Що головне знати в фізиці. Лайфхак для тих, хто вчить фізику: як вивчити всі сили? Еволюція і природний відбір

Вчені з планети Земля використовують масу інструментів, намагаючись описати те, як працює природа і всесвіт в цілому. Що вони приходять до законів і теорій. В чому різниця? Науковий закон можна часто звести до математичного твердженням, начебто E \u003d mc²; це твердження базується на емпіричних даних і його істинність, як правило, обмежується певним набором умов. У разі E \u003d mc² - швидкість світла у вакуумі.

Наукова теорія часто прагне синтезувати ряд фактів або спостережень за конкретними явищами. І в цілому (але не завжди) виходить чітке і перевіряється твердження щодо того, як функціонує природа. Зовсім не обов'язково зводити наукову теорію до рівняння, але вона насправді являє собою щось фундаментальне про роботу природи.

Як закони, так і теорії залежать від основних елементів наукового методу, наприклад, створення гіпотез, проведення експериментів, знаходження (або незнаходження) емпіричних даних і висновок висновків. Зрештою, вчені повинні бути в змозі повторити результати, якщо експерименту судилося стати основою для общепрінятного закону або теорії.

У цій статті ми розглянемо десять наукових законів і теорій, які ви можете освіжити в пам'яті, навіть якщо ви, наприклад, не так часто звертаєтеся до скануючого електронного мікроскопу. Почнемо з вибуху і закінчимо невизначеністю.

Якщо і варто знати хоча б одну наукову теорію, то нехай вона пояснить, як всесвіт досягла нинішнього свого стану (або не досягла,). На підставі досліджень, проведених Едвіном Хабблом, Жоржем Леметром і Альбертом Ейнштейном, теорія Великого Вибуху постулює, що Всесвіт почався 14 мільярдів років тому з масивного розширення. У якийсь момент Всесвіт була укладена в одній точці і охоплювала всю матерію нинішньої всесвіту. Цей рух триває і донині, а сама всесвіт постійно розширюється.

Теорія Великого Вибуху отримала широку підтримку в наукових колах після того, як Арно Пензіас і Роберт Вілсон виявили космічний мікрохвильовий фон в 1965 році. За допомогою радіотелескопів два астронома виявили космічний шум, або статику, яка не розсіюється з часом. У співпраці з Прінстонським дослідником Робертом Дике, пара вчених підтвердила гіпотезу Дике про те, що первісний Великий Вибух залишив після себе випромінювання низького рівня, яке можна виявити по всьому Всесвіті.

Закон космічного розширення Хаббла

Давайте на секунду затримаємо Едвіна Хаббла. У той час як в 1920-х роках бушувала Велика депресія, Хаббл виступав з новаторським астрономічним дослідженням. Він не тільки довів, що були й інші галактики крім Чумацького Шляху, але також виявив, що ці галактики несуться геть від нашої власної, і цей рух він назвав розбіганням.

Для того, щоб кількісно оцінити швидкість цього галактичного руху, Хаббл запропонував закон космічного розширення, він же закон Хаббла. Рівняння виглядає так: швидкість \u003d H0 x відстань. Швидкість є швидкість розбігання галактик; H0 - це постійна Хаббла, або параметр, який показує швидкість розширення всесвіту; відстань - це відстань однієї галактики до тієї, з якою відбувається порівняння.

Постійна Хаббла розраховувалася при різних значеннях протягом досить довгого часу, проте в даний час вона завмерла на точці 70 км / с на мегапарсек. Для нас це не так важливо. Важливим є те, що закон являє собою зручний спосіб вимірювання швидкості галактики щодо нашої власної. І ще важливо те, що закон встановив, що Всесвіт складається з багатьох галактик, рух яких простежується до Великого Вибуху.

Закони планетарного руху Кеплера

Протягом століть вчені билися один з одним і з релігійними лідерами за орбіти планет, особливо за те, чи обертаються вони навколо Сонця. У 16 столітті Коперник висунув свою спірну концепцію геліоцентричної Сонячної системи, в якій планети обертаються навколо Сонця, а не Землі. Однак тільки з Іоганном Кеплером, який спирався на роботи Тихо Браге та інших астрономів, з'явилася чітка наукова основа для руху планет.

Три закони планетарного руху Кеплера, що склалися на початку 17 століття, описують рух планет навколо Сонця. Перший закон, який іноді називають законом орбіт, стверджує, що планети обертаються навколо Сонця по еліптичній орбіті. Другий закон, закон площ, говорить, що лінія, що з'єднує планету з сонцем, утворює рівні площі через рівні проміжки часу. Іншими словами, якщо ви вимірюєте площа, створену намальованою лінією від Землі від Сонця, і відстежуєте рух Землі протягом 30 днів, площа буде однаковою, незалежно від положення Землі щодо початку відліку.

Третій закон, закон періодів, дозволяє встановити чіткий взаємозв'язок між орбітальним періодом планети і відстанню до Сонця. Завдяки цьому закону, ми знаємо, що планета, яка щодо близька до Сонця, на кшталт Венери, має набагато більш короткий орбітальний період, ніж далекі планети, на кшталт Нептуна.

Універсальний закон тяжіння

Сьогодні це може бути в порядку речей, але більш ніж 300 років тому сер Ісаак Ньютон запропонував революційну ідею: два будь-яких об'єкта, незалежно від їх маси, надають гравітаційне тяжіння один на одного. Цей закон представлений рівнянням, з яким багато школярів стикаються в старших класах фізико-математичного профілю.

F \u003d G × [(m1m2) / r²]

F - це гравітаційна сила між двома об'єктами, яка вимірюється в ньютонах. M1 і M2 - це маси двох об'єктів, в той час як r - це відстань між ними. G - це гравітаційна стала, в даний час розрахована як 6,67384 (80) · 10 -11 або Н · м ² · кг -2.

Перевага універсального закону тяжіння в тому, що він дозволяє обчислити гравітаційне тяжіння між двома будь-якими об'єктами. Ця здатність украй корисна, коли вчені, наприклад, запускають супутник на орбіту або визначають курс Місяця.

закони Ньютона

Раз вже ми заговорили про один з найвидатніших учених, коли-небудь які живуть на Землі, давайте поговоримо про інших знаменитих законах Ньютона. Його три закони руху складають істотну частину сучасної фізики. І як і багато інших законів фізики, вони елегантні у своїй простоті.

