Учим физику онлайн с нуля: Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Содержание

Термодинамика — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Теплоемкость вещества

К оглавлению…

Если в результате теплообмена телу передается некоторое количество теплоты, то внутренняя энергия тела и его температура изменяются. Количество теплоты Q, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 К называют удельной теплоемкостью вещества c. Тогда количество теплоты (энергии) необходимое для изменения температуры некоторого тела массой m можно рассчитать по формуле:

При этом в этой формуле абсолютно не важно в каких единицах подставлена температура, так как нам важно не ее абсолютное значение, а изменение. Единица измерения удельной теплоемкости вещества: Дж/(кг∙К).

  • Если t2 > t1, то Q > 0 – тело нагревается (получает тепло).
  • Если t2 < t1, то Q < 0 – тело охлаждается (отдает тепло).

Произведение массы тела на удельную теплоемкость вещества, из которого оно изготовлено называется теплоемкостью тела (т.е. просто теплоемкостью без слова «удельная»):

Если в условии задачи сказано про теплоемкость тела, то количество теплоты, отданное или полученное этим телом, можно рассчитать по формуле:

Итак, запомните:

  • Удельная теплоемкость обозначается маленькой буквой с, и является характеристикой вещества.
  • (Просто) Теплоемкость обозначается большой буквой С, и является характеристикой данного тела.

Напомним, что количество теплоты Q отданное каким–либо источником (нагревателем) рассчитывается по формуле: Q = Pt, где: P – мощность источника, t – время, в течение которого источник отдавал тепло. При решении задач не путайте время работы источника и температуру.

 

Фазовые превращения

К оглавлению…

Фазой вещества называется однородная система, например, твердое тело, физические свойства которой во всех точках одинаковые. Между различными фазами вещества при обычных условиях существует четко выраженная граница (поверхность) раздела. При изменении внешних условий (температуры, давления, электрических и магнитных полей) вещество может переходить из одной фазы в другую. Такие процессы называются фазовыми превращениями (переходами).

Процесс фазового перехода из жидкого состояния в газообразное (парообразование) или из твердого в жидкое (плавление) может происходить только при сообщении веществу некоторого количества теплоты. Обратные фазовые переходы (конденсация и кристаллизация, или

отвердевание) сопровождаются выделением такого же количества теплоты.

Количество теплоты, поступающее в систему или выделяющееся из нее, изменяет ее внутреннюю энергию. Это означает, что внутренняя энергия пара при 100°С больше, чем жидкости при той же температуре. Указанные фазовые переходы идут при постоянных температурах, которые называются соответственно температурой кипения и температурой плавления. Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар или выделяемое паром при конденсации, называется теплотой парообразования:

где: rудельная теплота парообразования. Единица измерения [r] = 1 Дж/кг. Физический смысл удельной теплоты парообразования: она равна количеству теплоты, необходимому для превращения в пар 1 кг жидкости, находящейся при температуре кипения. Превращение жидкости в пар не требует доведение жидкости до кипения. Вода может превратиться в пар и при комнатной температуре. Такой процесс называется

испарением.

Количество теплоты, необходимое для плавления тела или выделяемое при кристаллизации (отвердевании), называется теплотой плавления:

где: λ – удельная теплота плавления. Единица измерения [λ] = 1 Дж/кг. Физический смысл удельной теплоты плавления: теплота, необходимая для плавления 1 кг вещества, находящегося при температуре плавления.  Удельные теплоты парообразования и плавления называются также скрытыми теплотами, поскольку при фазовых переходах температура системы не меняется, несмотря на то, что теплота к ней подводится.

Обратите внимание: что во время фазовых переходов температура системы не изменяется. А также на то, что сами фазовые переходы начинаются только после достижения необходимой температуры.

Наиболее распространенным источником энергии для нужд человека является топливо – вещество, при сгорании которого выделяется некоторое количество теплоты. Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива массой m, называется теплотой сгорания топлива:

где: qудельная теплота сгорания (теплотворная способность, калорийность) топлива. Единица измерения [q] = 1 Дж/кг. Физический смысл удельной теплоты сгорания топлива: величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1 кг топлива.

 

Уравнение теплового баланса

К оглавлению…

В соответствии с законом сохранения энергии для замкнутой системы тел, в которой не происходит никаких превращений энергии, кроме теплообмена, количество теплоты, отдаваемое более нагретыми телами, равно количеству теплоты, получаемому более холодными. Теплообмен прекращается в состоянии термодинамического равновесия, т.е. когда температура всех тел системы становится одинаковой. Сформулируем уравнение теплового баланса:

в замкнутой системе тел алгебраическая сумма количеств теплоты, отданных и полученных всеми телами, участвующими в теплообмене, равна нулю:

При использовании такой формы записи уравнения теплового баланса, чтобы не сделать ошибку, запомните: когда Вы будете считать теплоту при нагревании или охлаждении тела, нужно из большей температуры вычитать меньшую, чтобы теплота всегда была положительной. Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то уравнение теплового баланса можно записать в виде:

При использовании такой формы записи, нужно всегда от конечной температуры отнимать начальную. При таком подходе знак их разности сам «покажет» отдаёт тело теплоту или получает.

