Naukowcy na planecie Ziemia używają mnóstwa narzędzi, aby opisać działanie natury i wszechświata jako całości. Że dochodzą do praw i teorii. Jaka jest różnica? Prawo naukowe często można sprowadzić do stwierdzenia matematycznego, takiego jak E = mc²; stwierdzenie to opiera się na danych empirycznych, a jego prawdziwość zwykle ogranicza się do spełnienia określonych warunków. W przypadku E = mc² - prędkość światła w próżni.

Teoria naukowa często stara się zsyntetyzować zbiór faktów lub obserwacji dotyczących konkretnych zjawisk. Ogólnie rzecz biorąc (ale nie zawsze) wyłania się jasne i sprawdzalne stwierdzenie dotyczące funkcjonowania przyrody. Redukcja wcale nie jest konieczna teoria naukowa do równania, ale w rzeczywistości reprezentuje coś fundamentalnego w działaniu natury.

Zarówno prawa, jak i teorie zależą od podstawowych elementów metoda naukowa, takie jak tworzenie hipotez, przeprowadzanie eksperymentów, znajdowanie (lub nie znajdowanie) danych empirycznych i wyciąganie wniosków. W końcu naukowcy muszą umieć replikować wyniki, jeśli eksperyment ma stać się podstawą ogólnie przyjętego prawa lub teorii.

W tym artykule przyjrzymy się dziesięciu prawom i teoriom naukowym, które możesz odświeżyć, nawet jeśli na przykład nie korzystasz zbyt często ze skanera. mikroskop elektronowy. Zacznijmy od huku, a zakończmy niepewnością.

Jeśli istnieje jedna teoria naukowa, którą warto poznać, niech wyjaśnia, w jaki sposób wszechświat osiągnął swój obecny stan (lub go nie osiągnął). Na podstawie badań przeprowadzonych przez Edwina Hubble'a, Georgesa Lemaitre'a i Alberta Einsteina teoria Wielkiego Wybuchu zakłada, że ​​Wszechświat zaczął się 14 miliardów lat temu od masowej ekspansji. W pewnym momencie wszechświat był zawarty w jednym punkcie i obejmował całą materię obecnego wszechświata. Ruch ten trwa do dziś, a sam wszechświat stale się rozszerza.

Teoria Wielkiego Wybuchu zyskała szerokie poparcie w kręgach naukowych po tym, jak Arno Penzias i Robert Wilson odkryli kosmiczne mikrofalowe tło w 1965 roku. Korzystając z radioteleskopów, dwóch astronomów odkryło szum kosmiczny, czyli zakłócenia statyczne, które nie rozpraszają się z biegiem czasu. We współpracy z badaczem z Princeton, Robertem Dickem, para naukowców potwierdziła hipotezę Dicke’a, że ​​oryginał Wielki Wybuch pozostawił po sobie promieniowanie o niskim poziomie, które można wykryć w całym Wszechświecie.

Prawo Hubble'a dotyczące ekspansji kosmicznej

Potrzymajmy na chwilę Edwina Hubble’a. Gdy w latach dwudziestych XX wieku szalał Wielki Kryzys, Hubble był pionierem badania astronomiczne. Nie tylko udowodnił, że oprócz Drogi Mlecznej istnieją inne galaktyki, ale odkrył także, że galaktyki te oddalają się od naszej, co nazwał recesją.

Aby określić ilościowo prędkość ruchu galaktycznego, Hubble zaproponował prawo ekspansji kosmicznej, znane również jako prawo Hubble'a. Równanie wygląda następująco: prędkość = H0 x odległość. Prędkość reprezentuje prędkość, z jaką galaktyki się oddalają; H0 to stała Hubble'a, czyli parametr wskazujący tempo rozszerzania się Wszechświata; odległość to odległość jednej galaktyki od tej, z którą dokonuje się porównania.

Obliczono stałą Hubble'a różne znaczenia przez dłuższy czas, ale obecnie jest zamrożona na poziomie 70 km/s na megaparsek. Dla nas nie jest to aż tak istotne. Ważne jest to, że prawo zapewnia wygodny sposób pomiaru prędkości galaktyki w stosunku do naszej. Ważne jest również to, że prawo ustaliło, że Wszechświat składa się z wielu galaktyk, których ruch można prześledzić aż do Wielkiego Wybuchu.

Prawa Keplera ruchu planet

Przez stulecia naukowcy toczyli bitwy między sobą i przywódcami religijnymi o orbity planet, zwłaszcza o to, czy krążą one wokół Słońca. W XVI wieku Kopernik przedstawił swoją kontrowersyjną koncepcję heliocentryczną Układ Słoneczny, w którym planety krążą wokół Słońca, a nie Ziemi. Jednak dopiero dzięki Johannesowi Keplerowi, który oparł się na pracach Tycho Brahe i innych astronomów, pojawiły się wyraźne naukowe podstawy ruchu planet.

Trzy prawa ruchu planet Keplera, opracowane na początku XVII wieku, opisują ruch planet wokół Słońca. Pierwsze prawo, zwane czasem prawem orbit, głosi, że planety krążą wokół Słońca po orbicie eliptycznej. Drugie prawo, prawo pól, mówi, że tworzy się linia łącząca planetę ze Słońcem równe obszary w regularnych odstępach. Innymi słowy, jeśli zmierzysz obszar utworzony przez narysowaną linię łączącą Ziemię ze Słońcem i będziesz śledzić ruch Ziemi przez 30 dni, obszar ten będzie taki sam niezależnie od położenia Ziemi względem początku układu współrzędnych.

Trzecie prawo, prawo okresów, pozwala nam ustalić wyraźny związek między okresem orbity planety a odległością do Słońca. Dzięki temu prawu wiemy, że planeta znajdująca się stosunkowo blisko Słońca, jak Wenus, ma znacznie krótszy okres obiegu niż odległe planety, takie jak Neptun.