Перший з трьох законів стверджує, що об'єкт в русі залишається в русі, якщо на нього не діє зовнішня сила. Для кульки, що котиться по підлозі, з зовнішніми силами тертя між кулею і підлогою, або ж хлопчик, який б'є по кульці в іншому напрямку.

Другий закон встановлює зв'язок між масою об'єкта (m) і його прискоренням (a) у вигляді рівняння F \u003d m x a. F являє собою силу, що вимірюється в ньютонах. Також це вектор, тобто у нього є спрямований компонент. Завдяки прискоренню, м'яч, який котиться по підлозі, володіє особливим вектором в напрямку його руху, і це враховується при розрахунку сили.

Третій закон досить змістовний і повинен бути вам знаком: для кожної дії є рівна протидія. Тобто для кожної сили, прикладеної до об'єкта на поверхні, об'єкт відштовхується з такою ж силою.

закони термодинаміки

Британський фізик і письменник Ч. П. Сноу одного разу сказав, що невчений, яка б не знала другого закону термодинаміки, був як вчений, який ніколи не читав Шекспіра. Нині відома заява Сноу підкреслювало важливість термодинаміки і необхідність навіть людям, далеким від науки, знати його.

Термодинаміка - це наука про те, як енергія працює в системі, будь то двигун або ядро \u200b\u200bЗемлі. Її можна звести до декількох базових законів, які Сноу позначив наступним чином:

Ви не можете виграти.
Ви не уникнете збитків.
Ви не можете вийти з гри.

Давайте трохи розберемося з цим. Говорячи, що ви не можете виграти, Сноу мав на увазі те, що оскільки матерія і енергія зберігаються, ви не можете отримати одне, не втративши друге (тобто E \u003d mc²). Також це означає, що для роботи двигуна вам потрібно поставляти тепло, однак у відсутності ідеально замкнутої системи деяку кількість тепла неминуче буде йти у відкритий світ, що призведе до другого закону.

Другий закон - збитки неминучі - означає, що в зв'язку зі зростаючою ентропією, ви не можете повернутися до колишнього енергетичного стану. Енергія, сконцентрована в одному місці, завжди буде прагнути до місць більш низької концентрації.

Нарешті, третій закон - ви не можете вийти з гри - відноситься, найнижчою теоретично можливій температурі - мінус 273,15 градуса Цельсія. Коли система досягає абсолютного нуля, рух молекул зупиняється, а значить ентропія досягне найнижчого значення і не буде навіть кінетичної енергії. Але в реальному світі досягти абсолютного нуля неможливо - тільки дуже близько до нього підійти.

сила Архімеда

Після того як древній грек Архімед відкрив свій принцип плавучості, він нібито крикнув «Еврика!» (Знайшов!) І побіг голяка по Сиракузам. Так говорить легенда. Відкриття було ось таким істотним. Також легенда свідчить, що Архімед виявив принцип, коли помітив, що вода у ванній піднімається при зануренні в нього тіла.

Згідно з принципом плавучості Архімеда, сила, що діє на навантажений або частково занурений об'єкт, дорівнює масі рідини, яку зміщує об'єкт. Цей принцип має найважливіше значення в розрахунках щільності, а також проектуванні підводних човнів і інших океанічних суден.

Еволюція і природний відбір

Тепер, коли ми встановили деякі з основних понять про те, з чого почалася Всесвіт і як фізичні закони впливають на наше повсякденне життя, давайте звернемо увагу на людську форму і з'ясуємо, як ми дійшли до такого. На думку більшості вчених, вся життя на Землі має загального предка. Але для того, щоб утворилася така величезна різниця між усіма живими організмами, деякі з них повинні були перетворитися в окремий вид.

У загальному сенсі, ця диференціація сталася в процесі еволюції. Популяції організмів і їх риси пройшли через такі механізми, як мутації. Ті, у кого риси були більш вигідними для виживання, на кшталт коричневих жаб, які відмінно маскуються в болоті, були природним чином обрані для виживання. Ось звідки взяв початок термін природний відбір.

Можна помножити ці дві теорії на багато-багато часу, і власне це зробив Дарвін в 19 столітті. Еволюція і природний відбір пояснюють величезну різноманітність життя на Землі.

Загальна теорія відносності

Альберта Ейнштейна була і залишається найважливішим відкриттям, яке назавжди змінила наш погляд на всесвіт. Головним проривом Ейнштейна була заява про те, що простір і час не є абсолютними, а гравітація - це не просто сила, прикладена до об'єкта або масі. Швидше гравітація пов'язана з тим, що масавикривляє сам простір і час (простір-час).

Щоб осмислити це, уявіть, що ви їдете через всю Землю по прямій лінії в східному напрямку, скажімо, з північної півкулі. Через деякий час, якщо хтось захоче точно визначити ваше місце розташування ви будете набагато південніше і східніше свого вихідного положення. Це тому що Земля вигнута. Щоб їхати прямо на схід, вам потрібно враховувати форму Землі і їхати під кутом трохи на північ. Порівняйте круглий кульку і аркуш паперу.

Простір - це в значній мірі те ж саме. Наприклад, для пасажирів ракети, що летить навколо Землі, буде очевидно, що вони летять по прямій в просторі. Але насправді, простір-час навколо них згинається під дією сили тяжіння Землі, змушуючи їх одночасно рухатися вперед і залишатися на орбіті Землі.

Теорія Ейнштейна справила величезний вплив на майбутнє астрофізики і космології. Вона пояснила невелику і несподівану аномалію орбіти Меркурія, показала, як згинається світло зірок і заклала теоретичні основи для чорних дір.

Принцип невизначеності Гейзенберга

Розширення теорії відносності Ейнштейна розповіло нам більше про те, як працює Всесвіт, і допомогло закласти основу для квантової фізики, що призвело до зовсім несподіваного конфузу теоретичної науки. У 1927 році усвідомлення того, що всі закони всесвіту в певному контексті є гнучкими, призвело до приголомшливого відкриття німецького вченого Вернера Гейзенберга.

Постулювавши свій принцип невизначеності, Гейзенберг зрозумів, що неможливо одночасно знати з високим рівнем точності два властивості частинки. Ви можете знати положення електрона з високим ступенем точності, але не його імпульс, і навпаки.

