Информационно-познавательный проект на тему «Истории великих открытий»

1. Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
2. «Средняя общеобразовательная школа №3»
3. Еманжелинского муниципального района

Информационно-познавательный проект

на тему

«Истории великих открытий»

Автор проекта:

Клименко Анастасия,

обучающаяся 7 класса

Наставник проекта:

Орзуева Н.А.

учитель физики

2019 г.

Содержание

Введение                                                                                3

1. Как на самом деле был открыт Закон всемирного тяготения        5

1. Принципы естествоиспытателя                                                5
2. Плечи гигантов                                                                        6
3. Всемирный закон                                                                6

2. Как на самом деле была открыта таблица Менделеева                8

1. История таблицы Менделеева: как все начиналось                        9
2. Мифы и факты о создании периодической таблицы                        10

Заключение                                                                                        11

Список литературы                                                                        12

Введение

Трудный и тернистый путь, пройденный человечеством, начиная с глубокой древности и заканчивая сегодняшним днем, можно описать по-разному. Этот путь можно отразить через историю жесточайших войн и потрясений или удивительно прекрасную историю литературы и искусства, а можно смотреть через призму величайших событий, которые потрясли мир и великих людей, которые изменили мир.

Нелегкий путь, пройденный человечеством с его пытливым острым умом, можно проследить и через историю его величайших открытий и изобретений, внедрение которых привело к значимым изменениям в жизни всего общества, изменило взгляды на мир. И сегодня жизнь не стоит на месте, она тесно связана с техническим прогрессом, с внедрением новых технологий, новых изобретений и открытий. Есть много устаревших технологий, которые уже давно стали историей. Огромное количество открытий, так и не ставшие ими по-настоящему, утрачены, затеряны во времени, другие не были по достоинству оценены современниками и ждали своего признания и применения сотни лет. И, наоборот, есть такие древнейшие открытия, как огонь, бумага, колесо и другие, которые нужны были человеку, чтобы выжить, равноценных им нет до сих пор. Несмотря на то, что прошли тысячелетия, наука давно ушла вперед, эти открытия остаются для нас самыми важными и значительными.

Новейшие изобретения могут изменить наши взгляды на мир. То, что раньше было прекрасной мечтой, считалось плодом безумной фантазии, сегодня прочно вошло в наш быт, стало нашей повседневной действительностью. Хорошо известные нам древние сказки и легенды о ковре-самолете, волшебном зеркальце или сапогах-скороходах нашли свое реальное воплощение в современных воздушных и космических кораблях, цветном телевидении, телефонах, телеграфах и прочих средствах современной связи. Полет человека в космос, высадка людей на Луне, изобретение электронных вычислительных машин, лазера, компьютера, интернета, роботов, использование атомной энергии на благо человечества, величайшие достижения в области медицины по пересадке органов человека и победа в борьбе с неизлечимыми ранее болезнями — таков неполный перечень достижений человечества за последние пол столетия. Сегодня по-прежнему лучшие умы человечества изобретают, выдвигают новые идеи и предложения, совершают открытия во имя дальнейшего развития и совершенствования нашего мира.

Когда речь заходит об открытиях, то сразу вспоминаются выскочивший из ванны голый Архимед и Ньютон, который задумчиво ощупывает на голове шишку, набитую упавшим яблоком, или Менделеев, увидевший свою таблицу во сне. В массовом сознании зафиксировано, что открытия и изобретения совершаются совершенно случайно. Так ли это на самом деле

Цель моей работы: изучить жизнь и творчество Менделеева и Ньютона, больше узнать о великих ученых, прикоснуться к их открытиям и рассказать о них другим.

Тема проекта является актуальной, т.к. с открытиями учащиеся встречаются и на уроках физики, и на уроках химии. Информация, содержащаяся в работе, расширяет кругозор и показывает значение научных знаний.

Исходя из цели работы, я сформулировала для себя следующие задачи:

1. Познакомиться с биографией и с открытиями учёных Дмитрия Ивановича Менделеева и Исаака Ньютона
2. С помощью различных источников информаций: научно-популярной литературы, художественной литературы изучить историю великих открытий Менделеева и Ньютона
3. Изучить влияние открытий учёных на развитие науки

I. Как на самом деле был открыт Закон всемирного тяготения

Каждый школьник знает красивую легенду о том, как Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения: на голову великого ученого упало яблоко, и вместо того, чтобы разозлиться, Исаак задумался, почему это произошло? Почему Земля все притягивает, а брошенное обязательно падает вниз? Но это красивая легенда, выдуманная позже. Сказку о падающем яблоке Ньютон сочинил для своей любимой племянницы Катерины Кондуит, чтобы популярно изложить суть закона.