Запомните, что тело поглощает теплоту если происходит:

  • Нагревание,
  • Плавление,
  • Парообразование.

Тело отдает теплоту если происходит:

  • Охлаждение,
  • Кристаллизация,
  • Конденсация,
  • Сгорание топлива.

Именно в этой теме, имеет смысл не решать задачи в общем виде, а сразу подставлять числа.

Взаимные превращения механической и внутренней энергии

При неупругих ударах механическая энергия частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел, то есть тела могут нагреваться и плавится. В общем случае изменение механической энергии равно выделяющемуся количеству теплоты.

 

Работа идеального газа

К оглавлению…

Термодинамика – это наука о тепловых явлениях. В противоположность молекулярно–кинетической теории, которая делает выводы на основе представлений о молекулярном строении вещества, термодинамика исходит из наиболее общих закономерностей тепловых процессов и свойств макроскопических систем.

Выводы термодинамики опираются на совокупность опытных фактов и не зависят от наших знаний о внутреннем устройстве вещества, хотя в целом ряде случаев термодинамика использует молекулярно–кинетические модели для иллюстрации своих выводов.

Термодинамика рассматривает изолированные системы тел, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия. Это означает, что в таких системах прекратились все наблюдаемые макроскопические процессы. Важным свойством термодинамически равновесной системы является выравнивание температуры всех ее частей.

Если термодинамическая система была подвержена внешнему воздействию, то в конечном итоге она перейдет в другое равновесное состояние. Такой переход называется термодинамическим процессом. Если процесс протекает достаточно медленно (в пределе бесконечно медленно), то система в каждый момент времени оказывается близкой к равновесному состоянию. Процессы, состоящие из последовательности равновесных состояний, называются

квазистатическими (или квазистационарными, еще одно название таких процессов — равновесные).

В изобарном процессе работу идеального газа можно рассчитывать по формулам:

Подчеркнем еще раз: работу газа по расширению можно считать по этим формулам только если давление постоянно. Согласно данной формуле, при расширении газ совершает положительную работу, а при сжатии – отрицательную (т.е. газ сопротивляется сжатию и над ним нужно совершать работу чтобы оно состоялось).

Если давление нельзя считать постоянным, то работу газа находят, как площадь фигуры под графиком в координатах (p, V). Очевидно, что в изохорном процессе работа газа равна нулю.

Ввиду того, что работа газа численно равна площади под графиком, становится понятно, что величина работы зависит от того, какой именно процесс происходил, ведь у каждого процесса свой график, а под ним своя площадь. Таким образом, работа зависит не только и не столько от начального и конечного состояний газа, сколько от процесса, с помощью которого конечное состояние было достигнуто.

 

Внутренняя энергия

К оглавлению…

Одним из важнейших понятий термодинамики является внутренняя энергия тела. Все макроскопические тела обладают энергией, заключенной внутри самих тел. С точки зрения молекулярно–кинетической теории внутренняя энергия вещества складывается из кинетической энергии всех атомов и молекул и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. В частности, внутренняя энергия идеального газа равна сумме кинетических энергий всех частиц газа, находящихся в непрерывном и беспорядочном тепловом движении. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры и не зависит от объема.

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа рассчитывается по формулам:

Таким образом, внутренняя энергия U тела однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние тела. Она не зависит от того, каким путем было реализовано данное состояние. Принято говорить, что внутренняя энергия является функцией состояния. Это значит, что изменение внутренней энергии не зависит от того, как система была переведена из одного состояния в другое (а зависит лишь от характеристик первоначального и конечного состояний) и всегда, в любых процессах для одноатомного идеального газа определяется выражением:

Обратите внимание: эта формула верна только для одноатомного газа, зато она применима ко всем процессам (а не только к изобарному, как формула для работы). Как видно из формулы, если температура не изменялась, то внутренняя энергия остаётся постоянной.

 

Первый закон термодинамики

К оглавлению…

Если система обменивается теплом с окружающими телами и совершает работу (положительную или отрицательную), то изменяется состояние системы, то есть изменяются ее макроскопические параметры (температура, давление, объем). Так как внутренняя энергия U однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние системы, то отсюда следует, что процессы теплообмена и совершения работы сопровождаются изменением ΔU внутренней энергии системы.