Пізніше Нільс Бор зробив відкриття, яке допомогло пояснити принцип Гейзенберга. Бор з'ясував, що електрон має якості як частки, так і хвилі. Концепція стала відома як корпускулярно-хвильовий дуалізм і лягла в основу квантової фізики. Тому, коли ми вимірюємо положення електрона, ми визначаємо його як частку в певній точці простору з невизначеною довжиною хвилі. Коли ми вимірюємо імпульс, ми розглядаємо електрон як хвилю, а значить можемо знати амплітуду її довжини, але не положення.

Цікавитися навколишнім світом і закономірностями його функціонування і розвитку природно і правильно. Саме тому розумно звертати свою увагу на природні науки, наприклад, фізику, яка пояснює саму сутність формування і розвитку Всесвіту. Основні фізичні закони нескладно зрозуміти. Уже в дуже юному віці школа ознайомлює дітей з цими принципами.

Для багатьох починається ця наука з підручника "Фізика (7 клас)". Основні поняття і та термодинаміки відкриваються перед школярами, вони знайомляться з ядром головних фізичних закономірностей. Але чи знання обмежуватися шкільною лавою? Які фізичні закони повинен знати кожна людина? Про це і піде мова далі в статті.

наука фізика

Багато нюанси описуваної науки знайомі всім з раннього дитинства. А пов'язано це з тим, що, по суті, фізика є однією з областей природознавства. Вона оповідає про закони природи, дію яких впливає на життя кожного, а багато в чому навіть забезпечує її, про особливості матерії, її структуру і закономірності руху.

Термін «фізика» був вперше зафіксований Аристотелем ще в четвертому столітті до нашої ери. Спочатку він був синонімом поняття "філософія". Адже обидві науки мали єдину мету - правильним чином пояснити всі механізми функціонування Всесвіту. Але вже в шістнадцятому столітті внаслідок наукової революції фізика стала самостійною.

Загальний закон

Деякі основні закони фізики застосовуються в різноманітних галузях науки. Крім них існують такі, які прийнято вважати загальними для всієї природи. Мова йде про

Він має на увазі, що енергія кожної замкнутої системи при протіканні в ній будь-яких явищ неодмінно зберігається. Проте вона здатна трансформуватися в іншу форму і ефективно змінювати своє кількісний вміст в різних частинах названої системи. У той же час в незамкненою системі енергія зменшується за умови збільшення енергії будь-яких тіл і полів, які вступають у взаємодію з нею.

Крім наведеного загального принципу, містить фізика основні поняття, формули, закони, які необхідні для тлумачення процесів, що відбуваються в навколишньому світі. Їх дослідження може стати неймовірно захоплюючим заняттям. Тому в цій статті будуть розглянуті основні закони фізики коротко, а щоб розібратися в них глибше, важливо приділити їм повноцінне увагу.

механіка

Відкривають юним науковцям багато основні закони фізики 7-9 класи школи, де більш повно вивчається така галузь науки, як механіка. Її базові принципи описані нижче.

Закон відносності Галілея (також його називають механічною закономірністю відносності, або базисом класичної механіки). Суть принципу полягає в тому, що в аналогічних умовах механічні процеси в будь-яких інерційних системах відліку проходять абсолютно ідентично.
Закон Гука. Його суть в тому, що чим більшим є вплив на пружне тіло (пружину, стрижень, консоль, балку) з боку, тим більшою є його деформація.

Закони Ньютона (являють собою базис класичної механіки):

Принцип інерції повідомляє, що будь-яке тіло здатне складатися в спокої або рухатися рівномірно і прямолінійно тільки в тому випадку, якщо ніякі інші тіла ніяким чином на нього не впливають, або ж якщо вони будь-яким чином компенсують дію один одного. Щоб змінити швидкість руху, на тіло необхідно впливати за будь-якої силою, і, звичайно, результат впливу однакової сили на різні за величиною тіла буде теж відрізнятися.
Головна закономірність динаміки стверджує, що чим більше рівнодіюча сил, які в поточний момент впливають на дане тіло, тим більше отримане їм прискорення. І, відповідно, чим більше маса тіла, тим цей показник менше.
Третій закон Ньютона повідомляє, що будь-які два тіла завжди взаємодіють один з одним за ідентичною схемою: їх сили мають одну природу, є еквівалентними за величиною і обов'язково мають протилежний зміст вздовж прямої, яка з'єднує ці тіла.
Принцип відносності стверджує, що всі явища, що протікають при одних і тих же умовах в інерційних системах відліку, проходять абсолютно ідентичним чином.

термодинаміка

Шкільний підручник, що відкриває учням основні закони ( "Фізика. 7 клас"), знайомить їх і з основами термодинаміки. Її принципи ми коротко розглянемо далі.

Закони термодинаміки, що є базовими в даній галузі науки, мають загальний характер і не пов'язані з деталями будови конкретного речовини на рівні атомів. До речі, ці принципи важливі не тільки для фізики, але і для хімії, біології, аерокосмічної техніки і т. Д.

Наприклад, в названій галузі існує не піддається логічному визначенню правило, що в замкнутій системі, зовнішні умови для якої незмінні, з часом встановлюється рівноважний стан. І процеси, що тривають в ній, незмінно компенсують один одного.

Ще одне правило термодинаміки підтверджує прагнення системи, яка складається з колосального числа частинок, що характеризуються хаотичним рухом, до самостійного переходу з менш вірогідних для системи станів в більш ймовірні.

А закон Гей-Люссака (його також називають стверджує, що для газу певної маси в умовах стабільного тиску результат за такими операціями розподіляється обсягу на абсолютну температуру неодмінно стає величиною постійною.

Ще одне важливе правило цієї галузі - перший закон термодинаміки, який також прийнято називати принципом збереження і перетворення енергії для термодинамічної системи. Згідно з ним, будь-яку кількість теплоти, яке було повідомлено системі, буде витрачено виключно на метаморфозу її внутрішньої енергії і вчинення нею роботи по відношенню до будь-яких чинним зовнішнім силам. Саме ця закономірність і стала базисом для формування схеми роботи теплових машин.

Інша газова закономірність - це закон Шарля. Він говорить, що чим більше тиск певної маси ідеального газу в умовах збереження постійного об'єму, тим більше його температура.