Uniwersalne prawo grawitacji

Może to być normalne dzisiaj, ale ponad 300 lat temu Sir Isaac Newton zaproponował rewolucyjny pomysł: dowolne dwa obiekty, niezależnie od ich masy, wywierają na siebie przyciąganie grawitacyjne. Prawo to jest reprezentowane przez równanie, z którym wiele uczniów spotyka się w szkole średniej na lekcjach fizyki i matematyki.

F = G × [(m1m2)/r²]

F jest siła grawitacji między dwoma obiektami, mierzona w niutonach. M1 i M2 to masy dwóch obiektów, natomiast r to odległość między nimi. G to stała grawitacyjna, obecnie obliczana jako 6,67384(80)·10−11 lub N·m2·kg−2.

Zaletą uniwersalnego prawa grawitacji jest to, że pozwala obliczyć przyciąganie grawitacyjne pomiędzy dowolnymi dwoma obiektami. Zdolność ta jest niezwykle przydatna, gdy naukowcy na przykład wystrzeliwują satelitę na orbitę lub ustalają kurs Księżyca.

Prawa Newtona

Skoro mówimy o jednym z największych naukowców, jaki kiedykolwiek żył na Ziemi, porozmawiajmy o innych słynnych prawach Newtona. Jego trzy zasady ruchu stanowią zasadniczą część współczesna fizyka. I podobnie jak wiele innych praw fizyki, są one eleganckie w swojej prostocie.

Pierwsze z trzech praw stanowi, że obiekt będący w ruchu pozostaje w ruchu, jeśli nie zostaną podjęte żadne działania. siła zewnętrzna. W przypadku piłki toczącej się po podłodze siłą zewnętrzną może być tarcie między piłką a podłogą lub uderzenie piłki przez chłopca w innym kierunku.

Drugie prawo ustala związek pomiędzy masą obiektu (m) a jego przyspieszeniem (a) w postaci równania F = m x a. F oznacza siłę mierzoną w niutonach. Jest także wektorem, co oznacza, że ​​ma składową kierunkową. Ze względu na przyspieszenie piłka tocząca się po podłodze ma specjalny wektor w kierunku ruchu, co jest brane pod uwagę przy obliczaniu siły.

Trzecie prawo jest dość znaczące i powinno być ci znane: na każde działanie istnieje równa i przeciwna reakcja. Oznacza to, że każda siła przyłożona do obiektu na powierzchni powoduje jego odpychanie z tą samą siłą.

Prawa termodynamiki

Brytyjski fizyk i pisarz C. P. Snow powiedział kiedyś, że nienaukowiec, który nie zna drugiej zasady termodynamiki, jest jak naukowiec, który nigdy nie czytał Szekspira. Słynne obecnie stwierdzenie Snowa podkreślało znaczenie termodynamiki i potrzebę jej poznania nawet przez osoby nienaukowe.

Termodynamika to nauka o działaniu energii w układzie, czy to w silniku, czy w jądrze Ziemi. Można go sprowadzić do kilku podstawowych praw, które Snow przedstawił w następujący sposób:

  • Nie możesz wygrać.
  • Strat nie unikniesz.
  • Nie możesz opuścić gry.

Rozumiemy to trochę. Mówiąc, że nie można wygrać, Snow miał na myśli, że ponieważ materia i energia są zachowane, nie można zyskać jednego bez utraty drugiego (tj. E=mc²). Oznacza to również, że musisz dostarczyć ciepło, aby silnik mógł pracować, ale w przypadku braku idealnie zamkniętego układu część ciepła nieuchronnie zostanie utracona do silnika. otwarty świat, co doprowadzi do drugiego prawa.

Drugie prawo – straty są nieuniknione – oznacza, że ​​ze względu na rosnącą entropię nie można powrócić do poprzedniego stanu energetycznego. Energia skupiona w jednym miejscu zawsze będzie kierowała się do miejsc o niższym stężeniu.

Wreszcie trzecie prawo – z gry nie można wyjść – odnosi się do najniższej teoretycznie możliwej temperatury – minus 273,15 stopnia Celsjusza. Kiedy układ osiągnie zero absolutne, ruch cząsteczek ustanie, co oznacza, że ​​entropia osiągnie najniższą wartość i nie będzie nawet energii kinetycznej. Ale w prawdziwy świat Nie da się osiągnąć zera absolutnego – można się tylko do niego zbliżyć.

Siła Archimedesa

Kiedy starożytny grecki Archimedes odkrył swoją zasadę pływalności, rzekomo krzyknął „Eureka!” (Znalazłem!) i pobiegłem nago przez Syrakuzy. Tak głosi legenda. Odkrycie było niezwykle ważne. Legenda głosi również, że Archimedes odkrył tę zasadę, gdy zauważył, że woda w wannie podnosi się po zanurzeniu w niej ciała.

Zgodnie z zasadą wyporu Archimedesa siła działająca na zanurzony lub częściowo zanurzony obiekt jest równa masie płynu wypartego przez to ciało. Zasada ta ma kluczowe znaczenie w obliczeniach gęstości, a także projektowaniu łodzi podwodnych i innych statków oceanicznych.

Ewolucja i dobór naturalny

Teraz, gdy ustaliliśmy niektóre podstawowe pojęcia dotyczące początku wszechświata i wpływu praw fizycznych na nasz wszechświat życie codzienne, przyjrzyjmy się ludzkiej formie i dowiedzmy się, jak dotarliśmy do tego punktu. Według większości naukowców całe życie na Ziemi ma wspólnego przodka. Ale aby powstała tak ogromna różnica między wszystkimi żywymi organizmami, niektóre z nich musiały przekształcić się w odrębny gatunek.

W sensie ogólnym zróżnicowanie to nastąpiło w procesie ewolucji. Populacje organizmów i ich cechy przeszły przez takie mechanizmy, jak mutacje. Te z cechami, które sprzyjały przetrwaniu, takie jak żaby brunatne, które doskonale radzą sobie z kamuflażem na bagnach, były naturalnie wybierane do przetrwania. Stąd wzięło się to określenie naturalna selekcja.

