивательных и притягательных, а также в произведении света и огня.

Отталкивательной силой называется электрическая сила, при наличии которой части наэлектризованного тела стремятся отойти друг от друга.

Притягательной называется электрическая сила, которую легкие неэлектризованные тела притягиваются к электризованным и наоборот.

Ломоносов говорит о двух способах электризации: трением и соприкосновением.

Чувствительные тела подразделяются на два вида: первично электрические и производно электрические….. К первичным относятся: янтарь, сера, сургуч, стекло, шелк и др. главным образом смолистые; принимают и распространяют эту силу вода, все металлы и животные, особенно живые.

Слайд 24.  Оптика. Учение о свете и цвете.

       В своей работе «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» Ломоносов  даёт теоретические выводы по результатам своих исследований световых явлений, которое он произнес публично в собрании Академии наук.По Ломоносову свет – это движение эфира. Эфир бывает голубым, красным, вишневым и т.д. Т.е. надо понимать, что мельчайшие частицы эфира отличаются цветом. В современной теории мы говорим о фотонах разного цвета. Одновременно с этим, ранее, Ломоносов говорит о волновой природе света в «Теории электричества».

 Только в начале 20 века утвердилось мнение, что свет носит двойственную природу.

Слайд 25,26.

Видное место в творческой деятельности Ломоносова занимало конструирование оптических приборов различного назначения Аэродинамическая машина, которая позволяла наблюдать за метеорологическими процессами в атмосфере. Перед вами телескоп и “ночезрительная труба”

Слайд 27, 28.  Исследования по астрономии. Исследование комет.

В своей работе «Изъяснения, надлежащих к слову о электрических воздушных явления» Ломоносов рассматривает движение комет. «Хвосты комет склоняются и нагибаются в приближении к Солнцу, когда боком движутся». Позже Ломоносов разрабатывает целую теорию о кометах в работе «Дальнейшее подтверждение о хвостах комет».

Слайд 29, 30,31. Открытие атмосферы Венеры.

      26 мая 1761 года, наблюдая прохождение Венеры по солнечному диску, ведя самостоятельные наблюдения в своей домашней обсерватории, Ломоносов обнаружил световой ободок вокруг Венеры. Эффект увидели многие наблюдатели, но только М. В. Ломоносов правильно понял его и объяснил рефракцией солнечных лучей, происходящей в наличествующей у Венеры атмосфере. В астрономии этот феномен рассеяния света, отражение световых лучей при скользящем падении (у М. В. Ломоносова — «пупырь»), получил его имя — «явление Ломоносова».

М. В. Ломоносов обнаружил наличие у Венеры атмосферы. Труд  М. В. Ломоносова «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санкт-Петербургской Императорской Академии Наук  Майя 26 дня 1761 года»  был напечатан на русском и немецком языках,  и, следовательно, был известен  в Западной Европе, поскольку публикации Академии рассылались в её крупнейшие научные центры, однако открытие атмосферы на Венере приписывалось И. И. Шретеру и Ф. В. Гершелю.

Слайд 32.Выводы:

Опираясь на свои энциклопедические знания, Ломоносов впервые сделал попытку установить связь между тепловыми, химическими, световыми и электрическими процессами, происходящими в природе.

Такое логическое единство является следствием понимания им единства природы и существования немногих фундаментальных законов, лежащих в основе целостного многообразия явлений.

Значение работ Ломоносова по естественным наукам, в том числе физике и астрономии,  в том, что он, опираясь на  практические наблюдения и опыты, в своих теоретических работах перевел их на ясный язык математических выкладок, формулировок, чертежей. Это дало возможность его последователям дальше двигаться в научном направлении.