Електрика

Відкриває юним науковцям цікаві основні закони фізики 10 клас школи. В цей час вивчаються головні принципи природи і закономірності дії електричного струму, а також інші нюанси.

Закон Ампера, наприклад, стверджує, що провідники, з'єднані паралельно, по яких тече струм в однаковому напрямку, неминуче притягуються, а в разі протилежного напрямку струму, відповідно, відштовхуються. Часом таку ж назву використовують для фізичного закону, який визначає силу, що діє в існуючому магнітному полі на невелику ділянку провідника, в даний момент проводить струм. Її так і називають - сила Ампера. Це відкриття було зроблено вченим в першій половині дев'ятнадцятого століття (а саме в 1820 р).

Закон збереження заряду є одним з базових принципів природи. Він говорить, що алгебраїчна сума всіх електричних зарядів, що виникають в будь-який електрично ізольованій системі, завжди зберігається (стає постійною). Незважаючи на це, названий принцип не виключає і виникнення в таких системах нових заряджених частинок в результаті протікання деяких процесів. Проте загальний електричний заряд всіх новостворених частинок неодмінно повинен дорівнювати нулю.

Закон Кулона є одним з основних в електростатики. Він висловлює принцип сили взаємодії між нерухомими точковими зарядами і пояснює кількісне обчислення відстані між ними. Закон Кулона дозволяє обґрунтувати базові принципи електродинаміки експериментальним чином. Він говорить, що нерухомі точкові заряди неодмінно взаємодіють між собою з силою, яка тим вище, чим більше твір їх величин і, відповідно, тим менше, чим менше квадрат відстані між розглянутими зарядами і середовища, в якій і відбувається описується взаємодія.

Закон Ома є одним з базових принципів електрики. Він говорить, що чим більше сила постійного електричного струму, що діє на певній ділянці ланцюга, тим більша напруга на її кінцях.

Називають принцип, який дозволяє визначити напрямок в провіднику струму, що рухається в умовах впливу магнітного поля певним чином. Для цього необхідно розташувати кисть правої руки так, щоб лінії магнітної індукції образно стосувалися розкритої долоні, а великий палець витягнути по напрямку руху провідника. У такому випадку інші чотири випрямлених пальця визначать напрямок руху індукційного струму.

Також цей принцип допомагає з'ясувати точне розташування ліній магнітної індукції прямолінійного провідника, який проводить струм в даний момент. Це відбувається так: помістіть великий палець правої руки таким чином, щоб він вказував а іншими чотирма пальцями образно обхопіть провідник. Розташування цих пальців і продемонструє точний напрям ліній магнітної індукції.

Принцип електромагнітної індукції є закономірність, яка пояснює процес роботи трансформаторів, генераторів, електродвигунів. Даний закон складається в наступному: в замкнутому контурі генерується індукції тим більше, чим більше швидкість зміни магнітного потоку.

Оптика

Галузь "Оптика" також відображає частину шкільної програми (основні закони фізики: 7-9 класи). Тому ці принципи не такі складні для розуміння, як може здатися на перший погляд. Їх вивчення приносить з собою не просто додаткові знання, але краще розуміння навколишньої дійсності. Основні закони фізики, які можна віднести до області вивчення оптики, такі:

Принцип Гюйнеса. Він являє собою метод, який дозволяє ефективно визначити в кожну конкретну частку секунди точне положення фронту хвилі. Суть його полягає в наступному: всі точки, які виявляються на шляху у фронту хвилі в певну частку секунди, по суті, самі по собі стають джерелами сферичних хвиль (вторинних), в той час як розміщення фронту хвилі в ту ж частку секунду є ідентичним поверхні , яка огинає все сферичні хвилі (вторинні). Даний принцип використовується з метою пояснення існуючих законів, пов'язаних з заломленням світла і його відображенням.
Принцип Гюйгенса-Френеля відображає ефективний метод вирішення питань, пов'язаних з поширенням хвиль. Він допомагати пояснити елементарні завдання, пов'язані з дифракцією світла.
хвиль. Застосовується в рівній мірі і для відображення в дзеркалі. Його суть полягає в тому, що як спадаючий промінь, так і той, який був відображений, а також перпендикуляр, побудований з точки падіння променя, розташовуються в єдиній площині. Важливо також пам'ятати, що при цьому кут, під яким падає промінь, завжди абсолютно рівний куту заломлення.
Принцип заломлення світла. Ця зміна траєкторії руху електромагнітної хвилі (світла) в момент руху з однієї однорідної середовища в іншу, яка значно відрізняється від першої по ряду показників заломлення. Швидкість поширення світла в них різна.
Закон прямолінійного поширення світла. За своєю суттю він є законом, що належать до сфери геометричній оптики, і полягає в наступному: в будь-який однорідному середовищі (незалежно від її природи) світло поширюється строго прямолінійно, по найкоротшій відстані. Даний закон просто і доступно пояснює утворення тіні.

Атомна і ядерна фізика

Основні закони квантової фізики, а також основи атомної та ядерної фізики вивчаються в старших класах середньої школи та вищих навчальних закладах.

Так, постулати Бора є ряд базових гіпотез, які стали основою теорії. Її суть полягає в тому, що будь-яка атомна система може залишатися стійкою виключно в стаціонарних станах. Будь-яке випромінювання або поглинання енергії атомом неодмінно відбувається з використанням принципу, суть якого наступна: випромінювання, пов'язане з транспортаціі, стає монохроматическим.

Ці постулати відносяться до стандартної шкільної програми, що вивчає основні закони фізики (11 клас). Їх знання є обов'язковим для випускника.

Основні закони фізики, які повинен знати людина

Деякі фізичні принципи, хоч і належать до однієї з галузей цієї науки, проте носять загальний характер і повинні бути відомі всім. Перелічимо основні закони фізики, які повинен знати людина:

Закон Архімеда (відноситься до областей гідро-, а також аеростатіку). Він має на увазі, що на будь-яке тіло, яке було завантажено в газоподібна речовина або в рідину, діє свого роду виштовхує сила, яка неодмінно спрямована вертикально вгору. Ця сила завжди чисельно дорівнює вазі витісненої тілом рідини або газу.
Інша формулювання цього закону наступна: тіло, занурене в газ або рідина, неодмінно втрачає у вазі стільки ж, скільки склала маса рідини або газу, в який воно було завантажено. Цей закон і став базовим постулатом теорії плавання тел.
Закон всесвітнього тяжіння (відкритий Ньютоном). Його суть полягає в тому, що абсолютно всі тіла неминуче притягуються один до одного з силою, яка тим більше, чим більше твір мас цих тіл і, відповідно, тим менше, чим менше квадрат відстані між ними.