Первый закон (начало) термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом: Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами. Однако, соотношение, выражающее первый закон термодинамики, чаще записывают в немного другой форме:

Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами (такая формулировка более удобна и понятна, в таком виде совсем очевидно, что это просто закон сохранения энергии).

Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. Согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую. Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины, способной совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких–либо изменений внутри самой машины. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения ΔU своей внутренней энергии.

Адиабатным (адиабатическим) называют процесс, в ходе которого система не обменивается теплотой с окружающей средой. При адиабатном процессе Q = 0. Поэтому: ΔU + A = 0, то есть: A = – ΔU. Газ совершает работу за счет уменьшения собственной внутренней энергии.

 

Первое начало термодинамики и изопроцессы

К оглавлению…

Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота Q, изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A. Изохорный процесс (V = const):

Изобарный процесс (p = const):

Изотермический процесс (T = const):

Адиабатный процесс (Q = 0):

Если в задаче явно не сказано, что газ одноатомный (или не назван один из инертных газов, например, гелий), то применять формулы из этого раздела нельзя.

 

Циклы. Тепловые машины

К оглавлению…

Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу. Механическая работа в тепловых двигателях производится в процессе расширения некоторого вещества, которое называется рабочим телом. В качестве рабочего тела обычно используются газообразные вещества (пары бензина, воздух, водяной пар). Рабочее тело получает (или отдает) тепловую энергию в процессе теплообмена с телами, имеющими большой запас внутренней энергии. Эти тела называются тепловыми резервуарами.

Реально существующие тепловые двигатели (паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и т.д.) работают циклически. Процесс теплопередачи и преобразования полученного количества теплоты в работу периодически повторяется. Для этого рабочее тело должно совершать круговой процесс или термодинамический цикл, при котором периодически восстанавливается исходное состояние.

Общее свойство всех круговых процессов состоит в том, что их невозможно провести, приводя рабочее тело в тепловой контакт только с одним тепловым резервуаром. Их нужно, по крайней мере, два. Тепловой резервуар с более высокой температурой называют нагревателем, а с более низкой – холодильником. Совершая круговой процесс, рабочее тело получает от нагревателя некоторое количество теплоты Q1 > 0 и отдает холодильнику количество теплоты Q2 < 0.

КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:

где: Q1 – количество теплоты полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q2 – количество теплоты переданное рабочим телом за один цикл холодильнику. Работа совершенная тепловой машиной за один цикл:

Коэффициент полезного действия указывает, какая часть тепловой энергии, полученной рабочим телом от «горячего» теплового резервуара, превратилась в полезную работу. Остальная часть (1 – η) была «бесполезно» передана холодильнику. Коэффициент полезного действия тепловой машины всегда меньше единицы (η < 1).

Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя T1 и холодильника T2, достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат. КПД цикла Карно равен:

 

Второе начало (второй закон) термодинамики

К оглавлению…

Первый закон термодинамики не устанавливает направление протекания тепловых процессов. Однако, как показывает опыт, многие тепловые процессы могут протекать только в одном направлении. Такие процессы называются необратимыми. Например, при тепловом контакте двух тел с разными температурами тепловой поток всегда направлен от более теплого тела к более холодному. Никогда не наблюдается самопроизвольный процесс передачи тепла от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой. Следовательно, процесс теплообмена при конечной разности температур является необратимым.

Обратимыми процессами называют процессы перехода системы из одного равновесного состояния в другое, которые можно провести в обратном направлении через ту же последовательность промежуточных равновесных состояний. При этом сама система и окружающие тела возвращаются к исходному состоянию.

Необратимыми являются процессы превращения механической работы во внутреннюю энергию тела из–за наличия трения, процессы диффузии в газах и жидкостях, процессы перемешивания газа при наличии начальной разности давлений и т.д. Все реальные процессы необратимы, но они могут сколь угодно близко приближаться к обратимым процессам. Обратимые процессы являются идеализацией реальных процессов.

Первый закон термодинамики не может отличить обратимые процессы от необратимых. Он просто требует от термодинамического процесса определенного энергетического баланса и ничего не говорит о том, возможен такой процесс или нет. Направление самопроизвольно протекающих процессов устанавливает второй закон термодинамики. Он может быть сформулирован в виде запрета на определенные виды термодинамических процессов.

Английский физик У.Кельвин дал в 1851 году следующую формулировку второго закона: В циклически действующей тепловой машине невозможен процесс, единственным результатом которого было бы преобразование в механическую работу всего количества теплоты, полученного от единственного теплового резервуара.

