Как понять физику если ты тупой. Как научиться решать задачи по физике: советы педагогов
Все, что происходит в нашем мире, происходит благодаря воздействию определенных сил в физике. И выучить каждую из них придется если не в школе, то уж в институте точно.
Конечно, вы можете попытаться вызубрить их. Но гораздо быстрее, веселее и интереснее будет просто осознать суть каждой физической силы как она взаимодействует с окружающей средой.
Силы в природе и фундаментальные взаимодействия
Сил существует огромное множество. Сила Архимеда, сила тяжести, сила Ампера, сила Лоренца, Кореолиса, сила трения-качения и др. Собственно, все силы выучить невозможно, так как не все они еще открыты. Но и это очень важно - все без исключения известные нам силы можно свести к проявлению так называемых фундаментальных физических взаимодействий .
В природе существуют 4 фундаментальных физических взаимодействия. Точнее будет сказать, что людям известны 4 фундаментальных взаимодействия, и на данный момент иных взаимодействий не обнаружено. Что это за взаимодействия?
- Гравитационное взаимодействие
- Электромагнитное взаимодействие
- Сильное взаимодействие
- Слабое взаимодействие
Так, сила тяжести - проявление гравитационного взаимодействия. Большинство механических сил (сила трения, сила упругости) являются следствием электромагнитного взаимодействия. Сильное взаимодействие удерживает нуклоны ядра атома вместе, не давая ядру распасться. Слабое взаимодействие заставляет распадаться свободные элементарные частицы. При этом, электромагнитное и слабое взаимодействия объединены в электрослабое взаимодействие .
Возможным пятым фундаментальным взаимодействием (после открытия бозона Хиггса ) называют поле Хиггса . Но в этой области все изучено настолько мало, что мы не будем спешить с выводами, а лучше подождем, что скажут нам ученые из ЦЕРНа.
Учить законы физики можно двумя способами.
Первый – тупо выучить значения, определения, формулы. Существенный недостаток этого способа – он вряд ли поможет ответить на дополнительные вопросы преподавателя. Есть и другой немаловажный минус этого метода – выучив таким образом, вы не получите самого главного: понимания. В итоге, заучивание правила/формулы/закона или чего бы там ни было позволяет приобрести лишь непрочные, кратковременные знания по теме.
Второй способ – понимание изучаемого материала. Но так ли легко понять то, что понять (по вашему мнению) невозможно?
Есть, есть решение этой ужасно трудной, но решабельной проблемы! Вот несколько способов того, как выучить все силы в физике (и вообще в любом другом предмете):
На заметку!
Важно помнить и знать все физические силы (ну или выучить весь список их в физике), чтобы избежать неловких недоразумений. Помните, что масса тела – это не его вес, а мера его инертности. Например, в условиях невесомости тела не имеют веса, потому как отсутствует гравитация. А вот если вы захотите сдвинуть тело в невесомости с места, придется воздействовать на него с определенной силой. И чем выше масса тела, тем большую силу придется задействовать.
Если вам удастся представить себе, каким образом вес человека может меняться в зависимости от выбора планеты, вам удастся довольно быстро разобраться с понятием гравитационной силы, с понятиями веса и массы, силой ускорения и прочими физическими силами. Это понимание принесет с собой логическое осознание других происходящих процессов, и в результате вам не придется даже заучивать непонятный материал – вы сможете запоминать его по мере прохождения. Достаточно просто понять суть.
- Чтобы понять электромагнитное воздействие, достаточно будет просто понять, каким образом ток протекает по проводнику и какие при этом образуются поля, как эти поля взаимодействуют руг с другом. Рассмотрите это на простейших примерах, и вам не составит труда разбираться в принципах работы электродвигателя, принципах горения электрической лампочки и пр.
Преподавателя в первую очередь будет волновать то, насколько хорошо вы разбираетесь в изученном материале. И не так уж важно, будете ли вы помнить назубок все формулы. А в случае решения контрольных, лабораторных, задач, практических работ или вам всегда смогут помочь наши специалисты , сила которых таится в знаниях и многолетнем практическом опыте!
В этой главе. . .