Це і є 3 основних закони фізики, які повинен знати кожен, хто бажає розібратися в механізмі функціонування навколишнього світу і особливості протікання процесів, що відбуваються в ньому. Зрозуміти принцип їх дії досить просто.

Цінність подібних знань

Основні закони фізики повинні бути в багажі знань людини, незалежно від його віку та роду діяльності. Вони відображають механізм існування всієї сьогоднішньої дійсності, і, по суті, є єдиною константою в безперервно змінюється.

Основні закони, поняття фізики відкривають нові можливості для вивчення навколишнього світу. Їх знання допомагає розуміти механізм існування Всесвіту і руху всіх космічних тіл. Воно перетворює нас не в просто як шпигунів щоденних подій і процесів, а дозволяє усвідомлювати їх. Коли людина ясно розуміє основні закони фізики, тобто все що відбуваються навколо нього процеси, він отримує можливість управляти ними найбільш ефективним чином, здійснюючи відкриття і роблячи тим самим своє життя більш комфортним.

підсумки

Деякі змушені поглиблено вивчати основні закони фізики для ЄДІ, інші - за родом діяльності, а деякі - з наукової цікавості. Незалежно від цілей вивчення даної науки, користь отриманих знань важко переоцінити. Немає нічого більш задовольняє, ніж розуміння основних механізмів і закономірностей існування навколишнього світу.

Не залишайтеся байдужими - розвивайтеся!

Фізика приходить до нас в 7 класі загальноосвітньої школи, хоча насправді ми знайомі з нею мало не з пелюшок, адже це все, що нас оточує. Цей предмет здається дуже складним для вивчення, а вчити його потрібно.

Дана стаття призначена для осіб старше 18 років

А вам вже виповнилося 18?

Вчити фізику можна по-різному - всі методи хороші по-своєму (але ось даються всім не однаково). Шкільна програма не дає повного поняття (і прийняття) всіх явищ і процесів. Виною всьому - нестача практичних знань, адже вивчена теорія по суті нічого не дає (особливо для людей з невеликим просторовим уявою).

Отже, перш ніж приступати до вивчення цього цікавого предмета, потрібно відразу з'ясувати дві речі - для чого ви вчите фізику і на які результати розраховуєте.

Хочете здати ЄДІ і вступити в технічний ВУЗ? Відмінно - можете починати дистанційне навчання в інтернеті. Зараз багато університетів або просто професорів ведуть свої онлайн-курси, де в досить доступній формі викладають весь шкільний курс фізики. Але тут є і невеликі мінуси: перший - готуйтеся до того, що це буде далеко не безкоштовно (і чим крутіше наукове звання вашого віртуального викладача, тим дорожче), друге - вчити ви будете виключно теорію. Застосовувати ж будь-яку технологію доведеться вдома і самостійно.

Якщо ж у вас просто проблемне навчання - нестиковка в поглядах з учителем, пропущені уроки, лінь або просто незрозумілий мову викладу, тут справа йде набагато простіше. Потрібно просто взяти себе в руки, а в руки - книги і вчити, вчити, вчити. Тільки так можна отримати явні предметні результати (причому відразу з усіх предметів) і значно підвищити рівень своїх знань. Пам'ятайте - уві сні вивчити фізику нереально (хоч і дуже хочеться). Та й дуже ефективне евристичне навчання не принесе плодів без доброго знання основ теорії. Тобто, позитивні плановані результати можливі лише при:

якісному вивченні теорії;
розвиваючому навчанні взаємозв'язку фізики і інших наук;
виконання вправ на практиці;
заняттях з однодумцями (якщо вже припекло зайнятися евристикою).

DIV_ADBLOCK201 "\u003e

Початок навчання фізики з нуля - найскладніший, але разом з тим і простий етап. Складнощі полягають тільки в тому, що вам доведеться запам'ятовувати багато досить суперечливою і складною інформації на досі незнайомою мовою - над термінами потрібно буде особливо потрудитися. Але в принципі - це все можливо і нічого надприродного вам для цього не знадобиться.

Як вивчити фізику з нуля?

Не чекайте, що початок навчання буде дуже складним - це досить проста наука за умови, якщо зрозуміти її суть. Не поспішайте вчити багато різних термінів - спочатку розберіться з кожним явищем і «приміряйте» його на своє повсякденне життя. Тільки так фізика зможе ожити для вас і стане максимально зрозумілою - зубріння цього ви просто не досягнете. Тому правило перше - вчимо фізику розмірено, без різких ривків, не впадаючи в крайності.

З чого почати? Почніть з підручників, на жаль, вони важливі і потрібні. Саме там ви знайдете потрібні формули і терміни, без яких вам не обійтися в процесі навчання. Швидко вивчити їх у вас не вийде, є резон розписати їх на папірцях і розвісити на видних місцях (зорову пам'ять ще ніхто не відміняв). А далі буквально за 5 хвилин ви будете їх щодня освіжати в пам'яті, поки, нарешті, не запам'ятаєте.

Максимально якісного результату ви можете добитися десь за рік - це повний і зрозумілий курс фізики. Звичайно ж, побачити перші зрушення можна буде за місяць - цього часу буде цілком достатньо, щоб осилити базові поняття (але не глибокі знання - прохання не плутати).

Але при всій легкості предмета не чекайте, що у вас вийде все вивчити за 1 день або за тиждень - це неможливо. Тому є резон сісти за підручники задовго до початку ЄДІ. Та й зациклюватися на питанні, за скільки можна визубрити фізику не варто - це дуже непрогнозовано. Все тому, що різні розділи цього предмета зовсім по-різному даються і про те, як вам «піде» кінематика або оптика ніхто не знає. Тому вчіться послідовно: параграф за параграфом, формула за формулою. Визначення краще кілька разів прописати і час від часу освіжати в пам'яті. Це основа, яку ви обов'язково повинні запам'ятовувати, важливо навчитися оперувати визначеннями (вживати їх). Для цього намагайтеся переносити фізику на життя - використовуйте терміни в побуті.