Гипотетическую тепловую машину, в которой мог бы происходить такой процесс, называют «вечным двигателем второго рода». Как уже должно было стать понятно, второе начало термодинамики запрещает существование такого двигателя.

Немецкий физик Р.Клаузиус дал другую формулировку второго закона термодинамики: Невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии путем теплообмена от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой. Следует отметить, что обе формулировки второго закона термодинамики эквивалентны.

 

Сложные задачи по термодинамике

К оглавлению…

При решении различных нестандартных задач по термодинамике необходимо учитывать следующие замечания:

  • Для нахождения работы идеального газа надо построить график процесса в координатах p(V) и найти площадь фигуры под графиком. Если дан график процесса в координатах p(T) или V(T), то его сначала перестраивают в координаты p(V). Если же в условии задаётся математическая зависимость между параметрами газа, то сначала находят зависимость между давлением и объёмом, а затем строят график p(V).
  • Для нахождения работы смеси газов используют закон Дальтона.
  • При объединении теплоизолированных сосудов не должна изменяться внутренняя энергия всей системы, т.е. на сколько джоулей увеличится внутренняя энергия газа в одном сосуде, на столько уменьшится в другом.
  • Вообще говоря, давление и температуру газа можно измерять только в состоянии термодинамического равновесия, когда давление и температура во всех точках сосуда одинаковы. Но бывают ситуации, когда давление одинаково во всех точках, а температура нет. Это может быть следствием разной концентрации молекул в разных частях сосуда (проанализируйте формулу: p = nkT).
  • Иногда приходится в задачах по термодинамике использовать знания из механики.

 

Расчет КПД циклов по графику

К оглавлению. ..

Задачи данной темы по праву считаются одними из самых сложных задач в термодинамике. Итак, для решения Вам придется, во-первых, перевести график процесса в p(V) – координаты. Во-вторых, надо рассчитать работу газа за цикл. Полезная работа равна площади фигуры внутри графика циклического процесса в координатах p(V). В-третьих, необходимо разобраться, где газ получает, а где отдает теплоту. Для этого вспомните первое начало термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры, а работа – от объема. Поэтому, газ получает теплоту, если:

  • Увеличиваются и его температура, и объем;
  • Увеличивается объем, а температура постоянна;
  • Увеличивается температура, а объем постоянен.

Газ отдает теплоту, если:

  • Уменьшаются и его температура, и объем;
  • Уменьшается объем, а температура постоянна;
  • Уменьшается температура, а объем постоянен.

Если один из параметров увеличивается, а другой уменьшается, для того, чтобы понять, отдает газ теплоту или получает ее, необходимо «в лоб» по первому началу термодинамики рассчитать теплоту и посмотреть на ее знак. Положительная теплота – газ ее получает. Отрицательная – отдает.

Первый тип задач. В p(V) – координатах график цикла представляет собой фигуру с легко вычисляемой площадью, и газ получает теплоту в изохорных и изобарных процессах. Применяйте формулу:

Обратите внимание, что в знаменателе стоит только теплота, полученная газом за один цикл, то есть теплота только в тех процессах, в которых газ получал ее.

Второй тип задач. В p(V) – координатах график цикла представляет собой фигуру с легко вычисляемой площадью, и газ отдает теплоту в изохорных и изобарных процессах. Применяйте формулу:

Обратите внимание, что в знаменателе стоит только теплота, отданная газом за один цикл, то есть теплота только в тех процессах, в которых газ отдавал ее.

Третий тип задач. Газ получает теплоту не в удобных для расчета изохорных или изобарных процессах, в цикле есть изотермы или адиабаты, или вообще «никакие» процессы. Применяйте формулу:

 

Свойства паров. Влажность

К оглавлению…

Любое вещество при определенных условиях может находиться в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Испарение и конденсация являются примерами фазовых переходов.

Испарением называется фазовый переход из жидкого состояния в газообразное. С точки зрения молекулярно–кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, то есть к охлаждению жидкости (если нет подвода энергии от окружающих тел).

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость.

В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, т.е. число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, это значит, что скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. Такую систему называют двухфазной. Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Насыщенный пар имеет максимальные: давление, концентрацию, плотность при данной температуре. Они зависят только от температуры насыщенного пара, но не от его объема.

Это означает, что если бы мы сосуд закрыли не крышкой, а поршнем, и после того, как пар стал насыщенным, стали бы его сжимать, то давление, плотность и концентрация пара не изменились бы. Если быть более точным, то давление, плотность и концентрация на небольшое время увеличились бы, и пар стал бы перенасыщенным. Но сразу же часть пара превратилась бы в воду, и параметры пара стали бы прежними. Если поднять поршень, то пар перестанет быть насыщенным. Однако за счёт испарения через некоторое время снова станет насыщенным. Здесь следует учесть, что если воды на дне сосуда нет или её немного, то это испарение может оказаться недостаточным, чтобы пар снова стал насыщенным.