В реальности Ньютону для открытия своего закона пришлось проделать сложную и кропотливую работу. Я захотела узнать о том, как великий ученый открыл свой знаменитый закон.

1. Принципы естествоиспытателя 

Исаак Ньютон жил на стыке XVII и XVIII веков (1642-1727 гг.). Жизнь в это время была совершенно иной. Европу сотрясали войны, а в 1666 году Англию, где жил Ньютон, настигла ужасная эпидемия, прозванная “черной смертью”. Впоследствии это событие назовут “Великая эпидемия чумы в Лондоне”. Многие из наук только-только зарождались, образованных людей было мало, как и то, что они знали. Например, современная еженедельная газета содержит больше информации, чем среднестатистический человек в то время узнавал за всю свою жизнь!

Несмотря на все эти сложности, находились люди, которые стремились к знаниям, совершали открытия и двигали прогресс вперед. Одним из них был великий английский ученый Исаак Ньютон. Совершить свои основные открытия ученому помогли принципы, которые он называл “правила философствования”. Суть первого правила заключается в том, что если мы можем исчерпывающе объяснить новое явление уже существующими законами, то нам не следует вводить новых. Правило второе говорит, что все законы физики должны быть доказаны или опровергнуты опытным путем. В своих принципах философствования Ньютон сформулировал принципы научного метода.

Начиная с Ньютона, естествознание развивается в твердой уверенности, что мир можно познать, и что Природа устроена по простым математическим принципам. Эта уверенность стала философской базой для грандиозного прогресса науки и технологии в истории человечества.

2. Плечи гигантов

Исаак Ньютон как-то скажет, что если он и видел дальше других, то только потому, что стоял на плечах гигантов

Наверное, вы не слышали о датском алхимике Тихо Браге. Тем не менее, именно он был учителем Кеплера и первым составил точную таблицу движения планет на основе своих наблюдений. Необходимо отметить, что эти таблицы представляли всего лишь координаты планет на небе. Тихо завещал их Иоганну Кеплеру, своему ученику, который после внимательного изучения этих таблиц понял, что движение планет подчинено некой закономерности. Кеплер сформулировал их следующим образом:

1. Все планеты движутся вокруг Солнца по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

2. Радиус, проведенный от Солнца до планеты, “заметает” равные площади в равные промежутки времени.

3. Квадраты периодов двух планет (T1 и T2) относятся как кубы больших полуосей их орбит (R1 и R2):

Сразу же бросается в глаза то, что Солнце играет особую роль в этих законах. Но Кеплер не мог объяснить эту роль, как и не смог объяснить причину движения планет вокруг Солнца. Ньютон взялся найти первопричину законов Кеплера.

3. Всемирный закон 

Ньютон понял, что для того, чтобы изменить скорость тела, необходимо приложить к нему силу. Сегодня каждый школьник знает это утверждение как первый закон Ньютона: изменение скорости тела за единицу времени (иначе говоря, ускорение a) прямо пропорционально силе (F), и обратно пропорционально массе тела (m). Чем больше масса тела, тем больше усилий мы должны затратить на изменение его скорости. Обратите внимание, Ньютон использует только одну характеристику тела - его массу, не рассматривая его форму, из чего оно сделано, какого оно цвета и прочее.

Ньютон считал, что масса тела необходимый и достаточный “фактор” для описания взаимодействие тел: Ньютон представлял планеты как большие тела, которые двигаются по окружности (или почти окружности). В повседневной жизни он часто наблюдал подобное движение: дети играли с мячом, к которому была привязана нить, они вертели его у себя над головой. В данном случае, Ньютон видел мяч (планету) и то, что она движется по кругу, но не видел нити. Проводя подобную аналогию и используя свои правила философствования, Ньютон понял, что надо искать некую силу - ”нить”, которая связывает планеты и Солнце.

Ньютон определил, что Солнце действует на планеты с силой: Также он понял, что все планеты кружатся вокруг Солнца, и считал естественным, что масса Солнца должна быть учтена в константе: Именно в такой форме закон всемирного тяготения соответствовал наблюдениям Кеплера и его законам движения планет. Величина G = 6,67 х 10(-11)H (м/кг)2, была выведена из наблюдений за планетами.