- Определяем место физики в нашем мире
- Жмем на тормоза
- Управляем окружающими нас силами и энергией
- Согреваемся с термодинамикой
- Знакомимся с электричеством и магнетизмом
- Ломаем голову над самыми трудными проблемами физики
Физика - это наука про вас и окружающий вас мир. Возможно, вы считаете ее обузой, т.е. неприятным обязательством, которое накладывает на вас школа или университет, но это совсем не так. Физика - это наука, которую вы начинаете постигать сразу же после рождения.
Ничто не может находиться вне физики, физика - это всеобъемлющая наука. Изучая разные аспекты мира природы, вы соответственно изучаете разные разделы физики: физику движущихся объектов, действующих сил, электричества, магнетизма, процессов, происходящих со скоростью близкой к скорости света, и т.п. Эти и многие другие темы подробно рассматриваются в данном курсе.
Физика окружает людей с их первых попыток ощутить окружающий мир. Само слово “физика” происходит от греческого слова, которое означает “природа”.
Наблюдая за окружающим нас сложным миром, можно заметить множество происходящих процессов. Солнце сияет, звезды мерцают, лампочки светят, машины едут, принтеры печатают, люди ходят пешком и ездят на велосипедах, реки текут и т.д. При более внимательном изучении этих процессов неизбежно возникает множество вопросов.
- Как мы видим?
- Почему мы теплые на ощупь?
- Из чего состоит вдыхаемый нами воздух?
- Почему мы соскальзываем вниз по заснеженному склону?
- Как устроены сияющие ночью звезды? Или это планеты? Почему они движутся?
- Как устроена эта крошка пыли?
- Существуют ли невидимые нами миры?
- Что такое свет?
- Почему одеяла согревают нас?
- Из чего состоит вещество?
- Что произойдет, если прикоснуться к линии высокого напряжения? (Ответ на этот вопрос вам, конечно, хорошо известен. Даже такое ограниченное знание основ физики порой может спасти жизнь.)
Физика - это особого рода исследование мира и принципов его устройства: от самых основных (как, например, законов инерции, согласно которым так трудно вручную сдвинуть с места неподвижный автомобиль) до более экзотичных (законов крошечных миров внутри элементарных частиц, которые являются фундаментальными строительными блоками вещества). В своей основе физика охватывает все, что мы знаем о нашем мире.
Наблюдаем, за движущимися объектами
Некоторые наиболее фундаментальные вопросы об устройстве мира связаны с движением объектов. Замедлит ли свое движение катящийся вам навстречу огромный камень? Как быстро нужно двигаться, чтобы избежать столкновения с ним? (Секундочку, сейчас я подсчитаю на калькуляторе…) Движение было одной из первых тем исследований, которыми издавна занимались физики и пытались получить убедительные ответы на свои вопросы.
В части I этого курса рассматривается движение разных объектов: от бильярдных шаров до железнодорожных вагонов. Движение является фундаментальным явлением нашей жизни и одним их тех явлений, о которых большинство людей знает достаточно много. Достаточно нажать на педаль газа, и машина придет в движение.
Но не все так просто. Описание принципов движения является первым шагом в понимании физики, которое проявляется в наблюдениях и измерениях и создании мысленных и математических моделей на основе этих наблюдений и измерений. Этот процесс не знаком большинству людей, и именно для таких людей предназначен курс.
Простой, на первый взгляд, процесс изучения движения является началом начал. Если внимательно присмотреться, то можно заметить, что реальное движение постоянно меняется. Взгляните на торможение мотоцикла у светофора, на падение листка на землю и продолжение его движения под действием ветра, на невероятное движение бильярдных шаров после замысловатого удара мастера.
Движение постоянно меняется под действием силы , о чем будет рассказываться в части II. Все мы понемногу знаем основные законы приложения сил, но иногда для их правильного измерения нужно обладать более обширными знаниями. Иначе говоря, для этого требуется настоящий физик, как вы.
Поглощаем энергию вокруг нас
Примеры других проявлений физики никогда не приходится долго искать. Каждый день на дорогах происходят аварии автомобилей, движущихся с огромными скоростями.
