Методы изучения природы

Здравствуйте ребята, сегодня на уроке мы поговорим о методах изучения природы.

Для изучения естественных наук применяют самые разнообразие методы. («Методос» — с греческого означает «способ познания», «путь»). Основные методы изучения естественных наук — это наблюдение, эксперимент и измерение.

Первый метод, который мы с вами рассмотрим, ─ это наблюдение.

Этот метод исследования представляет собой целенаправленное восприятие какого-либо явления, в процессе которого исследователь получает информацию. Прежде чем приступать к наблюдению, необходимо составить план.

Сперва необходимо ответить на вопросы: когда, где, сколько по времени и зачем именно будет происходить наблюдение. Результаты наблюдений записываются. Записи можно делать в форме текста или таблицы.

Метод наблюдения является одним из самых доступных методов изучения природы, но для его проведения необходимо желание, терпение, и умение.

Например, французский энтомолог Жан Анри Фабр пользовался этим методом при изучении окружающих организмов, в частности насекомых.

Надо сказать, что изучению насекомых Фабр посвятил всю свою долгую жизнь. Не жалея времени и сил для наблюдения за осами, пчёлами, бабочками, жуками, он стал лучшим в мире знатоком насекомых. Некоторые исследования Фабра длились десятилетиями. Например, поведение жуков скарабеев он изучал почти 40 лет.

То, чем занимался Фабр, внесло большой вклад в науку. Свои открытия Фабр описал в книгах, которыми и сегодня восхищаются учёные и любители природы разных стран.

Методом наблюдения пользуются не только биологи, но и учёные самых разных специальностей, например астрономы.

В июле 1994 года телескопы всего мира были направлены в сторону Юпитера. Произошло событие, которое случается один раз в тысячу лет. С Юпитером столкнулись обломки кометы, летевшие с огромной скоростью.

Взрывы от падения кометы во много раз превысили мощность всего накопленного на Земле атомного оружия.

С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, приводит её в систему и ищет в этой информации какие-то закономерности.

Но наблюдений в природе не всегда бывает достаточно.  Чтобы лучше изучить многие явления, исследователи проводят эксперименты. Слово «эксперимент» имеет латинское происхождение и на русский язык переводится как «опыт», «проба».

Этот метод исследования заключается в проведении серии опытов. Эксперимент включает в себя создание определённых условий, наблюдение за происходящим и фиксацию результатов. Условия, ход эксперимента и полученные результаты должны быть подробно описаны в исследовательской работе. Результаты могут быть представлены в форме текста, графиков, диаграмм.

С помощью экспериментов можно, например, отличить одни вещества от других, а также узнать состав неизвестных веществ. Например, известно, что соли разных металлов при внесении их в пламя горелки окрашивают его в определённый цвет. Однако, данный метод может сработать только в том случае, если различаемые вещества по-разному меняют цвет пламени или же одно из них не меняет цвет вовсе.

Также при помощи экспериментов можно убедиться в том, что подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Например, расширение небольшого стального шара, нагретого на газовой горелке, можно заметить по его прохождению через кольцо. Холодный шар легко проходит через кольцо, а нагретый застревает в нем. Когда шар остынет, он снова проходит через кольцо. Это объясняется тем, что при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее. В результате увеличивается среднее расстояние между атомами (молекулами).

С помощью опытов изучают поведение животных, их язык, память, способность находить дорогу.

Выяснено, например, что перелётные птицы во время своих путешествий ориентируются по солнцу и звёздам. Узнать это помогли очень интересные эксперименты немецкого учёного Густава Крамера.

Осенью и весной птиц содержали в специальной клетке, откуда они могли видеть солнце. Птицы поворачивались в ту сторону, куда они полетели бы, если бы были свободны. Когда с помощью зеркал учёный изменил направление солнечных лучей, как бы передвинул солнце, птицы повернулись вслед за ним. Так было доказано, что они ориентируются по солнцу.

Подобные опыты проводили и по ночам. Пока птицы видели ночное небо, они располагались в правильном направлении. Но вот их поместили в планетарий и стали менять расположение звёзд на искусственном небе.

И птицы, доверившись этому небу, поворачивались совсем не туда. Это означало, что они действительно ориентируются по звёздам.

Экспериментально немецкий этолог Карл фон Фpиш доказал, что медоносные пчёлы способны различать цвета.

Приманку (сладкий нектар) он помещал на квадрат определённого цвета, и вскоре насекомые садились на него и без приманки, безошибочно находя среди квадратов других цветов, даже если их меняли местами.