Благодаря этому закону были описаны движения небесных тел, и, более того, мы смогли предугадать существование невидимых для нас объектов. В 1846 году ученые рассчитали орбиту ранее неизвестной планеты, которая своим существованием оказывала влияние на движение других планет Солнечной системы. Это был Плутон. Ньютон верил, что в основе самых сложных вещей лежат простые принципы и “механизмы взаимодействия”. Именно поэтому он смог разглядеть в наблюдениях своих предшественников закономерность и сформулировать ее в Закон всемирного тяготения.

На склоне своих дней Исаак Ньютон так рассказывал, как произошло это открытие: он прогуливался яблоневым садом в имении своих родителей и вдруг увидел Луну в дневном небе. И вдруг на его глазах от ветки оторвалось и упало на землю яблоко.

Поскольку Ньютон в это время как раз работал над законами движения, он уже знал, что яблоко упало под воздействием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, а значит, на него влияет какая-то сила, удерживающая его от того, чтобы сорваться с орбиты и полететь вдаль, в открытый космос. Здесь ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет яблоко падать на землю, а Луна оставаться на околоземной орбите.

Чтобы сполна оценить весь блеск этого озарения, вернемся ненадолго к его предыстории. Когда выдающиеся предшественники Ньютона, в частности Галилей, изучали равноускоренное движение тел, падающих на поверхность Земли, они были уверены, что наблюдают явление исключительно земной природы - такое, что существует только вблизи поверхности нашей планеты. Когда другие ученые, например, Иоганн Кеплер, изучали движение небесных тел, они считали, что в небесных сферах действуют совсем другие законы, отличающиеся от тех, которые управляют движением здесь, на Земле.

История науки свидетельствует о том, что практически все представления о движении небесных тел до Ньютона заключались в основном в том, что небесные тела, будучи совершенными, движутся круговыми орбитами благодаря своему совершенству, поскольку круг - суть идеальная геометрическая фигура. Итак, выражаясь современным языком, считалось, что есть два типа гравитации, и это представление устойчиво закрепилось в сознании людей того времени. Все считали, что земная гравитация, действующая на несовершенной Земле, и есть гравитация небесная, действующая на совершенных небесах.

Прозрение же Ньютона как раз и заключалось в том, что он объединил эти два типа гравитации в своем сознании.

II. Как на самом деле была открыта таблица Менделеева

К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Элементы предлагали разместить в порядке возрастания атомной массы и разбить на группы по сходству химических свойств.

В 1863 году свою теорию предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюленд, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией.

В 1869 году Менделеев опубликовал свою схему периодической таблицы в журнале Русского химического общества и разослал извещение об открытии ведущим ученым мира. В дальнейшем химик не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид.

Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов, свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор - на хлор, а золото схоже с серебром и медью.

В 1871 году Менделеев окончательно объединил идеи в периодический закон. Ученые предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты химика полностью подтвердились - галлий, скандий и германий полностью соответствовали тем свойствам, которые им приписал Менделеев.

1. История таблицы Менделеева: как все начиналось

Открытие Дмитрием Менделеевым периодической таблицы химических элементов в марте 1869 года стало настоящим прорывом в химии. Российскому ученому удалось систематизировать знания о химических элементах и представить их в виде таблицы, которую и сейчас обязательно изучают школьники на уроках химии. Периодическая таблица стала фундаментом для бурного развития этой сложной и интересной науки, а история ее открытия окутана легендами и мифами. Для всех увлекающихся наукой будет интересно узнать правду о том, как Менделеев открыл таблицу периодических элементов.

Попытки классифицировать и систематизировать известные химические элементы предпринимались задолго до Дмитрия Менделеева. Свои системы элементов предлагали такие известные ученые, как Деберейнер, Ньюлендс, Мейер и другие. Однако из-за нехватки данных о химических элементах и их правильных атомных массах предложенные системы были не совсем достоверными.

История открытия таблицы Менделеева начинается в 1869 году, когда российский ученый на заседании Русского химического общества рассказал своим коллегам о сделанном им открытии. В предложенной ученым таблице химические элементы располагались в зависимости от их свойств, обеспечивающихся величиной их молекулярной массы.