Благодаря законам физики (а точнее, законам физики из части III этого курса) можно выполнять все необходимые измерения и предсказания, чтобы избежать таких неприятных ситуаций. Чтобы внезапно остановить быстро движущийся автомобиль, требуется много чего. Но него именно?
Вот когда для описания движения объектов нам могут пригодиться представления об их энергии и импульсе. Энергия движения называется кинетической . Помните, что когда ваша машина за 10 с ускоряется с места до скорости около 100 км/ч, то она приобретает достаточно много кинетической энергии.
Откуда берется кинетическая энергия? Нельзя сказать, что ниоткуда, иначе нам не приходилось бы заботиться о цене на топливо. Потребляя топливо, двигатель автомобиля совершает работу по ускорению автомобиля.
Рассмотрим другой пример. Допустим, что вам нужно затащить пианино в свою новую квартиру на шестом этаже. В это самое время стоит снова вспомнить о физике, достать калькулятор и подсчитать необходимую для этого работу.
При перемещении пианино вверх по ступеням оно приобретает потенциальную энергию , поскольку вам приходится совершать работу по преодолению силы гравитации.
Допустим, что, к величайшему сожалению, вашим соседям не понравилось ваша игра на пианино и они выкинули его в окно. Что в таком случае произойдет? В процессе падения в гравитационном поле Земли потенциальная энергия пианино преобразуется в кинетическую энергию, т.е. энергию движения. Это очень интересный для наблюдения процесс, в ходе которого можно оценить финальную скорость движения пианино в момент столкновения с тротуаром. Не унывайте, предъявите соседям счет за пианино и сбегайте в магазин за ударной установкой.
Получаем удовольствие от тепловых процессов
Тепло и холод являются неотъемлемыми компонентами повседневной жизни, а потому физика и в этом отношении сопровождает нас и летом, и зимой. Доводилось ли вам видеть капли конденсированной влаги на стакане с холодной водой в теплой комнате? Теплые пары воды в воздухе резко охлаждаются при соприкосновении с холодным стаканом и конденсируются на нем, образуя капельки воды. Пары воды таким образом передают свою энергию холодной воде в стакане, которая постепенно становится все теплее и теплее.
Именно термодинамике полностью посвящена часть IV этого курса. С помощью термодинамики можно определить, сколько тепла излучается нашим телом в холодный день, сколько мешочков льда нужно для охлаждения жерла вулкана, какова температура поверхности Солнца и дать ответ на многие другие вопросы, связанные с тепловой энергией.
Физика не ограничивается только нашей планетой. Почему космос холодный? Он практически пуст, так почему же он стал таким холодным? Почти все тепло в космосе распространяется в виде излучения и только очень малая его часть возвращается назад. В обычной окружающей нас среде все объекты излучают тепло и поглощают тепло друг друга. Но в космосе тепло преимущественно излучается, и потому все объекты преимущественно охлаждаются.
Излучение тепла - это только один из трех способов переноса тепла. Более подробно разнообразные тепловые процессы, будь то тепло от Солнца или от трения объектов, описываются в части IV этого курса.
Играем с зарядами и магнитами
После овладения основными законами видимого мира движущихся объектов и скрытого мира работы и энергии можно будет приступать к изучению еще более загадочных объектов. В части V читателю предлагается заглянуть в тайны еще одной части невидимого мира - электричества и магнетизма.
Действие электричества и магнетизма можно почувствовать не прямым, а только косвенным образом. Комбинируя электричество и магнетизм, можно генерировать свет, который лежит в основе видимости мира. Свойства света и его поведение при взаимодействии с линзами и другими объектами описываются в части V.
Большая часть физики связана с невидимым окружающим нас миром. Само вещество состоит из частиц, которые переносят электрические заряды, а в самих нас собрано невероятное количество таких зарядов.
При накоплении зарядов мы можем наблюдать такие явления, как статическое электричество и вспышки молний. Движение зарядов проявляется как привычное нам электричество из розетки.
Электричество, как часть физики, проявляется и в молнии, и лампочке. В этой книге показано не только, где проявляется, но и как ведет себя электричество. Кроме того, здесь кратко описываются принципы работы резисторов, конденсаторов и индукторов.