Te dwie teorie można mnożyć wiele, wiele razy i właściwie to zrobił Darwin w XIX wieku. Ewolucja i dobór naturalny wyjaśniają ogromną różnorodność życia na Ziemi.

Ogólna teoria względności

Albert Einstein był i pozostaje najważniejsze odkrycie, co na zawsze zmieniło nasz pogląd na wszechświat. Głównym przełomem Einsteina było twierdzenie, że przestrzeń i czas nie są absolutne i że grawitacja nie jest po prostu siłą przyłożoną do obiektu lub masy. Grawitacja wynika raczej z faktu, że masa zagina przestrzeń i sam czas (przestrzeń-czas).

Aby się nad tym zastanowić, wyobraź sobie jazdę po Ziemi w linii prostej w kierunku wschodnim, powiedzmy z półkuli północnej. Po pewnym czasie, jeśli ktoś będzie chciał dokładnie określić Twoją lokalizację, będziesz znacznie dalej na południe i wschód od swojej pierwotnej pozycji. Dzieje się tak dlatego, że Ziemia jest zakrzywiona. Aby jechać prosto na wschód trzeba uwzględnić kształt Ziemi i jechać pod kątem lekko na północ. Porównaj okrągłą piłkę i kartkę papieru.

Kosmos to właściwie to samo. Na przykład dla pasażerów rakiety lecącej wokół Ziemi będzie oczywiste, że lecą w przestrzeni kosmicznej po linii prostej. Ale w rzeczywistości czasoprzestrzeń wokół nich jest zakrzywiana przez ziemską grawitację, co powoduje, że zarówno poruszają się do przodu, jak i pozostają na orbicie ziemskiej.

Teoria Einsteina wywarła ogromny wpływ na przyszłość astrofizyki i kosmologii. Wyjaśniła małą i nieoczekiwaną anomalię na orbicie Merkurego, pokazała, jak światło gwiazd zagina się i położyła teoretyczne podstawy czarnych dziur.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Ekspansja teorii względności Einsteina nauczyła nas więcej o działaniu wszechświata i pomogła położyć podwaliny pod fizykę kwantową, prowadząc do zupełnie nieoczekiwanego zakłopotania nauki teoretycznej. W 1927 roku uświadomienie sobie, że wszystkie prawa wszechświata są elastyczne w danym kontekście, doprowadziło do zdumiewającego odkrycia niemieckiego naukowca Wernera Heisenberga.

Postulując swoją zasadę nieoznaczoności, Heisenberg zdał sobie sprawę, że niemożliwe jest poznanie dwóch właściwości cząstki jednocześnie z dużą dokładnością. Dzięki niemu możesz poznać położenie elektronu wysoki stopień dokładność, ale nie pęd i odwrotnie.

Niels Bohr dokonał później odkrycia, które pomogło wyjaśnić zasadę Heisenberga. Bohr odkrył, że elektron ma cechy zarówno cząstki, jak i fali. Koncepcja ta stała się znana jako dualizm korpuskularno-falowy i stała się podstawą fizyki kwantowej. Dlatego też, gdy mierzymy położenie elektronu, definiujemy go jako cząstkę w określonym punkcie przestrzeni o nieokreślonej długości fali. Kiedy mierzymy impuls, traktujemy elektron jak falę, co oznacza, że ​​możemy poznać amplitudę jego długości, ale nie znamy jego położenia.

Aby pomyślnie zdać egzamin z fizyki, należy być uważnym na zajęciach i regularnie się uczyć nowy materiał oraz posiadać wystarczająco głębokie zrozumienie leżących u ich podstaw idei i zasad. Aby to zrobić, możesz skorzystać z kilku metod i współpracować z kolegami z klasy, aby utrwalić wiedzę. Ważne jest również, aby dobrze odpocząć i dobrze się odżywiać przed egzaminem, a także zachować spokój podczas egzaminu. Jeśli dobrze się uczyłeś przed egzaminem, zdasz go bez problemu.

Kroki

Jak najlepiej wykorzystać zajęcia w klasie

    Zacznij studiować przerabiany materiał na kilka dni lub tygodni przed egzaminem. Jest mało prawdopodobne, że dobrze zdasz egzamin, jeśli zaczniesz się do niego przygotowywać już ostatniej nocy. Zaplanuj czas na przestudiowanie i skonsolidowanie materiału i rozwiązania zadania praktyczne na kilka dni lub nawet tygodni przed egzaminem, aby mieć czas na odpowiednie przygotowanie się do niego.

    • Staraj się jak najlepiej zrozumieć wymagany materiał, aby czuć się pewnie podczas egzaminu.

  1. Przejrzyj tematy, które mogą pojawić się na egzaminie. Najprawdopodobniej są to tematy, które ostatnio omawiałeś na zajęciach i przydzielono Ci z nich pracę domową. Przejrzyj notatki zrobione na zajęciach i spróbuj zapamiętać podstawowe formuły i pojęcia, które mogą być potrzebne do zdania egzaminu.

  2. Przeczytaj podręcznik przed zajęciami. Zapoznaj się z odpowiednim tematem z wyprzedzeniem, aby lepiej zrozumieć materiał podczas lekcji. Wiele zasad fizycznych opiera się na tym, czego uczyłeś się wcześniej. Znajdź punkty, które są dla ciebie niejasne i zapisz pytania, które możesz zadać nauczycielowi.

    • Przykładowo, jeśli nauczyłeś się już wyznaczać prędkość, prawdopodobne jest, że w kolejnym kroku nauczysz się obliczać średnie przyspieszenie. Przeczytaj wcześniej odpowiednią sekcję podręcznika, aby lepiej zrozumieć materiał.

  3. Rozwiązuj problemy w domu. Po każdej godzinie w szkole poświęć co najmniej 2-3 godziny na zapamiętywanie nowych formuł i uczenie się, jak z nich korzystać. Dzięki temu powtórzeniu lepiej zrozumiesz nowe pomysły i nauczysz się rozwiązywać problemy, które mogą pojawić się na egzaminie.