  • Фраза: «В закрытом сосуде с водой…» – означает, что над водой насыщенный пар.
  • Выпадение росы означает, что пар становится насыщенным.

Абсолютной влажностью ρ называют количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха (т.е. просто плотность водяных паров; из уравнения Клапейрона-Менделеева выражается отношение массы к объему и получается следующая формула):

где: р – парциальное давление водяного пара, М – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура. Единица измерения абсолютной влажности в СИ [ρ] = 1 кг/м3, хотя обычно используют 1 г/м3.

Относительной влажностью φ называется отношение абсолютной влажности ρ к тому количеству водяного пара ρ0, которое необходимо для насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре:

Относительную влажность можно также определить как отношение давления водяного пара р к давлению насыщенного пара р0 при данной температуре:

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости. В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки газа. Если давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению (то есть давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков. Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность. Этот процесс называется кипением. Таким образом, кипение жидкости начинается при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению.

В частности, при нормальном атмосферном давлении вода кипит при температуре 100°С. Это значит, что при такой температуре давление насыщенных паров воды равно 1 атм. Важно знать, что температура кипения жидкости зависит от давления. В герметически закрытом сосуде жидкость кипеть не может, т.к. при каждом значении температуры устанавливается равновесие между жидкостью и ее насыщенным паром.

 

Поверхностное натяжение

К оглавлению…

Молекулы вещества в жидком состоянии расположены почти вплотную друг к другу. В отличие от твердых кристаллических тел, в которых молекулы образуют упорядоченные структуры во всем объеме кристалла и могут совершать тепловые колебания около фиксированных центров, молекулы жидкости обладают большей свободой. Каждая молекула жидкости, также как и в твердом теле, «зажата» со всех сторон соседними молекулами и совершает тепловые колебания около некоторого положения равновесия. Однако, время от времени любая молекула может скачком переместиться в соседнее вакантное место. Такие перескоки в жидкостях происходят довольно часто; поэтому молекулы не привязаны к определенным центрам, как в кристаллах, и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей.

Вследствие плотной упаковки молекул сжимаемость жидкостей, то есть изменение объема при изменении давления, очень мала; она в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем в газах.

Наиболее интересной особенностью жидкостей является наличие свободной поверхности. Жидкость, в отличие от газов, не заполняет весь объем сосуда, в который она налита. Между жидкостью и газом (или паром) образуется граница раздела, которая находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости. Молекулы в пограничном слое жидкости, в отличие от молекул в ее глубине, окружены другими молекулами той же жидкости не со всех сторон. Силы межмолекулярного взаимодействия, действующие на одну из молекул внутри жидкости со стороны соседних молекул, в среднем взаимно скомпенсированы. Любая молекула в пограничном слое притягивается молекулами, находящимися внутри жидкости (силами, действующими на данную молекулу жидкости со стороны молекул газа (или пара) можно пренебречь). В результате появляется некоторая равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости. Если молекула переместится с поверхности внутрь жидкости, силы межмолекулярного взаимодействия совершат положительную работу. Наоборот, чтобы вытащить некоторое количество молекул из глубины жидкости на поверхность (то есть увеличить площадь поверхности жидкости), надо затратить положительную работу внешних сил ΔAвнеш, пропорциональную изменению ΔS площади поверхности.

Следовательно, молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избыточной по сравнению с молекулами внутри жидкости потенциальной энергией. Потенциальная энергия Ep поверхности жидкости пропорциональна ее площади:

Коэффициент σ называется коэффициентом поверхностного натяжения (σ > 0). Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения равен работе, необходимой для увеличения площади поверхности жидкости на единицу при постоянной температуре. В СИ коэффициент поверхностного натяжения измеряется в джоулях на метр квадратный (Дж/м2) или в ньютонах на метр (1 Н/м = 1 Дж/м2).

Из механики известно, что равновесным состояниям системы соответствует минимальное значение ее потенциальной энергии (любое тело всегда стремится скатиться с горы, а не забраться на нее). Отсюда следует, что свободная поверхность жидкости стремится сократить свою площадь. По этой причине свободная капля жидкости принимает шарообразную форму. Жидкость ведет себя так, как будто по касательной к ее поверхности действуют силы, сокращающие (стягивающие) эту поверхность. Эти силы называются силами поверхностного натяжения. Наличие сил поверхностного натяжения делает поверхность жидкости похожей на упругую растянутую пленку. Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L вычисляется по формуле:

Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения σ может быть определен как модуль силы поверхностного натяжения, действующей на единицу длины линии, ограничивающей поверхность.

Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются. При этом высота столба жидкости в капилляре:

где: r – радиус капиляра (т.е. тонкой трубки). При полном смачивании θ = 0°, cos θ = 1. В этом случае высота столба жидкости в капилляре станет равной:

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Основы физики для начинающих. Простое и понятное обучение физике. Учитесь на отлично вместе с видеоуроками от Виртуальной Академии

В зависимости от вашей цели, свободного времени и уровня математической подготовки, возможны несколько вариантов.

Вариант 1

Цель — «для себя», сроки — не ограничены, математика — тоже почти с нуля.

Выберите линию учебников поинтереснее, например, трёхтомник Ландсберга , и изучайте его, конспектируя в тетради. Затем пройдите таким же образом учебники Г. Я. Мякишева и Б. Б. Буховцева за 10-11 класс. Закрепите полученные знания — прочтите справочник для 7-11 классов О.Ф. Кабардина .

Если пособия Г. С. Ландсберга вам не подошли, а они именно для тех, кто изучает физику с нуля, возьмите линию учебников для 7-9 классов А. В. Перышкина и Е. М. Гутника. Не нужно стесняться, что это для маленьких детей — порой и студенты-пятикурсники без подготовки «плавают» в Перышкине за 7 класс уже с десятой страницы.

Как заниматься

Непременно отвечайте на вопросы и прорешивайте задания после параграфов.

В конце тетради сделайте для себя справочник по основным понятиям и формулам.

Обязательно находите на Ютубе ролики с физическими опытами, которые встречаются в учебнике. Просматривайте и конспектируйте их по схеме: что видел — что наблюдал — почему? Рекомендую ресурс GetAClass — там систематизированы все опыты и теория к ним.

Сразу заведите отдельную тетрадь для решения задач. Начните с задачника В. И. Лукашика и Е. В. Ивановой для 7-9 классов и прорешайте половину заданий из него. Затем прорешайте задачник А. П. Рымкевича на 70% или, как вариант — «Сборник вопросов и задач по физике» для 10-11 классов Г. Н. и А. П. Степановых.

Пытайтесь решать самостоятельно, подсматривайте в решебник в самом крайнем случае. Если столкнулись с затруднением — ищите аналог задачи с разбором. Для этого нужно иметь под рукой 3-4 бумажные книги, где подробно разбирают решения физических задач. Например, «Задачи по физике с анализом их решения» Н. Е. Савченко или книги И. Л. Касаткиной.

Если вам всё будет понятно, и душа будет просить сложных вещей — берите многотомник Г. Я. Мякишева, А. З. Синякова для профильных классов и прорешивайте все упражнения.

Приглашаем всех желающих изучать физику

Вариант 2

Цель — экзамен ЕГЭ или другой, срок — два года, математика — с нуля.

Справочник для школьников О. Ф. Кабардина и «Сборник задач по физике» для 10-11 классов О. И. Громцева О. И. («заточен» под ЕГЭ). Если экзамен не ЕГЭ, лучше взять задачники В. И. Лукашика и А. П. Рымкевича или «Сборник вопросов и задач по физике» для 10-11 классов Г. Н. Степановой, А. П. Степанова. Не гнушайтесь обращаться к учебникам А. В. Перышкина и Е. М. Гутника за 7-9 классы, а лучше их тоже законспектируйте.

Упорные и трудолюбивые могут пройтись полностью по книге «Физика. Полный школьный курс» В. А. Орлова, Г. Г. Никифорова, А. А. Фадеевой и др. В этом пособии есть всё необходимое: теория, практика, задачи.

Как заниматься

Система та же, что и в первом варианте:

  • заведите тетради для конспектов и решения задач,
  • самостоятельно конспектируйте и решайте задачи в тетради,
  • просматривайте и анализируйте опыты, например, на GetAClass .
  • Если вы хотите наиболее эффективно подготовиться к ЕГЭ или ОГЭ за оставшееся время,
    Вариант 3

Цель — ЕГЭ, сроки — 1 год, математика на хорошем уровне.

Если математика в норме, можно не обращаться к учебникам 7-9 классов, а сразу брать 10-11 классы и справочник для школьников О. Ф. Кабардина. В пособии Кабардина содержатся темы, которых нет в учебниках 10-11 классов. При этом рекомендую просматривать видео с опытами по физике и анализировать их по схеме.

Вариант 4

Цель — ЕГЭ, сроки — 1 год, математика — на нуле.

Подготовиться к ЕГЭ за год без базы в математике нереально. Разве что вы будете проделывать все пункты из варианта №2 каждый день по 2 часа.