Готовимся решить самые трудные задачи физики
Даже начиная с очень простых и скучных вопросов физики, можно быстро прийти к самым экзотическим явлениям и проблемам. В части VI приведены 10 наиболее интересных фактов из специальной теории относительности Эйнштейна и 10 наиболее интересных проблем современной физики.
Альберт Эйнштейн является одним из наиболее известных и талантливых физиков. Для многих людей он является типичным гением, который предложил совершенно необычный взгляд на природу и заглянул в самые темные уголки наших представлений о природе.
Но что конкретно сделал Эйнштейн? Что означает его знаменитая формула Е=шс 2 ? Означает ли это эквивалентность массы и энергии, т.е. что можно преобразовать вещество в энергию и энергию обратно в вещество? Да, конечно, означает.
Это довольно неожиданный физический факт, с которым нам не приходится сталкиваться в повседневной жизни. Но на самом деле мы сталкиваемся с ним каждый день. Для генерации своего теплового излучения Солнце должно ежесекундно преобразовывать в энергию около 4,79 млн т вещества!
Согласно теории Эйнштейна, еще более странные явления происходят при достижении скорости света.
“Посмотри на этот звездолет”, - скажете вы, глядя на ракету, пролетающую рядом почти со скоростью света. - Похоже, что вдоль направления движения он стал вдвое короче во время этого полета, чем в состоянии покоя.”
“Какой еще звездолет?” - спросят ваши друзья. - Он пролетел слишком быстро, и мы ничего не заметили.”
“Время, измеренное на этом звездолете, течет медленнее, чем время на Земле. По нашим меркам требуется около 200 лет, чтобы достичь ближайшей звезды, а по меркам экипажа звездолета потребуется всего 2 года.”
“Как это понять?” - спросят все.
Физика окружает нас повсюду- в любом известном нам месте. Хотите испытать свои возможности, тогда физика - именно то, что вам нужно. В конце книги перечислено несколько самых сложных проблем современной физики: возможное существование чревоточин в пространстве и строение черной дыры, которая притягивает все, включая свет. Узнайте об этом побольше и наслаждайтесь знаниями!
Инструкция
Представьте себе огромный торт с большим количеством крема, бисквита и шоколада. Так вот, выучить физику быстро – то же, что быстро съесть этот торт: вроде все вкусно, прекрасно, но если пытаться заглотить целиком и сразу – не усвоится. Хуже того – выйдет наружу. Поэтому постарайтесь свое время так, чтобы постепенно съедать по маленькому кусочку и не допускать опасного пресыщения.
Поскольку физика опирается на , вы должны в совершенстве владеть математическим аппаратом. Если в процессе изучения физики обнаружились какие-то математические пробелы – постарайтесь их восполнить, иначе понять физический материал будет трудно.
Физическая система понятий не такая строгая, как в , поэтому изучать теорию и практику можно одновременно. В отличие от сухой математики, естественные науки требуют творческого подхода, активной работы воображения и учета «психологии» самой науки. Любое явление физики – не какая-то абстрактная вещь, а вполне реальное событие.
Распишите на отдельных листочках значение вводимых терминов, их физический смысл. Четко разграничивайте одни понятия от других, но при этом стройте между ними взаимосвязи. К примеру, мощность – это работа, совершаемая за единицу времени. Вспомните формулу для работы и подставьте ее в формулу для мощности.
Проведите все рекомендуемые курсом лабораторные работы, оформите их в соответствии с требованиями. Как правило, в технических вузах ставят по только в том случае, если у вас сданы все «лабы». По каждой теме решайте принципиальные задачи, в том числе и качественные.
В изучении предмета вам поможет составление шпаргалок. Это позволит вам быстро охватить все ключевые моменты, систематизировать и обобщить свои знания. На самом экзамене пользоваться шпаргалками не рекомендуется: это собьет с толку вас и при неудачном раскладе настроит против вас преподавателя.
Физика изучает наиболее общие закономерности существования материального мира. Все, что происходит в природе, является следствием действия тех или иных сил. Изучая эти силы, можно просто попытаться вызубрить их список. Но более правилен другой подход – через понимание того, что и почему происходит в окружающем мире.