    • Jeśli chcesz, możesz zarezerwować sobie czas na odtworzenie warunków nadchodzącego egzaminu.

  4. Przejrzyj i popraw swoją pracę domową. Przejrzyj wykonane prace domowe i spróbuj ponownie rozwiązać te zadania, które sprawiły Ci trudności lub zostały wykonane nieprawidłowo. Należy pamiętać, że wielu nauczycieli zadaje na egzaminie te same pytania i zadania, które znalazły się w zadaniach domowych.

    • Powinieneś przejrzeć nawet poprawnie wykonane zadania, aby utrwalić przerabiany materiał.

  5. Chodź na wszystkie zajęcia i uważaj. W fizyce nowe pomysły i koncepcje budowane są na dotychczasowej wiedzy, dlatego tak ważne jest, aby nie opuszczać lekcji i regularnie się uczyć, w przeciwnym razie możesz zostać w tyle za innymi. Jeśli nie możesz uczestniczyć w zajęciach, pamiętaj o zabraniu notatek i przeczytaniu odpowiedniego rozdziału w podręczniku.

    • Jeśli nie możesz uczestniczyć w zajęciach z powodu nagłego wypadku lub choroby, zapytaj swojego instruktora, jakiego materiału musisz się nauczyć.

  6. Użyj fiszek, aby zapamiętać różne terminy i formuły. Zapisz nazwę prawa fizycznego po jednej stronie karty i odpowiednią formułę po drugiej. Poproś kogoś, aby przeczytał na głos nazwę wzoru, a następnie spróbuj ją poprawnie zapisać.

    • Na przykład możesz napisać „prędkość” po jednej stronie karty, a po drugiej wskazać odpowiednią formułę: „v=s/t”.
    • Możesz napisać „Drugie prawo Newtona” po jednej stronie karty, a po drugiej wskazać odpowiednią formułę: „∑F = ma”.

  7. Przypomnij sobie, co sprawiało Ci najwięcej problemów na poprzednich egzaminach. Jeśli już pisałeś testy lub zdawałeś egzaminy, musisz zwrócić szczególną uwagę na te tematy, które sprawiały ci trudności. W ten sposób poprawisz swoje słabe strony i będziesz mógł uzyskać wyższą ocenę.

    • Jest to szczególnie przydatne przed egzaminami końcowymi, które sprawdzają wiedzę z wielu dziedzin fizyki.

Jak przygotować się przed egzaminem

  1. Wyśpij się wieczorem przed egzaminem. 7–8 godzin . Konieczne jest zapewnienie odpowiedniej ilości snu, aby łatwiej było zapamiętać przerabiany materiał i znaleźć właściwe rozwiązania problemów. Jeśli będziesz się wkuwać przez całą noc i nie będziesz wystarczająco wypoczęty, następnego ranka nie będziesz dobrze pamiętał, czego uczyłeś się poprzedniego dnia.

    • Nawet jeśli egzamin zaplanowany jest na środek dnia, lepiej wstać wcześnie i przygotować się wcześniej.
    • Fizyka wymaga większej uwagi i krytyczne myślenie, dlatego lepiej przyjść na egzamin wypoczęty i wyspany.
    • Utrzymuj swój zwykły harmonogram snu - pozwoli to utrwalić zdobytą wiedzę.

  2. W dniu egzaminu zjedz dobre śniadanie. Na śniadanie warto zjeść produkty bogate w wolno przyswajalne węglowodany, takie jak płatki owsiane czy pieczywo pełnoziarniste – dzięki temu będziesz sprawniej radzić sobie na egzaminie. Powinieneś także jeść produkty białkowe, takie jak jajka, jogurt lub mleko, aby dłużej zachować uczucie sytości. Na koniec, dodaj swojemu organizmowi dodatkowego zastrzyku energii, kończąc śniadanie owocami bogatymi w błonnik, takimi jak jabłka, banany czy gruszki.

    • Zjedzenie zdrowego, sycącego śniadania przed egzaminem pomoże Ci lepiej zapamiętać przerabiany materiał.

Rozpoczynamy cykl artykułów o problemach i przestarzałych pojęciach w szkolnym programie nauczania i zapraszamy do spekulacji na temat tego, dlaczego dzieciom w wieku szkolnym potrzebna jest fizyka, a dlaczego dziś nie jest ona nauczana tak, jak byśmy tego chcieli.

Dlaczego współczesny uczeń studiuje fizykę? Albo po to, aby nie nudził się rodzicom i nauczycielom, albo po to, aby pomyślnie zdać wybrany przez siebie jednolity egzamin państwowy, zdobyć wymaganą liczbę punktów i przystąpić do egzaminu dobry uniwersytet. Jest jeszcze jedna opcja, w której uczeń kocha fizykę, ale ta miłość zwykle istnieje w jakiś sposób oddzielnie program nauczania.

W każdym z tych przypadków nauczanie odbywa się według tego samego schematu. Dostosowuje się do systemu własnej kontroli – wiedza musi być przedstawiona w takiej formie, aby można ją było łatwo zweryfikować. Właśnie dlatego istnieją systemy GIA i Unified State Examination, a w rezultacie przygotowanie do tych egzaminów główny cel szkolenie.

Jak działa Unified State Exam in Physics w obecnej wersji? Zadania egzaminacyjne zestawiane są za pomocą specjalnego kodyfikatora, w którym znajdują się formuły, które teoretycznie powinien znać każdy student. To około stu formuł dla wszystkich sekcji szkolnego programu nauczania - od kinematyki po atomową fizykę jądrową.

Większość zadań – około 80% – ma na celu konkretnie zastosowanie tych formuł. Ponadto nie można zastosować innych metod rozwiązania: jeśli zastąpisz formułą, której nie ma na liście, nie otrzymasz określonej liczby punktów, nawet jeśli odpowiedź będzie prawidłowa. I tylko pozostałe 20% to zadania na zrozumienie.