Але найголовніше, основа кожного методу і методу навчання - це щоденний і наполеглива праця, без якого результатів ви не дочекаєтеся. І це друге правило легкого вивчення предмета - чим більше ви будете дізнаватися нового, тим простіше це вам буде це даватися. Забудьте рекомендації типу науки уві сні, навіть якщо це працює, то точно не з фізикою. Замість цього займіться завданнями - це не тільки спосіб зрозуміти черговий закон, але і відмінне тренування для розуму.

Для чого потрібно вчити фізику? Напевно 90% школярів дадуть відповідь, що для ЄДІ, але це зовсім не так. У житті вона стане в нагоді набагато частіше, ніж географія - ймовірність заблукати в лісі трохи нижче, ніж самостійно поміняти лампочку. Тому на питання, навіщо потрібна фізика, можна відповісти однозначно - для себе. Звичайно ж, не всім вона знадобиться в повному обсязі, але базові знання просто необхідні. Тому придивіться саме до азам - це спосіб, як легко і просто зрозуміти (не вивчити) основні закони.

c "\u003e Можливо, чи вивчити фізику самостійно?

Звичайно можна - вчіть визначення, терміни, закони, формули, намагайтеся застосовувати отримані знання на практиці. Важливим буде і пояснення питання - як вчити? Виділіть для фізики хоча б годину в день. Половину цього часу залиште для отримання нового матеріалу - почитайте підручник. Чверть години залиште для зубріння або повторення нових понять. Час, що залишився 15 хвилин - час практики. Тобто, поспостерігайте за фізичним явищем, зробіть досвід або просто вирішите цікаву задачку.

Чи реально такими темпами швидко вивчити фізику? Швидше за все немає - ваші знання будуть досить глибокі, але не великі. Але це єдиний шлях, як правильно можна вивчити фізику.

Найпростіше це зробити, якщо втрачені знання тільки за 7 клас (хоча, в 9 класі це вже проблема). Ви просто відновлюєте невеликі прогалини в знаннях і все. Але якщо на носі 10 клас, а ваше знання фізики дорівнює нулю - це звичайно складна ситуація, але виправна. Досить взяти всі підручники за 7, 8, 9 класи і як слід, поступово вивчити кожен розділ. Є й шлях простіше - взяти видання для абітурієнтів. Там в одній книжці зібрано весь шкільний курс фізики, але не чекайте докладних і послідовних пояснень - підсобні матеріали припускають наявність елементарного рівня знань.

Навчання фізиці - це дуже довгий шлях, який можна з честю пройти лише за допомогою щоденного наполегливої \u200b\u200bпраці.

Починаємо серію статей про проблеми і застарілих концепціях в шкільній програмі і пропонуємо поміркувати про те, навіщо школярам потрібна фізика, і чому сьогодні її викладають не так, як хотілося б.

Для чого сучасний школяр вивчає фізику? Або для того, щоб йому не набридали батьки і вчителі, або ж для того, щоб успішно здати ЄДІ на вибір, набрати потрібну кількість балів і вступити в хороший вуз. Є ще варіант, що школяр фізику любить, але ця любов зазвичай існує якось окремо від шкільної програми.

У будь-якому з цих випадків викладання ведеться за однаковою схемою. Воно підлаштовується під систему особистого контролю - знання повинні подаватись в такій формі, щоб їх можна було легко перевірити. Для цього і існує система ДПА і ЄДІ, а підготовка до цих іспитів в результаті і стає головною метою навчання.

Як влаштовано ЄДІ з фізики в його сьогоднішньому варіанті? Завдання іспиту складаються за спеціальним кодифікатору, куди входять формули, які, по ідеї, повинен знати кожен учень. Це близько сотні формул по всіх майданчиках шкільної програми - від кінематики до фізики атомного ядра.

Більша частина завдань - десь 80% - спрямована саме на застосування цих формул. Причому інші способи вирішення використовувати не можна: підставив формулу, якої немає в списку - недоотримав якусь кількість балів, навіть якщо відповідь зійшовся. І тільки решту 20% - це завдання на розуміння.

В результаті головна мета викладацької роботи зводиться до того, щоб учні знали цей набір формул і могли його застосовувати. А вся фізика зводиться до нескладної комбінаторики: прочитай умови задачі, зрозумій, яка формула тобі потрібна, підстав потрібні показники і просто отримай результат.

В елітарних і спеціалізованих фізико-математичних школах навчання, звичайно, влаштовано інакше. Там, як і при підготовці до всіляких олімпіад, присутній якийсь елемент творчості, а комбінаторика формул стає набагато складніше. Але нас тут цікавить саме базова програма з фізики і її недоліки.

Стандартні завдання і абстрактні теоретичні побудови, які повинен знати звичайний школяр, дуже швидко вивітрюються з голови. В результаті фізику після закінчення школи вже ніхто не знає - крім того меншини, якому це чомусь цікаво чи потрібно за фахом.

Виходить, що наука, головною метою якої було пізнання природи і реального фізичного світу, в школі стає донезмоги абстрактної і віддаленої від повсякденного людського досвіду. Фізику, як і інші предмети, вчать зубріння, а коли в старших класах обсяг знань, який необхідно засвоїти, різко зростає, все зазубрити стає просто неможливо.

Наочно про «формульному» підході до навчання.

Але це було б і не обов'язково, якби метою навчання було не застосування формул, а розуміння предмета. Розуміти - це, в кінцевому рахунку, набагато легше, ніж зубрити.

Формувати картину світу

Подивимося, наприклад, як працюють книжки Якова Перельмана «Цікава фізика», «Цікава математика», якими зачитувалися багато поколінь школярів і після-школярів. Майже кожен параграф перельмановской «Фізики» вчить ставити питання, які кожна дитина може собі задати, відштовхуючись від елементарної логіки і життєвого досвіду.

Завдання, які нам тут пропонують вирішити - чи не кількісні, а якісні: потрібно не підрахувати якийсь абстрактний показник на кшталт коефіцієнта корисної дії, а поміркувати, чому вічний двигун неможливий в реальності, чи можна вистрілити з гармати до місяця; потрібно провести досвід і оцінити, яким буде ефект від будь-якого фізичного взаємодії.

Приклад з «Цікава фізика» 1932 року: завдання про криловських лебедя, рака і щуку, вирішена за правилами механіки. Рівнодіюча (OD) повинна захоплювати віз в воду.