Преподаватели и репетиторы онлайн-школы «Фоксфорд» помогут достичь максимального результата за оставшееся время.

Физика — одна из основных наук естествознания. Изучение физики в школе начинается с 7 класса и продолжается до конца обучения в школе. К этому времени у школьников уже должен быть сформирован должный математический аппарат, необходимый для изучения курса физики.

Темы школьной физики

В 7 классе идет поверхностное ознакомление и введение в курс физики. Рассматриваются основные физические понятия, изучается строение веществ, а также сила давления, с которой различные вещества действуют на другие. Кроме того изучаются законы Паскаля и Архимеда.

В 8 классе изучаются различные физические явления. Даются начальные сведения, о магнитном поле и явления, при которых оно возникает. Изучается постоянный электрический ток и основные законы оптики. Отдельно разбираются различные агрегатные состояния вещества и процессы, происходящие при переходе вещества из одного состояния в другое.

9 класс посвящен основным законам движения тел и взаимодействия их между собой. Рассматриваются основные понятия механических колебаний и волн. Отдельно разбирается тема звука и звуковых волны. Изучается основы теории электромагнитного поля и электромагнитные волны. Кроме того происходит знакомство с элементами ядерной физики и изучается строение атома и атомного ядра.

В 10 классе начинается углубленное изучение механики (кинематики и динамики) и законов сохранения. Рассматриваются основные виды механических сил. Происходит углубленное изучение тепловых явлений, изучается молекулярно-кинетическая теория и основные законы термодинамики. Повторяются и систематизируются основы электродинамики: электростатика, законы постоянного электрического тока и электрический ток в различных средах.

11 класс посвящен изучению магнитного поля и явления электромагнитной индукции. Подробно изучаются различные виды колебаний и волн: механические и электромагнитные. Происходит углубление знаний из раздела оптики. Рассматриваются элементы теории относительности и квантовая физика.

  • Ниже идет список классов с 7 по 11. Каждый класс содержит темы по физике, которые написаны нашими репетиторами. Данные материалы могут использоваться как учениками и их родителями, так и школьными учителями и репетиторами.

Физика приходит к нам в 7 классе общеобразовательной школы, хотя на самом деле мы знакомы с ней чуть ли не с пелёнок, ведь это всё, что нас окружает. Этот предмет кажется очень сложным для изучения, а учить его нужно.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Учить физику можно по-разному — все методы хороши по-своему (но вот даются всем не одинаково). Школьная программа не даёт полного понятия (и принятия) всех явлений и процессов. Виной всему — недостаток практических знаний, ведь выученная теория по сути ничего не даёт (особенно для людей с небольшим пространственным воображением).

Итак, прежде чем приступать к изучению этого интереснейшего предмета, нужно сразу выяснить две вещи — для чего вы учите физику и на какие результаты рассчитываете.

Хотите сдать ЕГЭ и поступить в технический ВУЗ? Отлично — можете начинать дистанционное обучение в интернете. Сейчас много университетов или просто профессоров ведут свои онлайн-курсы, где в достаточно доступной форме излагают весь школьный курс физики. Но тут есть и небольшие минусы: первый — готовьтесь к тому, что это будет далеко не бесплатно (и чем круче научное звание вашего виртуального преподавателя, тем дороже), второе — учить вы будете исключительно теорию. Применять же любую технологию придётся дома и самостоятельно.

Если же у вас просто проблемное обучение — нестыковка во взглядах с учителем, пропущенные уроки, лень или просто непонятен язык изложения, тут дело обстоит намного проще. Нужно просто взять себя в руки, а в руки — книги и учить, учить, учить. Только так можно получить явные предметные результаты (причём сразу по всем предметам) и значительно повысить уровень своих знаний. Помните — во сне выучить физику нереально (хоть и очень хочется). Да и очень эффективное эвристическое обучение не принесёт плодов без хорошего знания основ теории. То есть, положительные планируемые результаты возможны лишь при:

  • качественном изучении теории;
  • развивающем обучении взаимосвязи физики и других наук;
  • выполнения упражнений на практике;
  • занятиях с единомышленниками (если уж приспичило заняться эвристикой).

DIV_ADBLOCK77″>

Начало обучения физики с нуля — самый сложный, но вместе с тем и простой этап. Сложности заключаются только в том, что вам придётся запоминать много достаточно противоречивой и сложной информации на доселе незнакомом языке — над терминами нужно будет особо потрудиться. Но в принципе — это всё возможно и ничего сверхъестественного вам для этого не понадобится.

Как выучить физику с нуля?