Инструкция
Существует два варианта обучения. В первом случае человек механически заучивает различные истины, его главная задача состоит в том, чтобы суметь ответить на вопросы преподавателя, сдать экзамены. Такой вариант не дает главного – понимания, поэтому полученные знания оказываются очень непрочными и быстро забываются. Но есть и правильный путь, на котором знания приобретаются не через зазубривание, а через понимание изучаемого материала.
Для быстрого и прочного запоминания существующих сил необходимо находить конкретные их действия. Например, подброшенные предметы падают вниз – это воздействия силы гравитации. Кроме того, все предметы обладают весом, что тоже является ничем иным, как следствием гравитационного воздействия. Если человек, например, 70 кг, то это значит, что он воздействует на опору (пол, землю, платформу ) именно с такой силой, возникающей в гравитационном поле Земли.
Логично предположить, что на другой планете сила тяжести будет другой, поэтому вес тоже будет отличаться. Чему же он будет равен? Вес тела равен его массе, помноженной на ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения измеряется на секунду и будет отличаться у разных планет. Например, у Земли оно равно 9,8 метра на секунду в , а у Луны – уже только 1,6. Ускорение свободного падения характеризует силу, с которой планета притягивает тела. Обратите внимание, что масса характеризует не вес тела, а его меру инертности. В условиях невесомости тела ничего не весят, так как нет гравитации. Но чтобы сдвинуть их с места, необходимо приложить определенную силу. Чем массивнее тело, тем больше должна быть эта сила.
Представив, как будет изменяться вес человека на разных планетах, вы сможете легко и быстро выучить понятие гравитации, разобраться с весом, массой, ускорением и другими понятиями данной темы. Появится стройное логичное понимание происходящих процессов, при этом изучаемый материал не придется заучивать насильно, он будет запоминаться по мере его изучения. И все потому, что вы разберетесь в сути явления, поймете, что, как и почему происходит.
Используя этот принцип, вы сможете быстро изучить и другие существующие в природе силы. Например, для изучения электромагнитного взаимодействия вам необходимо понять, как протекает электрический ток по проводнику, какие поля при этом образуются, как они взаимодействуют и т.д. Разобравшись в этом, вы будете понимать, как работает электрический двигатель, почему горит лампочка и т.д. и т.п.
Изучая силы, обязательно разбирайтесь в том, как они связаны между собой, на что влияют, какие процессы происходят в мире под их воздействием. Зная это, вы легко сможете рассказать преподавателю о той или иной силе, приведя конкретные примеры. Даже если вы забудете при ответе какую-то формулу, это вряд ли снизит вашу оценку. Для преподавателя важно понимание вами изучаемого материала, а формулу для конкретных расчетов всегда можно посмотреть в справочнике.
Видео по теме
Источники:
- Фейнмановские лекции по физике в 2019
Одна из сложнейших наук - физика - является крайне важной в жизни человека. Сложно назвать хотя бы одну сторону жизни людей, куда бы ни проникла физика. А потому столь важно освоить и выучить эту трудную, но прекрасную дисциплину.
Вам понадобится
- Терпение, усидчивость
Инструкция
Бывает и наоборот - толкают математиков на создание гипотез и нового логического аппарата. Связь физики и математики - одной из важнейших научных дисциплин подкрепляет авторитет физики.
На встречах с одноклассниками друзья до сих пор подшучивают надо мной, вспоминая истошные крики учителя физики "Какое у лошади может быть ускорение!!!", далее следовали непечатные выражения, которые я здесь приводить не буду. Физика была моим любимым предметом в школе и решать задачки по ней успешно удавалось только паре учеников в классе, мне в том числе.Теперь уже ко мне приходят ученики, чтобы научиться решать задачи по физике. Подавляющее большинство формулирует свои проблемы так: "по физике я понимаю и знаю всю теорию, но задачи решать не получается".