Одним словом, заучувати формули тут не обов'язково - головне розуміти, яким фізичним законам підкоряються предмети навколишньої дійсності. Проблема тільки в тому, що знання такого роду куди складніше піддаються об'єктивній перевірці, ніж наявність в голові школяра точно певного набору формул і рівнянь.

Тому фізика для звичайного учня обертається тупий зубрінням, а в кращому випадку - якоїсь абстрактної грою розуму. Формувати у людини цілісну картину світу - зовсім не та задача, яку де факто виконує сучасна система освіти. В цьому відношенні, до речі, вона не дуже відрізняється від радянської, яку багато хто схильний переоцінювати (бо раніше ми, мовляв, атомні бомби розробляли і в космос літали, а зараз тільки нафту вміємо продавати).

За знання фізики учні після закінчення школи зараз, як і тоді, діляться приблизно на дві категорії: ті, хто знає її дуже добре, і ті, хто не знає зовсім. З другою категорією ситуація особливо погіршилася, коли час викладання фізики в 7-11 класі скоротилося з 5 до 2 годин на тиждень.

Більшої частини молодих людей фізичні формули і теорії дійсно не потрібні (що вони прекрасно розуміють), а головне - нецікаві в тому абстрактному і сухому вигляді, в якому вони подаються зараз. В результаті масова освіта не виконує жодної функції - тільки забирає час і сили. У школярів - не менш, ніж у вчителів.

Attention: неправильний підхід до викладання точних наук може мати руйнівні наслідки

Якби завданням шкільної програми було формування картини світу, ситуація була б зовсім іншою.

Звичайно, повинні бути і спеціалізовані класи, де вчать вирішувати складні завдання і глибоко знайомлять з теорією, яка вже не перетинається з повсякденним досвідом. Але звичайній, «масового» школяреві було б цікавіше і корисніше знати, за якими законами працює фізичний світ, в якому він живе.

Справа, звичайно, не зводиться до того, щоб школярі замість підручників читали Перельмана. Потрібно змінити сам підхід до викладання. Багато розділів (наприклад, квантову механіку) можна було б вилучити зі шкільної програми, інші - скоротити або переглянути, якби не всюдисущі організаційні труднощі, принциповий консерватизм предмета та освітньої системи в цілому.

Але дозволимо собі трохи помріяти. Після цих змін, може бути, підвищилася б і загальна соціальна адекватність: люди б менше вірили всіляким торсійним аферистам, що спекулюють на «захист біополя» і «нормалізації аури» за допомогою нехитрих пристосувань і шматків невідомих мінералів.

Всі ці наслідки порочної системи освіти ми вже спостерігали в 90-е, коли щасливчики шахраї навіть користувалися чималими сумами з держбюджету, - спостерігаємо і зараз, хоча і в менших масштабах.

Знаменитий Григорій Грабовий не тільки запевняв, що може воскрешати людей, а й відводив астероїди від Землі силою думки і «екстрасенсорні діагностровал» урядові літаки. Йому допомагав не хто-небудь, а генерал Георгій Рогозін, заступник начальника Служби безпеки при президенті РФ.

5.2.

5.3.

Фізику можна назвати основною наукою про вивчення природи. Все закономірності її існування вивчає дана галузь знань. При всій її складності, знайти спосіб як легко вивчити фізику, не складає труднощів.

Головне - грамотно підійти до навчального процесу.

Навіщо вчити фізику?

Після того, як тільки починаєш вивчати фізику, не завжди розумієш, навіщо вона може згодитися. Справа не тільки в тому, що набуті знання можуть знадобитися з професійної точки зору.

Фізика як наука, дає багато чого:

. формування абсолютної спостережливості;

. вміння бачити зв'язок, її збереження в явищах. (Якщо зарядити гармату, і підпалити гніт - вона вистрілить);

. правильно спрямоване мислення, часом нестандартне;

. вивчення фізики допомагає пізнати навколишній світ в повній мірі і дізнатися, що криється за самими буденними речами;

. хороші пізнання стануть основою для гарної кар'єри за кордоном.

При вивченні дисципліни вона може сприйматися як дуже важка і заплутана. Якщо ж вивчати науку як систему, постійно практикуватися і знайти хорошого викладача, вона стане простою, навіть цікавою.

Які бувають розділи фізики?

«Фізика» в перекладі з давньогрецької означає «природа». Дана наука намагається охопити в своїх теоретичних викладках і практичних висновках всі форми і способи існування матерії і поля. Основи фізики вивчаються в двох різних розділах: мікро- і макрофізики.

Мікрофізика основним предметом вивчення має ті об'єкти, які неможливо побачити неозброєним оком (молекули, атоми, електрони, інші елементарні частинки).

Макрофізики вивчає як об'єкти звичних для нас розмірів (наприклад, рух м'яча), так і більшої маси (планети).

До складу макроскопічної фізики входить механіка - вивчає рух тіл і взаємодію між ними, швидкість, пересування, відстань (буває класичної, релятивістської, квантової).

Мікроскопічна включає в себе розділи квантової, ядерної, фізики елементів, їх властивості.

Шкільний курс фізики формується в такому ж порядку. Це пояснюється тим, що набагато легше учні сприймають те, з чим знайомі з дитинства. Тому вивчення абстрактних фізичних категорій мікрофізики дається важче, ніж класична механіка.

Чому фізика важко дається до вивчення?

Перше ознайомлення з фізичними законами відбувається в школі, починаючи з 6-го або 7-го класів. Спочатку відбувається плавний перехід від природознавства до більш конкретних прикладів з життя. Вивчаються швидкість, шлях, маса тіла.

Вивчення фізики з нуля не завжди може бути ефективним. Причин цьому може бути декілька:

. відсутність необхідного обладнання для наочної демонстрації фізичних законів. Навіть найпростіші з них важко пояснити, оперуючи лише абстрактними поняттями «контур», «кінетична енергія», «потенційна енергія», «атом», «ток», «збереження енергії», «газова постійна», «хвиля». Лише абстрактне виклад в підручнику теми не замінить фізичного експерименту;

. вчителі не завжди зацікавлюють дітей дізнатися, що вивчає фізика. Навчальний процес зводиться до запам'ятовування визначень, заучуванні законів і сухої теорії;

. складні теми подаються суто в рамках навчальної програми, тільки то кількість годин, яке нею було відведено. Цікаві приклади і парадокси залишаються осторонь.