W rezultacie główny cel praca dydaktyczna sprowadza się do upewnienia się, że uczniowie znają ten zestaw formuł i potrafią je zastosować. A cała fizyka sprowadza się do prostej kombinatoryki: przeczytaj warunki problemu, zrozum, jakiej formuły potrzebujesz, zamień niezbędne wskaźniki i po prostu uzyskaj wynik.

W elitarnych i specjalistycznych szkołach fizyki i matematyki edukacja ma oczywiście inną strukturę. Tam, jak w przygotowaniach do wszelkiego rodzaju olimpiad, pojawia się element kreatywności, a kombinatoryka formuł staje się znacznie bardziej złożona. Ale to, co nas tutaj interesuje, to podstawowy program fizyki i jego wady.

Standardowe zadania i abstrakcyjne konstrukty teoretyczne, które przeciętny student powinien znać, bardzo szybko znikają z głowy. W rezultacie po skończeniu szkoły nikt już nie zna fizyki – z wyjątkiem tej mniejszości, która z jakiegoś powodu jest nią zainteresowana lub potrzebuje jej jako specjalności.

Okazuje się, że nauka, której głównym celem było zrozumienie przyrody i realnego świata fizycznego, w szkole staje się całkowicie abstrakcyjna i oderwana od codziennego doświadczenia człowieka. Fizyki, podobnie jak innych przedmiotów, uczy się na pamięć, a kiedy w szkole średniej ilość wiedzy, którą trzeba się nauczyć, gwałtownie rośnie, zapamiętanie wszystkiego staje się po prostu niemożliwe.

Wizualnie o „formułowym” podejściu do nauki.

Nie byłoby to jednak konieczne, gdyby celem nauki nie było stosowanie formuł, ale zrozumienie przedmiotu. Ostatecznie zrozumienie jest znacznie łatwiejsze niż wkuwanie.

Stwórz obraz świata

Zobaczmy na przykład, jak książki Jakowa Perelmana „Entertaining Physics”, „ Zabawna matematyka”, które czytało wiele pokoleń uczniów i młodzieży szkolnej. Niemal każdy akapit „Fizyki” Perelmana uczy stawiania pytań, które każde dziecko może sobie zadać, zaczynając od elementarnej logiki i codziennego doświadczenia.

Problemy, które mamy tu rozwiązać, nie są ilościowe, ale jakościowe: nie możemy obliczać jakiegoś abstrakcyjnego wskaźnika, takiego jak współczynnik przydatna akcja i zastanów się dlaczego Maszyna ruchu wiecznego w rzeczywistości niemożliwe, czy można wystrzelić z armaty na Księżyc; musisz przeprowadzić eksperyment i ocenić, jaki będzie efekt jakiejkolwiek interakcji fizycznej.

Przykład z „ Zabawna fizyka» 1932: problem łabędzia, raków i szczupaków Kryłowa, rozwiązany zgodnie z zasadami mechaniki. Wynikowy (OD) powinien wciągnąć wózek do wody.

Jednym słowem, nie trzeba tutaj zapamiętywać formuł - najważniejsze jest zrozumienie, jakim prawom fizycznym podlegają obiekty otaczającej rzeczywistości. Problem polega tylko na tym, że tego rodzaju wiedzę znacznie trudniej jest obiektywnie zweryfikować niż obecność w głowie ucznia ściśle określonego zestawu formuł i równań.

Dlatego dla zwykłego ucznia fizyka zamienia się w nudne wkuwanie, a w najlepszym razie w jakąś abstrakcyjną grę umysłową. Kształtowanie holistycznego obrazu świata w człowieku wcale nie jest zadaniem, które de facto wykonuje nowoczesny system Edukacja. Nawiasem mówiąc, pod tym względem nie różni się zbytnio od sowieckiego, który wielu ma tendencję do przeceniania (bo wcześniej my, jak mówią, bomby atomowe rozwinął się i poleciał w kosmos, ale teraz wiemy tylko, jak sprzedawać ropę).

Jeśli chodzi o wiedzę z fizyki, uczniów po ukończeniu szkoły obecnie, podobnie jak wtedy, dzieli się w przybliżeniu na dwie kategorie: tych, którzy znają ją bardzo dobrze, i tych, którzy nie znają jej wcale. W przypadku drugiej kategorii sytuacja uległa szczególnemu pogorszeniu, gdy wymiar zajęć fizyki w klasach 7-11 zmniejszono z 5 do 2 godzin tygodniowo.

Większość uczniów wzory fizyczne i teorie są naprawdę niepotrzebne (co bardzo dobrze rozumieją), a co najważniejsze, są nieciekawe w abstrakcyjnej i suchej formie, w jakiej są teraz prezentowane. W efekcie edukacja masowa nie spełnia żadnej funkcji – zajmuje jedynie czas i wysiłek. Dla uczniów - nie mniej niż dla nauczycieli.

Uwaga: Niewłaściwe podejście do nauczania przedmiotów ścisłych może mieć druzgocące konsekwencje.

Gdyby zadaniem programu szkolnego było kształtowanie obrazu świata, sytuacja byłaby zupełnie inna.

Oczywiście powinny być też prowadzone zajęcia specjalistyczne, na których uczą rozwiązywania złożone zadania i są głęboko zapoznani z teorią, która nie koliduje już z codziennym doświadczeniem. Ale dla zwykłego „masowego” ucznia bardziej interesujące i przydatne byłoby wiedzieć, według jakich praw to działa świat fizyczny gdzie on mieszka.

Sprawa oczywiście nie sprowadza się do tego, że uczniowie zamiast podręczników czytają Perelmana. Podejście do nauczania wymaga zmiany. Wiele rozdziałów (np. mechanika kwantowa) można by usunąć ze szkolnego programu nauczania, inne skrócić lub zmienić, gdyby nie wszechobecne trudności organizacyjne, zasadniczy konserwatyzm przedmiotu i system edukacji ogólnie.

Ale pomarzmy trochę. Być może po tych zmianach wzrosłaby ogólna adekwatność społeczna: ludzie mieliby mniejszą wiarę w wszelkiego rodzaju oszustów na temat skrętów, spekulujących na temat „ochrony pola biologicznego” i „normalizacji aury” za pomocą prostych urządzeń i kawałków nieznanych minerałów.

