КАК ЛЕГКО И ИНТЕРЕСНО НАУЧИТЬСЯ ПОНИМАТЬ ФИЗИКУ…………..
Почему многим школьникам и студентам физика кажется порой самым трудным и непонятным предметом? Если задача чуть-чуть труднее и нестандартнее, то многие её просто не могут решить…. Почему?…….
На самом деле, законы физики и сложные нестандартные задачи проявляются сплошь и рядом в нашем мире и повседневной жизни, они буквально на каждом шагу в быту, начиная от техники и кончая домашним хозяйством и даже кулинарией….. И в быту их можно наблюдать гораздо больше, чем в лаборатории. Надо только уметь замечать и анализировать с точки зрения физики. Кроме того, их можно использовать в новых технических изобретениях и таким образом, очень сильно изменить, а может быть даже и улучшить всю нашу жизнь. Но только для этого надо в первую очередь понимать, а потом уже знать физику. В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ ИМЕННО ЛОГИЧЕСКИ ПОНИМАТЬ, А ВОТ ПОТОМ УЖЕ ЗНАТЬ ФОРМУЛИРОВКИ ЗАКОНОВ И УМЕТЬ ОПЕРИРОВАТЬ ФОРМУЛАМИ………. На школьных и студенческих олимпиадах по физике нередко дают нестандартные задачи на бытовые темы, в которых надо использовать стандартные школьные законы физики, но работают они крайне нестандартно и поэтому очень мало кто их может решить. То есть по-большому счёту, многие даже если знают формулировки законов, определения величин и формулы, почти не понимают их физический смысл и следовательно совершенно не понимают, как они работают в окружающем нас мире. Вообще в школе и в институте, чаще всего почти или вообще не учат думать, а учат заучивать и делать всё по штампу. Поэтому, почти никто по-настоящему не усеет решать задачи по физике или если умеют, то единицы.
Как вы думаете, какая в физике задача является самой главной, количественная или качественная? Многие думают, что количественная. И это неправильно…. Самая главная в физике задача на любую тему и из любого раздела — это качественная. Количественная задача возникает тогда и только тогда, когда возникает необходимость количественных расчётов с определённой степенью точности.
Многие думают, что физика — это почти та же самая математика…. НИЧЕГО ПОДОБНОГО!…. МАТЕМАТИКА — ЭТО НЕ НАУКА, ЭТО МОЩНЕЙШИЙ И УНИВЕРСАЛЬНЕЙШИЙ ЯЗЫК, НА КОТОРОМ МОЖНО ОПИСАТЬ ЛЮБОЙ РЕАЛЬНЫЙ И НЕРЕАЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС ИЛИ ЯВЛЕНИЕ В НАШЕМ МИРЕ. МАТЕМАТИКА — НЕ ЦАРИЦА НАУК, А СКОРЕЕ ЦАРИЦА ВСЕХ ЯЗЫКОВ. ЦАРИЦА ВСЕХ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК — ФИЗИКА!… ФИЗИКА — ЭТО ОСНОВА ОСНОВ!…..
Физика — наука очень древняя и простейшие качественные задачи люди умели решать ещё в незапамятные времена, когда ещё толком не умели считать и при этом делали простейшие постройки для жилья и простейшие механизмы для охоты, рыболовства, добычи полезных ископаемых и т. д., основываясь на простейших качественных наблюдениях. Количественные задачи стали появляться значительно позже, по мере того, как возникала необходимость более точных расчётов тех же построек или механизмов, средств транспорта и т.д.. Тогда уже помимо качественных наблюдений, люди стали проводить целенаправленные опыты и количественно измерять различные величины. Следовательно ФИЗИКА — ЭТО НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ВСЕЙ ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЫ, ОСНОВЫВАЯСЬ НА КАЧЕСТВЕННЫХ НАБЛЮДЕНИЯХ И КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ. СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА ОПИСЫВАЕТ ВСЕ СВОИ ЗАКОНЫ НА МОЩНЕЙШЕМ И УНИВЕРСАЛЬНЕЙШЕМ ЯЗЫКЕ МАТЕМАТИКИ. Кроме того каждая физическая величина так или иначе имеет некоторый физический, а скорее жизненный смысл, а точнее играет некоторую роль том или ином явлении или процессе. С другой стороны, разные величины могут играть совершенно разную роль и по разному описывать явление. Одни чётко описывают что-то конкретное, а другие описывают что-то только в самых общих чертах, к примеру температура описывает общее состояние системы, без учёта поведения каждой молекулы и т. д., а к примеру скорость тела показывает, сколько метров тело проходит за 1 секунду или час и т.д..