Саме «відірваність» навчального процесу і поверховість вивчення дисципліни від реальних прикладів призводить до утруднення вивчення фізики в школі і збереженню знань.

Так як вчити фізику ефективно?

Вивчати фізику може знадобитися в багатьох випадках: надходження в спеціалізований вуз, здача іспиту, написання контрольної роботи, або просто для себе. З чого почати вивчення фізики - це є головним питанням, і відповідь на нього: оформити для себе план навчання. Це ефективно у всіх перерахованих випадках.

В цей план входить не тільки графік занять, але принцип їх засвоєння:

. при розгляді нової теми необхідно виписати всі визначення, величини, формули, одиниці виміру;

. розбираючи фізичний закон і його математичний вираз, з'ясувати, які величини в ньому взаємопов'язані;

. тренуючись в рішенні нових завдань, для повторення вирішити кілька з минулих тем. Пробувати придумувати завдання самостійно;

. не працювати на швидкість - все робити поступово. Обсяг матеріалу необхідно дозувати;

. вирішувати завдання, не вдаватися до проміжним числах. Кінцева формула повинна містити лише величини, які дані в умові.

Як зрозуміти фізику і її формули?

Спочатку фізика була невіддільна від природи. Перші спостереження велися завдяки тим предметам і явищам, які щодня оточували людини. Основні закони фізики формувалися на підставі досвіду, який поступово накопичувався, рухаючись від контуру до центру. Лише з часом досвід оформлявся спочатку в розрізнені закони, а потім - в теорію.

Зрозуміла фізика становила основу для більш складних гіпотетичних побудов, які привели до сучасного розуміння світу.

Щоб зрозуміти фізику як науку і формули, які описують взаємозв'язки явищ, необхідно просто вийти на вулицю або поглянути в вікно. Всі теоретичні викладки, почуті на лекції, знаходяться на кожному миттєвому кроці.

Падіння каміння - це перетворення потенційної енергії в кінетичну, подолання відстані до землі. Натяг віконної фіранки - результат переміщення повітряних мас під дією різного тиску в різних точках. Газовий вихлоп автомобіля - дія тиску. А ось якщо вставити пальці в розетку - це електричний струм.

Цей предмет є не просто надрукованим параграфом в підручнику, або абстрактної завданням. Все ж отримані знання необхідно проектувати на навколишній світ, і дізнаватися пропорційно наявним.

Як вирішувати завдання з фізики?

Рішення задач з фізики передбачає собою певний алгоритм:

. уважно прочитати умову завдання, з'ясувати, які розділи фізики в ньому задіяні;

. грамотно скласти умову, привести все одиниці виміру величин в систему СІ: кілометри - в метри, грами - в кілограми;

. мати під рукою список відомих формул. Вибрати з них ті, які можуть стати в нагоді;

. користуватися таблицями констант (швидкість світла, щільності речовин, постійна газу, довжина хвилі, обсяг 1 моля ідеального газу);

. згадати закони, що описують взаємодії запропонованих величин (вони можуть бути як з початкових розділів, так з квантової фізики);

. використовуючи формули, скомбінувати їх для знаходження кінцевого числа відповіді;

. провести розрахунки і вивести одиницю виміру необхідної величини.

Якщо виникають труднощі, дієвим способом буде представити умова в реальному житті. Звичайна життєва логіка підкаже, яку відповідь виявиться абсолютним і правильним, а які варіанти варто відкинути.

Як запам'ятати формули з фізики?

На іспитах і контрольних роботах списком необхідних формул забороняється користуватися. Тому корисним буде використовувати мнемонічні правила для запам'ятовування співвідношень і законів - ось як швидко вивчити фізику.

Формули запам'ятовуються, якщо зв'язати в звукову асоціацію або звукоряд:

Закон Архімеда для рідини:F \u003d pgV: народжувати - Во!

Закон Ампера F \u003d Bilsina : Ампер з силою бив синус альфа.

Потенціальна енергія:E \u003d mgh: МиЖе - Шшш!

Рух зарядженої частинки в однорідному електричному полі:p \u003d qBR , Імпульс частинки (p ) - імпульс кобри (q, B, R).

Рівняння ідеального газу:pV \u003d (m / M) RT . Поворот від Мадрида на Москву:pV - пово-, RT - рот, m / M - від Мадрида на Москву (R - константа, універсальний коефіцієнт).

Перший закон Ньютона:нЕ пнёшь - не полетить;

Другий закон Ньютона (для прискорення):як пнёшь - так і полетить;

Третій закон Ньютона: як пнёшь - так і отримаєш.

Фізичні закони набагато легше запам'ятовуються в формі віршиків:

Закон Ома для ділянки кола:

Хто не знає закон Ома?

З ним, звичайно, всі знайомі.

Швидко схему повтори.

U дорівнює RI.

Визначення поняття «важіль»:

Якщо будь-який тверде тіло навколо нерухомої опори обертається,

Те знай - воно важелем називається.

До підготовки до ЗНО з фізики необхідно підійти з усією серйозністю:

1. Розробити план навчання, і чітко слідувати йому.

2. Займатися регулярно, близько трьох разів на тиждень по півтори-дві години, без напруги.

3. Знайти список тем, рекомендованих для підготовки до ЗНО.

4. Всі формули і закони, одиниці виміру (напр., 1 кілометр \u003d 1000 метрів) виписувати в окремий зошит.

5. Вирішувати завдання на кожну з тем і різних рівнів складності, а також завдання на поєднання різних розділів науки (наприклад, енергії і руху, теплоти і електричного поля, термодинаміки, теорії відносності).

6. За кілька місяців до ЗНО проходитиме приклади попередніх років, вирішуючи їх за один присід.

7. Якщо виникнуть питання - звернутися за допомогою або консультацією до професійного викладачеві.

Добрими теоретичними і практичними посібниками з фізики є:

. Яворський Б. М., Детлаф А. А. Фізика для школярів старших класів і вступників до ВНЗ. М. Дрофа. 2003.

. Савченко Н. Е. Завдання з фізики з аналізом їх вирішення.М .: Просвещение, 2000..

Коршак Е. В., О.І. Ляшенко О. І. Фізика. К .: Перун, 2011 року.