Это первое заблуждение, от которого надо избавиться школьнику. Только глубокое понимание теории даст нам ключ к решению задач. С проблемой решения задач сталкиваются в первую очередь те, кто недостаточно понимает теоретический материал. Я обратила внимание на то, что школьники просто не открывают теоретическую часть учебника, которая находится всего в 1-2-х страницах от заданной задачи. Утверждение "я понимаю теоретическую часть" основано на том, что он слышал на уроке объяснения учителя и у него не возникло вопросов. Но объяснением учителя не исчерпывается необходимый для решения задач материал! Что я пытаюсь донести до школьников, это необходимость читать и искать ответы на вопросы, которые непременно возникнут в процессе чтения. Да здравствует прогресс, найти ответ на вопрос по физике сейчас не составляет труда - GOOGLE знает все.
Моей основной задачей, как репетитора по физике, является, в первую очередь, научить ребенка формулировать вопросы, а для этого, прежде всего, он должен научиться вдумчиво читать. Если у ученика не возникает вопросов в процессе учебы - это верный признак того, что он не понимает материал. Ну и как следствие - проблемы с решением задач.
Теперь более детально объясню, что значит не понимать теорию. Это, в первую очередь, не знать связей между формулами, которые приводятся в теоретической части учебника. Для этого необходимо самому провести все выкладки и доказательства. В процессе доказательства возникнет несколько вопросов, разобравшись с которыми, ученик усвоит теоретическую часть материала и, следовательно, облегчит себе решение задач по этой теме.
Вычислив g таким способом, не лишним было бы заметить, что эту же константу можно расчитать опытным путем, бросая шарик с высоты и засекая время падения, напомнив тем самым формулы, описывающие свободное падение. Вообще, всегда полезно делать замечания, основанные на пройденном материале настолько часто, насколько это возможно. Тогда ученики будут воспринимать каждую тему во взаимосвязи с предыдущими, и вероятность услышать от него вопросы по теме будет значительно выше. А правильно сформулированный вопрос это уже половина ответа.
Часто проблемы возникают и в процессе вычислений по формулам. Казалось бы - чего проще - подставить числа, данные в условии задачи, в готовую формулу и посчитать ответ с помощью калькулятора. Да не тут-то было - ответ не сходится. В чем может быть проблема? Чаще всего это несоответствие размерностей - например, длина дана в метрах, а скорость в километрах в секунду. Так что, первый вопрос, который должен задать себе ученик, это все ли в порядке в его задаче с размерностями и только после приведения размерностей можно приступать к подстановке данных в формулы.
Ну и вторая проблема, не менее распространенная это элементарное незнание математики и неумение применять математические навыки в жизни. 99,9% учащихся пытаются облегчить себе жизнь с завидным упорством вбивая бесконечные нули в окошко калькулятора. А ведь это тот самый случай, где лень является двигателем прогресса. Но нет, на занятии физикой все знания, приобретенные на уроке математики, испаряются бесследно. Здесь и сейчас самое время показать ученику для чего эти знания могут понадобиться.
Конечно, описанные проблемы - не единственные при решении задач по физике, но, решив хотя бы их, вы уже ощутите улучшение ситуации и поможете своим детям избавиться от страха перед задачами, а возможно, и привить интерес к решению незнакомых задач.
Какие рекомендации я могу дать родителям? Прежде чем звонить репетитору усадите ребенка прочитать последний, заданный ему параграф по физике, предшествующий тем задачам, с которыми у него возникли проблемы. Задайте ему вопросы, которые есть в конце каждого параграфа. Попробуйте рассуждать вместе с ребенком, отвечая на вопрос. Вы можете даже подискутировать. Для этого, конечно, вам придется тоже полистать учебник, в котором "многа букав". Опять же есть гугл, который все знает. Это тернистый путь, но он может принести прекрасные плоды. Если все же проблема остается, репетиторов более чем достаточно. Важно избегать ситуации, в которой репетитор просто решает на занятиях домашнюю работу за своего ученика. Я считаю, что моя задача научить решать самостоятельно, находить нужную информацию для решения в учебнике и в сети, а для этого правильно задавать и формулировать вопросы .
В следующих Заметках я расскажу, как проверить правильность решения задачи, если нет возможности подсмотреть ответ. Это может оказаться полезным на контрольных и, кроме того, помогает запоминать необходимые формулы.
С любезного разрешения администрации добавляю свои контактные данные:
Skype: olga.kalyakina
email: [email protected]
Tel. 8-9649559520
