Как вы уже знаете, физика изучает физические явления и физические свойства тел. Вы познакомились с механическими, тепловыми, звуковыми, световыми, электрическими явлениями.

При их изучении вы так же, как и ученые‑физики, использовали различные методы. Основными для вас пока являлись экспериментальные методы: наблюдение, измерение, эксперимент. В то же время в ряде случаев вы применяли и теоретические методы изучения явлений и свойств тел. Например, при получении формулы для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда и формулы выталкивающей силы вы создавали модель явления.

При введении понятия силы тока и объяснении зависимости сопротивления от характеристик проводника вы проводили аналогию с течением жидкости по трубе. Выполняя эксперимент по выявлению зависимостей между физическими величинами, вы сначала анализировали имеющиеся факты и выдвигали гипотезы, а затем осуществляли, экспериментальную проверку.

Экспериментальные и теоретические методы изучения физических явлений тесно связаны между собой. Преобладание того или иного метода в научных исследованиях зависит от проблемы исследования, уровня развития науки и техники. Метод изучения физики в школе зависит от вашей подготовки, в частности по математике. Поскольку у вас уже есть определенные задания по математик, вы приобрели некоторые знания о теоретических методах познания, то в этом году при изучении явлений и свойств тел вы значительно шире будут применяться теоретические методы познания.

Изучая физические явления и свойства тел, вводят физические величины, которые их количественно характеризуют. Экспериментальное или теоретическое исследование явлений и свойств тел позволяет установить связи между величинами. Если связи устойчивы и повторяются в различных экспериментах, то их называют физическими законами. Физические законы, часто записываемые в виде математических формул, являются выражением законов природы.

Объяснить, почему то или иное физическое явление протекает так, а не иначе, выяснить причину явления и предсказать его ход позволяет физическая теория.

Физика‑наука имеет в своем арсенале целый ряд развитых теорий. Вы уже познакомились с элементами молекулярно‑кинетической теории строения вещества, которую использовали для объяснения тепловых явлений, механических и тепловых свойств газов, жидкостей и твердых тел. Некоторые представления о строении атома помогли вам объяснить и понять такие явления, как электризация, электрическая проводимость металлов, жидкостей, газов.

Первой физической теорией, которая сложилась в XVII в., является классическая механика, которую вы будете изучать в этом году. Затем вы познакомитесь с элементами электродинамики — теорией, которая объясняет электромагнитные явления, а затем — с элементами квантовой теории, объясняющей строение атома, атомного ядра и элементарных частиц.

Каждая физическая теория описывает и объясняет определенный круг явлений природы и потому имеет границы применимости. Так, классическая механика, обобщившая существовавшие к середине XVII в. экспериментальные и теоретические сведения о механическом движении, справедлива для тел, размеры которых не меньше размеров молекул (10–¹⁰ м) и которые движутся со скоростями, много меньшими скорости света (300 000 км/с).

Законы механики

Механические явления вы уже изучали в курсе физики 7 класса. Вы познакомились с некоторыми понятиями механики, простейшими видами механического движения и уравнениями, которые их описывают. При этом основу изучения механических явлений составлял эксперимент.

Возникает вопрос, почему необходимо вернуться к изучению механики. Причин, по крайней мере, три.

Во‑первых, механическое движение является самым простым видом движения, оно лежит в основе других форм движения материальных объектов. Соответственно, величины, характеризующие механическое движение, используются при описании не только механических, но и других физических явлений.

Во‑вторых, при описании механического движения вы использовали скалярные величины. В то же время вам известно, что такие механические величины, как скорость, ускорение, сила, помимо значения имеют и направление, т. е. являются векторными. Соответственно и уравнения, которые связывают эти величины, записываются в векторной форме. Введение векторных величин и запись уравнений движения в векторном виде существенно расширяют круг изучаемых видов движения.

В‑третьих, классическая механика представляет собой стройную физическую теорию. Изучение ее позволяет показать роль теории не только в объяснении тех или иных явлений, но и в предсказании явлений и законов, и в целом показать роль теории в научном познании.