Интересной особенностью таблицы Менделеева было также наличие пустых клеток, которые в будущем были заполнены открытыми химическими элементами, предсказанными ученым (германий, галлий, скандий). После открытия периодической таблицы в нее много раз вносились добавления и поправки. Совместно с шотландским химиком Уильямом Рамзаем Менделеев добавил в таблицу группу инертных газов (нулевую группу).

В дальнейшем история периодической таблицы Менделеева была напрямую связана с открытиями в другой науке – физике. Работа над таблицей периодических элементов продолжается до сих пор, и современные ученые добавляют новые химические элементы по мере их открытия.

Значение периодической системы Дмитрия Менделеева сложно переоценить, так как благодаря ей:

Систематизировались знания о свойствах уже открытых химических элементов;

Появилась возможность прогнозирования открытия новых химических элементов;

Начали развиваться такие разделы физики, как физика атома и физика ядра; Существует множество вариантов изображения химических элементов согласно периодическому закону, однако наиболее известный и распространенный вариант – это привычная для каждого таблица Менделеева.

2. Мифы и факты о создании периодической таблицы 

Самым распространенным заблуждением в истории открытия таблицы Менделеева является то, что ученый увидел ее во сне. На самом деле сам Дмитрий Менделеев опроверг этот миф и заявил, что размышлял над периодическим законом на протяжении многих лет. Чтобы систематизировать химические элементы он выписывал каждый из них на отдельную карточку и многократно комбинировал их между собой, расставляя в ряды в зависимости от их схожих свойств.

Миф о «вещем» сне ученого можно объяснить тем, что Менделеев работал над систематизацией химических элементов сутками напролет, прерываясь на непродолжительный сон. Однако только упорный труд и природный талант ученого дал долгожданный результат и обеспечил Дмитрию Менделееву всемирную известность.

Многих учащихся в школе, а иногда и в университете, заставляют заучивать или хотя бы примерно ориентироваться в таблице Менделеева. Для этого человек должен не только иметь хорошую память, но и логически мыслить, связывая элементы в отдельные группы и классы.

Заключение

В школьной программе ответом на вопрос из истории, как Ньютон открыл закон всемирного тяготения, служит история о падающем плоде яблока. Согласно этой легенде, оно свалилось на голову ученому. Однако это - массово распространенное заблуждение, и в действительности все смогло обойтись без подобного случая возможной травмы головы. Сам Ньютон иногда подтверждал данный миф, но в действительности закон не был спонтанным открытием и не пришел в порыве сиюминутного озарения. Как было написано выше, он разрабатывался долгое время и был представлен впервые в трудах о «Математических началах», вышедших на обозрение публике в 1687 году.

Вклад Ньютона в развитие мировой науки неоценим. Его законы используют для расчётов результатов самых разнообразных взаимодействий и явлений на Земле и в космосе, применяют при разработках новых двигателей для воздушного, автомобильного и водного транспорта, рассчитывают длину взлетной и посадочной полос для различных типов самолетов, параметры (наклон к горизонту и кривизну) скоростных автомобильных дорог, для расчёта при строительстве зданий, мостов и других сооружений, при разработке одежды, обуви, тренажеров, в машиностроение, и т. д.

И в заключение, подводя итоги, необходимо отметить, что о Ньютоне у физиков существует твердое и единодушное мнение: он дошел до пределов познания природы в такой степени, в какой только мог дойти человек его времени.

Список литературы

1. Достижения в науке и технике [Электронный ресурс] Физика, научные открытия. –IQ-Coaching2010-2017, www.iq-coaching.ru: [сайт]/ http://www.iq-coaching.ru/nauchnye-otkrytiya/fizika/
2. Как просто[Электронный ресурс] Какие великие открытия сделал Исаак Ньютон. - RelevantMediaLLC 2010-2013,www.kakprosto.ru:[сайт]/ http://www.kakprosto.ru/kak-813408-kakie-velikie-otkrytiya-sdelal-isaak-nyuton
3. oRead[Электронный ресурс]Великие люди. www.oread.ru: [сайт]/ http://www.oread.ru/o/sky/ppl/einstein-011015.php
4. Самин, Д. Основы мироздания. Специальная теория относительности [Электронный ресурс]100 великих научных открытий:[сайт]/ Д. Самин. – 2012. – Режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/100otkr/33.htm/(01.03.2017)