Wszystkie te skutki wadliwego systemu edukacji obserwowaliśmy już w latach 90., kiedy to najskuteczniejsi oszuści wyłudzali nawet pokaźne sumy z budżetu państwa, i widzimy je teraz, choć na mniejszą skalę.

Słynny Grigorij Grabowoj nie tylko zapewniał, że może wskrzeszać ludzi, ale także siłą myśli i „zdiagnozowanym pozazmysłowo” samolotem rządowym odwrócił asteroidy od Ziemi. Patronował mu nie nikt, ale generał Gieorgij Rogozin, zastępca szefa Służby Bezpieczeństwa przy Prezydencie Federacji Rosyjskiej.

Fizyka jest nauką ścisłą i podstawową, która bada ogólne prawa różnych Zjawiska naturalne, a także prawa budowy i ruchu materii. Wszystkie prawa i pojęcia fizyki stanowią podstawę przedmiotu nauk przyrodniczych.

W Liceum pojawia się odrębny przedmiot – fizyka, którego głównym celem jest rozwijanie u uczniów wiedzy przedmiotu, stylu myślenia i światopoglądu naukowego. Od siódmej do dziewiątej klasy uczniowie uczą się podstawowego kursu fizyki, dzięki któremu powstaje wyobrażenie o fizycznym obrazie świata, badane są podstawowe pojęcia fizyczne, terminy i prawa, a także podstawowe algorytmy rozwiązywania rozwijane są umiejętności badawcze i eksperymentalne. Pod koniec dziewiątej klasy uczniowie podejmują GIA w fizyce. Wyszukując w Internecie wyszukiwarkę „fizyka za darmo”, można znaleźć różne samouczki wideo, podręczniki, książki i artykuły , które pomogą Ci się przygotować .

Fizyka eksperymentalna i teoretyczna

Bardzo trudno jest wyznaczyć granicę, gdzie kończy się część teoretyczna kursu fizyki, a zaczyna część doświadczalna, gdyż są one bardzo ściśle ze sobą powiązane i uzupełniają się. Zamiar fizyka eksperymentalna polega na przeprowadzaniu różnych eksperymentów w celu sprawdzenia hipotez, praw, a także ustalenia nowych faktów. Fizyka teoretyczna koncentruje się na wyjaśnianiu różnych zjawisk naturalnych w oparciu o prawa fizyczne.

Struktura przedmiotu fizyki

Strukturalnie trudno jest podzielić przedmiot fizyki, gdyż jest on ściśle powiązany z innymi dyscyplinami. Jednak wszystkie jego sekcje opierają się na podstawowych teoriach, prawach i zasadach opisujących istotę procesów i zjawisk fizycznych.

Główne działy fizyki:

  • mechanika - nauka o ruchu i siłach powodujących ruch;
  • fizyka molekularna - studia sekcyjne właściwości fizyczne ciała z punktu widzenia ich budowy molekularnej;
  • oscylacje i fale - dział fizyki zajmujący się okresowe zmiany ruchy cząstek;
  • Termofizyka to grupa dyscyplin zajmujących się podstawy teoretyczne energia;
  • elektrodynamika - dział zajmujący się badaniem właściwości pole elektromagnetyczne, elektryczne i zjawiska magnetyczne, Elektryczność;
  • elektrostatyka – dział fizyki zajmujący się polem elektrostatycznym, a także ładunkami elektrycznymi;
  • magnetyzm - nauka o polach magnetycznych;
  • optyka bada właściwości i naturę światła;
  • fizyka atomowa - dział fizyki zajmujący się właściwościami atomów i cząsteczek;
  • fizyka kwantowa- dział fizyki zajmujący się mechaniką kwantową i kwantowymi układami pola oraz prawami ich ruchu.

Jak przygotować się do egzaminu państwowego z fizyki?

Należy powtarzać i przestudiować materiał zgodnie z wymogami Państwowego Egzaminu Akademickiego z Fizyki. Pomogą w tym różne podręczniki, podręczniki i zbiory. zadania testowe. Będzie użyteczne darmowa fizyka zajęcia z analizą opcji demonstracyjnych GIA, które prezentowane są na stronie internetowej.

Powinieneś być zainteresowany Dodatkowe materiały i weź udział testowanie próbne. Wykonując zadania testowe, zapoznajesz się z cechami pytań. Zauważono, że uczniowie, którzy wzięli udział w zajęciach testowych, zyskali więcej wysokie noty. Konieczne jest sporządzenie planu samodzielnej nauki, ze wskazaniem tematów, których planuje się uczyć GIA w fizyce. Można zacząć od tych najtrudniejszych i niezrozumiałych. Nie musisz też od razu uczyć się całego podręcznika ani oglądać wszystkich lekcji wideo. Ważne jest uporządkowanie badanego materiału, sporządzenie planów i tabel, które pomogą lepsze zapamiętywanie i powtórzenie. Nie zaszkodzi zmieniać zajęcia i odpoczywać, a także wierzyć w swoje możliwości i nie myśleć o porażkach.

5.2.

5.3.

6.

Fizykę można nazwać podstawową nauką zajmującą się badaniem przyrody. W tej gałęzi wiedzy badane są wszystkie prawa jego istnienia. Mimo całej swojej złożoności znalezienie sposobu na łatwą naukę fizyki nie jest trudne.

Najważniejsze jest kompetentne podejście do procesu uczenia się.

Dlaczego warto studiować fizykę?

Kiedy zaczynasz studiować fizykę, nie zawsze rozumiesz, dlaczego może się ona przydać. Nie chodzi tu tylko o to, że zdobyta wiedza może być potrzebna z zawodowego punktu widzenia.