Проводя эти опыты, учёный обнаружил, что достаточно одной пчелы «разведчицы», которая появится на цветном блюдечке с сиропом, выставленном на открытом воздухе, чтобы вскоре после её возвращения в улей к этому блюдечку прилетело множество пчёл.

Этот опыт привёл к открытию у пчёл своеобразного «языка танцев», с помощью которого пчелы передают друг другу важную информацию.

Очень часто при изучении природы применяют ещё один метод — измерение. Измеряют, к примеру, размеры и массу тел, их температуру, скорость движения, время протекания определённых явлений.

При помощи весов, к примеру, можно определить сколько воды поглотила лягушка через кожу. Древесную лягушку взвесили на весах и установили, что её вес равняется 95 граммам. После этого лягушку обернули мокрой тряпкой, и через час она весила уже 152 грамма.

Метод измерения также применяют для того, чтобы узнать, например, численность животных. Учитывают общее количество и плотность зверей или птиц, рыб, имеющихся на конкретной территории.

Объектом учёта могут быть сами животные (учёт по встречам), норы и хатки.

А также следы животных, заметные на снегу, а в определённых условиях и по чернотропу.

Численность птиц определяют весной по их голосам и гнездовьям.

Для постановки эксперимента часто необходимо специальное оборудование. Физики при изучении электрических цепей применяют специальные приборы. Например, для измерения силы тока используют амперметр. Вольтметр ― для определения напряжения или электродвижущей силы в электрических цепях. Прибор для измерения силы или момента силы ― динамометр.

Географы используют компасы — устройства которые облегчают ориентирование на местности. С помощью компаса можно точно определить стороны света.

Посмотрим, как он устроен. В центре компаса располагается намагниченная стрелка (синий цвет показывает — на север, а красный — на юг).

По окружности ― циферблат с обозначенными сторонами горизонта. Сбоку ― арретир (это приспособление необходимое для закрепления подвижности стрелки).

Чтобы определить по компасу стороны горизонта, нужно отпустить арретир и установить компас горизонтально как можно дальше от магнитов и металлических предметов, далее дождаться, пока указательная стрелка остановится и покажет сторону света. Синяя стрелка укажет на север, красная ─ на юг, слева будет запад, а справа ─ восток.

С древних времён географы использовали бинокли ― приборы для стереоскопического наблюдения удалённых объектов. Барометр, который необходим для измерения атмосферного давления. Он может предсказывать бурю. Термометр служит для измерения температуры, одной из важнейших составляющих географического исследования.

Химики в своих исследованиях также используют специальное оборудование. Простейшее из них — это, например, уже знакомый вам нагревательный прибор спиртовка, которая применяется в химических и школьных лабораториях для подогрева и плавления материалов, для нагрева небольших лабораторных сосудов.

Также химики используют и различную химическую посуду, в которой проводят и изучают превращения веществ, то есть химические реакции. Пробирки представляют собой стеклянные трубки, запаянные с одного конца. Их обычно используют для опытов небольшим количеством веществ. Химические воронки используются для переливания жидкостей, переноса порошков, фильтрования при помощи вкладного фильтра. Химические стаканы с носиком и без него используются для переливания или хранения каких-либо веществ, например дистиллированной воды. В лаборатории также широко применяются различные колбы, которые нужны для хранения многих веществ и проведения различных химических операций. Фарфоровые ступки и пестики используются для измельчения отдельных веществ или их смеси до определённой степени помола.

В биологии широко используются оптические приборы, которые позволяют во много раз увеличить изображение наблюдаемого объекта: увеличительное стекло, лупа.

Микроскопы, позволяющие увидеть объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза. С помощью светового микроскопа можно видеть детали, расстояние между которыми составляет до 0,2 мкм.

Например, если посмотреть на срез арбуза, то можно заметить множество шарообразных пузырьков — это клетки. У арбуза они очень крупные и видны в лупу.

Если посмотреть на клетки в микроскоп, то мы можем увидеть многие клеточные структуры.

Также для исследования в биологии использую лабораторное оборудование. Например, чашку Петри — прозрачный лабораторный сосуд в форме невысокого плоского цилиндра, который закрывается прозрачной крышкой подобной формы, но несколько большего диаметра. Чашка широко используется в микробиологии для культивирования колоний микроорганизмов. Для этого её заполняют слоем питательной среды, на который производят посев культуры микроорганизмов.

Итак, сегодня на уроке вы узнали о том, что для познания природных явлений большое значение имеет метод. Основными методами изучения естественных наук являются: наблюдение, эксперимент и измерение.