Следовательно, самой главной физической задачей может быть только качественная, и даже для того, чтобы решить любую количественную задачу, которая чуть посложнее стандартной, необходимо в первую очередь понять, что в ней происходит качественно. Если это понять, то можно достаточно легко составить уравениние или систему уравнений, из которой найти нужную величину.
В школьной программе по физике, почти всегда весь упор делается на формулы, их вывод и нахождение по ним нужной величины. То есть на физике сейчас занимаются математикой, учат оперировать формулами. Оперировать формулами надо учить на математике…. На физике надо учить видеть, как проявляются различные величны в окружающем нас мире, как в обыденной для всех жизни, так и ситуациях, которые мы наблюдаем далеко и не везде. И таким образом, сформировывать у школьника целостное и правильное понимание полной картины природы. То есть физика в школе и в институте даётся не с того конца. Если любую, даже казалось бы очень сложную задачу сначала понять качественно, то любой, даже далеко не самый сильный школьник или студент сможет по ней составить систему уравнений, и спокойно её решить.
Ну, пожалуй начнём с механики, а точнее с кинематики. Допустим, в тех же задачах на равноускоренное движение, ученик в первую очередь должен понять, что тело за одинаковые промежутки времени, даже за самые маленькие проходит совершенно разные пути. То есть, скорость тела постоянно изменяется и следовательно, по стандартным формулам для равномерного движения уже ничего рассчитывать нельзя, и средняя скорость за всё движение оно достигает далеко не в середине. В идеале это всё надо наглядно разрисовывать, и показывать на опытах, а уже потом, переходить к выводу формул. Следовательно, когда тело подбрасывают вертикально вверх и высота его от времени изменяется по квадратичному закону, то некоторую одну и ту же высоту оно проходит дважды, при взлёте и при падении. Один раз оно проходит только наивысшую точку. И только после этого, можно уже переходить к математическому описанию этого. Или средняя скорость — это с одной стороны среднее арифметическое значение скорости за некоторый промежуток времени. Так как при любом неравномерном движении, скорость тела изменяется любой, даже самый наименьший промежуток времени, то есть бесконечное количество раз, то чтобы найти её точное значение, необходимо сложить бесконечное множество её значений и разделить на бесконечное их количество, а точнее найти предел, к которому оно стремится при количестве скоростей, стремящемся к бесконечности. Чем больше значений скорости мы возьмём, тем точнее можно высчитать её значение, которое будет стремиться к точному. С другой стороны та же самая СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ — ЭТО СКОРОСТЬ, С КОТОРОЙ ТЕЛО ДОЛЖНО БЫЛО БЫ ДВИГАТЬСЯ РАВНОМЕРНО НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕГО ДВИЖЕНИЯ, ЧТОБЫ ЗА ЗАДАННОЕ ВРЕМЯ ПРОЙТИ ТОТ ЖЕ САМЫЙ ПУТЬ, КОТОРЫЙ ОНО ПРОШЛО, ДВИГАЯСЬ НЕРАВНОМЕРНО. И только при равноускоренном движении, средняя скорость равна просто полусумме начальной и конечной скорости. Только поняв это, можно уже дальше выводить математически все формулы.
Существует ряд нестандартных задач на эту тему и для того, чтобы научиться их решать, необходимо в первую очередь понимать что в них происходит, как какая велична изменяется, какая величина в разные моменты времени принимает одинаковые значения. К примеру, при движении тела под действием силы тяжести по параболе, оно горизонтально движется равномерно, а вертикально движется с отрицательным ускорением. Для этого необходимо толково объяснить, что такое проекция скорости на ось, и в первую очередьобъяснять это надо на жизненных примерах и опытах. То есть начинать надо с того, что одно и то же тело может двигаться относительно разных направлений по-разному. К примеру, самолёт, набирающий высоту и круто задравший нос, может вдоль земли двигаться гораздо медленее, че допустим вдоль вертикальной оси, а вдоль оси, по которой оно движется, его скорость самая максимальная. Доустим, если тело движется вертикально вверх, то относительно земли оно вообще стоит на месте, а вот зато вертикально, оно может двигаться колосально быстро. Если оно будет двигаться и вертикально и вдоль вертикальной, и вдоль горизонтальной оси равномерно, оно будет двигаться по прямой. В случае движения по параболе, присутствуют вдоль двух осей, два разных типа движения, равномерное и равноускоренное. И только потом можно описывать его математически по всем формулам.
Кроме того, при разборе любой нестандартной задачи, её необходимо рассматривать досканально с разных сторон, как в первую очередь качественно, так и количественно и найти значения всех возможных величин и таким образом прочувствовать всю её логику.