Fizyka jako nauka daje wiele:

. tworzenie obserwacji absolutnej;

. umiejętność dostrzegania związku, jego utrwalania w zjawiskach. (Jeśli załadujesz armatę i zapalisz lont, wystrzeli;

. prawidłowo ukierunkowane myślenie, czasem niestandardowe;

. studiowanie fizyki pomaga zrozumieć świat w pełni i dowiedz się, co kryje się za najzwyklejszymi rzeczami;

. dobra wiedza stanie się podstawą dobrej kariery za granicą.

Studiując jakąś dyscyplinę, można ją postrzegać jako bardzo trudną i zagmatwaną. Jeśli studiujesz naukę jako system, stale ćwicz i odnajduj dobry nauczyciel, stanie się to proste, a nawet interesujące.

Jakie są gałęzie fizyki?

„Fizyka” przetłumaczona ze starożytnej greki oznacza „naturę”. Nauka ta stara się objąć w swoich teoretycznych obliczeniach i praktycznych wnioskach wszelkie formy i sposoby istnienia materii i pola. Podstawy fizyki są studiowane w dwóch różnych sekcjach: mikro- i makrofizyki.

Głównym przedmiotem badań mikrofizyki są obiekty, których nie można zobaczyć gołym okiem (cząsteczki, atomy, elektrony, inne cząstki elementarne).

Makrofizyka bada zarówno obiekty o znanych rozmiarach (na przykład ruch piłki), jak i większa masa(planety).

Fizyka makroskopowa obejmuje mechanikę - bada ruch ciał i interakcję między nimi, prędkość, ruch, odległość (może być klasyczna, relatywistyczna, kwantowa).


Mikroskopowe obejmują działy kwantowe, nuklearne, fizyki pierwiastków, ich właściwości.

Szkolny kurs fizyki jest tworzony w tej samej kolejności. Tłumaczy się to tym, że uczniowie znacznie łatwiej dostrzegają to, co znają z dzieciństwa. Dlatego badanie abstrakcyjnych kategorii fizycznych mikrofizyki jest trudniejsze niż mechaniki klasycznej.

Dlaczego fizyka jest trudna do studiowania?

Pierwsza znajomość praw fizyki ma miejsce w szkole, począwszy od 6. lub 7. klasy. Początkowo następuje płynne przejście od historii naturalnej do bardziej konkretnych przykładów z życia. Badana jest prędkość, droga, masa ciała.

Nauka fizyki od podstaw nie zawsze jest skuteczna. Może być tego kilka przyczyn:

. brak niezbędnego sprzętu do demonstracja wizualna prawa fizyczne. Nawet najprostsze z nich są trudne do wyjaśnienia przy użyciu jedynie abstrakcyjnych pojęć: „obwód”, „energia kinetyczna”, „energia potencjalna”, „atom”, „prąd”, „zachowanie energii”, „stała gazowa”, „fala”. ”. Tylko abstrakcyjne przedstawienie tematu w podręczniku nie zastąpi eksperymentu fizycznego;

. nauczyciele nie zawsze interesują dzieci nauką tego, czego uczy się fizyka. Proces edukacyjny sprowadza się do zapamiętywania definicji, zapamiętywania praw i suchej teorii;

. złożone tematy prezentowane są ściśle w ramach program, tylko liczbę godzin, które przeznaczyła. Ciekawe przykłady i paradoksy pozostają na boku.


To „izolacja” proces edukacyjny i powierzchowność studiowania dyscypliny prawdziwe przykłady prowadzi do trudności w studiowaniu fizyki w szkole i utrwalaniu wiedzy.

Popularne błędy podczas przygotowań do egzaminu zewnętrznego z fizyki

Przygotowując się do choroby nowotworowej, wiele osób popełnia błędy, które można nazwać typowymi:

. zadania i problemy praktyczne są rozwiązywane losowo, a nie poznano wszystkich wzorów fizycznych niezbędnych do rozwiązania zadania;

. nowych formuł i praw uczy się na pamięć, bez powtarzania najbardziej niezbędnych, podstawowych;

. natychmiastowa decyzja zawsze wydaje się słuszna ze względu na swoją prostotę;

. Przygotowując się do egzaminu zewnętrznego z fizyki, można zapomnieć, że głównym językiem fizyki jest matematyka. Konieczne jest powtarzanie wielkości bezwzględnych i względnych, podstawowych twierdzeń (kwadrat przeciwprostokątnej jest równy sumie kwadratów nóg);

. tematy trudniejsze (fizyka kwantowa, teoria względności, termodynamika) pozostają na boku;

. przed rozwiązaniem problemu z fizyki nie wolno nawet myśleć, że można go połączyć: aby znaleźć odpowiedź, konieczne jest połączenie kilku dziedzin nauki, zapamiętanie jednostek miary wielkości;

. Zajęcia przygotowawcze odbywają się nieregularnie i często są zaplanowane zaledwie na kilka miesięcy przed badaniem na raka.

Aby uniknąć takich błędów, należy dodatkowo częściej rozwiązywać zadania wysoki poziom, pomogą w sformułowaniu właściwości szybkiego i prawidłowego rozwiązania.

Jak zatem skutecznie uczyć fizyki?

W wielu przypadkach konieczne może być studiowanie fizyki: wejście na wyspecjalizowaną uczelnię, zdanie egzaminu, napisanie testu lub po prostu dla siebie. Od czego zacząć studiować fizykę – to główne pytanie i odpowiedź na nie: opracuj dla siebie plan nauki. Jest to skuteczne we wszystkich powyższych przypadkach.

Plan ten obejmuje nie tylko harmonogram zajęć, ale zasadę ich asymilacji:

. Poprzez rewizję nowy temat konieczne jest spisanie wszystkich definicji, ilości, wzorów, jednostek miary;

. demontaż prawo fizyczne i jego wyrażenie matematyczne, dowiedz się, jakie wielkości są w nim ze sobą powiązane;

. Ćwicząc rozwiązywanie nowych zadań, rozwiąż kilka poprzednich tematów w celu powtórzenia. Spróbuj samodzielnie wymyślić problemy;

. Nie pracuj na szybkość – rób wszystko stopniowo. Należy dozować objętość materiału;

. rozwiązywać problemy bez uciekania się do liczb pośrednich. Ostateczna formuła powinna zawierać wyłącznie ilości podane w warunku.

Jak rozumieć fizykę i jej wzory?

Początkowo fizyka była nierozerwalnie związana z naturą. Pierwsze obserwacje dokonano dzięki przedmiotom i zjawiskom, które otaczają człowieka na co dzień. Podstawowe prawa fizyki powstały na podstawie doświadczenia, które stopniowo gromadziło się, przechodząc od konturu do środka. Dopiero z biegiem czasu doświadczenie zostało sformalizowane, najpierw w rozproszone prawa, a następnie w teorię.


Zrozumiała fizyka stworzyła podstawę dla bardziej złożonych hipotez, które doprowadziły do ​​​​naszego współczesnego rozumienia świata.

Aby zrozumieć fizykę jako naukę i wzory opisujące zależności między zjawiskami, wystarczy wyjść na zewnątrz lub wyjrzeć przez okno. Wszystkie teoretyczne obliczenia zasłyszane na wykładzie są na każdym kroku.

Upadek kamienia jest przemianą energia potencjalna w kinetyczny, pokonując odległość do ziemi. Naprężenie zasłony okiennej powstaje w wyniku ruchu mas powietrza pod wpływem różnych ciśnień w różnych punktach. Wydech gazu z samochodu to efekt ciśnienia. Ale jeśli włożysz palce do gniazdka, wytworzy się prąd elektryczny.

Temat ten nie jest jedynie wydrukowanym akapitem w podręczniku czy abstrakcyjnym problemem. Niemniej jednak zdobytą wiedzę należy rzutować na otaczający nas świat i uczyć się proporcjonalnie do tego, co jest dostępne.

Jak rozwiązywać zadania z fizyki?

Rozwiązywanie problemów w fizyce wymaga pewnego algorytmu:

. przeczytaj uważnie warunki zadania, dowiedz się, które sekcje fizyki są w to zaangażowane;

. poprawnie sporządzić warunek, wprowadzić wszystkie jednostki miary do układu SI: kilometry - w metrach, gramy - w kilogramach;

. Miej pod ręką listę znanych formuł. Wybierz spośród nich te, które mogą się przydać;

. posługiwać się tabelami stałych (prędkość światła, gęstość substancji, stała gazowa, długość fali, objętość 1 mola gazu doskonałego);

. pamiętaj o prawach opisujących interakcje proponowanych wielkości (mogą to być albo początkowe sekcje, a więc z fizyki kwantowej);

. używając formuł, połącz je, aby znaleźć skończoną liczbą odpowiedź;

. wykonaj obliczenia i wyświetl jednostkę miary wymaganej wartości.


Jeżeli pojawią się trudności, w skuteczny sposób będzie reprezentować stan w prawdziwym życiu. Zwykła logika życia podpowie Ci, która odpowiedź będzie absolutna i poprawna, a które opcje należy odrzucić.

Jak zapamiętywać wzory w fizyce?

Na egzaminach i testy nie można stosować listy wymaganych wzorów. Dlatego przyda się mnemotechnika do zapamiętywania zależności i praw – w ten sposób szybko nauczysz się fizyki.

Formuły są zapamiętywane, jeśli są powiązane z dźwiękowym skojarzeniem lub skalą:

Prawo Archimedesa dla cieczy: F = pgV: Rozha – Wow!

Prawo Ampera F = Bilsina : Amper pokonuje sinus alfa z siłą.

Energia potencjalna: E = mgh: Jesteśmy - Ciii!

Ruch naładowanej cząstki w jednorodnym polu elektrycznym: p = qBR , pęd cząstki ( P ) - impuls kobry ( q, B, R).

Równanie gazu idealnego: pV = (m/M)RT . Skręć z Madrytu do Moskwy: pV - obrót, RT - usta, m / M - z Madrytu do Moskwy ( R - stały, uniwersalny współczynnik).

Pierwsze prawo Newtona: Jeśli nie kopniesz, nie poleci;

Drugie prawo Newtona (dla przyspieszenia): kiedy kopniesz, poleci;

Trzecie prawo Newtona: to, co kopniesz, to otrzymasz.

Prawa fizyczne są znacznie łatwiejsze do zapamiętania w formie rymów:

Prawo Ohma dla odcinka obwodu:

Kto nie zna prawa Ohma?

Oczywiście wszyscy go znają.

Szybko powtórz wzór.

U równa się RI.

Definicja „dźwigni”:

Jeśli w ogóle solidny obraca się wokół stałego wspornika,

Wiedz, że nazywa się to dźwignią.


Do przygotowań do egzaminu zewnętrznego z fizyki należy podchodzić z całą powagą:

1. Opracuj plan treningowy i ściśle go przestrzegaj.

2. Ćwicz regularnie, około trzech razy w tygodniu przez półtorej do dwóch godzin, bez napięcia.

3. Znajdź listę tematów zalecanych do przygotowania do Testu Zewnętrznego.

4. Zapisz wszystkie formuły i prawa, jednostki miary (na przykład 1 kilometr = 1000 metrów) w osobnym zeszycie.

5. Rozwiązuj zadania na każdy temat i na różnym poziomie trudności, a także zadania z połączenia różnych dziedzin nauki (np. energia i ruch, ciepło i pole elektryczne, termodynamika, teoria względności).

6. Na kilka miesięcy przed ZNO przejrzyj przykłady z poprzednich lat, rozwiązując je za jednym posiedzeniem.

7. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, zwróć się o pomoc lub poradę do profesjonalnego nauczyciela.

Dobra teoria i praktyczne pomoce w fizyce to:

. Yavorsky B. M., Detlaf A. A. Fizyka dla uczniów szkół średnich i osób rozpoczynających naukę na uniwersytetach. M. Drop. 2003.

. Savchenko N. E. Problemy fizyki wraz z analizą ich rozwiązań. M.: Edukacja, 2000.

Korszak E.V., O.I. Lyashenko O. I. Fizyka. K.: Perun, 2011.