Не ждите, что начало обучения будет очень сложным — это достаточно простая наука при условии, если понять её суть. Не спешите учить много различных терминов — сначала разберитесь с каждым явлением и «примерьте» его на свою повседневную жизнь. Только так физика сможет ожить для вас и станет максимально понятной — зубрёжкой этого вы просто не добьетесь. Поэтому правило первое — учим физику размеренно, без резких рывков, не впадая в крайности.

С чего начать? Начните с учебников, к сожалению, они важны и нужны. Именно там вы найдёте нужные формулы и термины, без которых вам не обойтись в процессе обучения. Быстро выучить их у вас не получится, есть резон расписать их на бумажках и развесить на видных местах (зрительную память ещё никто не отменял). А дальше буквально за 5 минут вы будете их ежедневно освежать в памяти, пока, наконец, не запомните.

Максимально качественного результата вы можете добиться где-то за год — это полный и понятный курс физики. Конечно же, увидеть первые сдвиги можно будет за месяц — этого времени будет вполне достаточно, чтобы осилить базовые понятия (но не глубокие знания — просьба не путать).

Но при всей лёгкости предмета не ждите, что у вас получится всё выучить за 1 день или за неделю — это невозможно. Поэтому есть резон сесть за учебники задолго до начала ЕГЭ. Да и зацикливаться на вопросе, за сколько можно вызубрить физику не стоит — это весьма непрогнозировано. Всё потому, что разные разделы этого предмета совсем по-разному даются и о том, как вам «пойдёт» кинематика или оптика никто не знает. Поэтому учитесь последовательно: параграф за параграфом, формула за формулой. Определения лучше несколько раз прописать и время от времени освежать в памяти. Это основа, которую вы обязательно должны запоминать, важно научиться оперировать определениями (употреблять их). Для этого старайтесь переносить физику на жизнь — используйте термины в обиходе.

Но самое главное, основа каждого метода и способа обучения — это ежедневный и упорный труд, без которого результатов вы не дождётесь. И это второе правило легкого изучения предмета — чем больше вы будете узнавать нового, тем проще это вам будет это даваться. Забудьте рекомендации типа науки во сне, даже если это работает, то точно не с физикой. Вместо этого займитесь задачами — это не только способ понять очередной закон, но и отличная тренировка для ума.

Для чего нужно учить физику? Наверно 90% школьников ответят, что для ЕГЭ, но это совсем не так. В жизни она пригодится намного чаще, чем география — вероятность заблудиться в лесу несколько ниже, чем самостоятельно поменять лампочку. Поэтому на вопрос, зачем нужна физика, можно ответить однозначно — для себя. Конечно же, не всем она понадобится в полном объеме, но базовые знания просто необходимы. Потому присмотритесь именно к азам — это способ, как легко и просто понять (не выучить) основные законы.

c»> Возможно, ли выучить физику самостоятельно?

Конечно можно — учите определения, термины, законы, формулы, старайтесь применять полученные знания на практике. Немаловажным будет и пояснения вопроса — как учить? Выделите для физики хотя бы час в день. Половину этого времени оставьте для получения нового материала — почитайте учебник. Четверть часа оставьте для зубрёжки или повторения новых понятий. Оставшееся 15 минут — время практики. То есть, понаблюдайте за физическим явлением, сделайте опыт или просто решите интересную задачку.

Реально ли такими темпами быстро выучить физику? Скорее всего нет — ваши знания будут достаточно глубоки, но не обширны. Но это единственный путь, как правильно можно выучить физику.

Проще всего это сделать, если потеряны знания только за 7 класс (хотя, в 9 классе это уже проблема). Вы просто восстанавливаете небольшие пробелы в знаниях и всё. Но если на носу 10 класс, а ваше знание физики равно нулю — это конечно сложная ситуация, но поправимая. Достаточно взять все учебники за 7, 8, 9 классы и как следует, постепенно изучить каждый раздел. Есть и путь попроще — взять издание для абитуриентов. Там в одной книжке собран весь школьный курс физики, но не ждите подробных и последовательных объяснений — подсобные материалы предполагают наличие элементарного уровня знаний.

Обучение физике — это весьма долгий путь, который можно с честью пройти лишь с помощью ежедневного упорного труда.

Эта книга позволит читателю легко изучить основы школьного курса физики. Автор поможет понять суть основных законов и явлений физики, не углубляясь в сложные теоретические выкладки. В книге приводятся базовые сведения из основных областей физики: кинематики, механики, термодинамики, электромагнетизма и оптики. Все пояснения сопровождаются простыми примерами, которые не претендуют на полное описание физических процессов, но позволяют быстро понять их суть.

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 этой книги 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 предназначена книга.

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.

Оглавление
Введение
Часть I. Мир в движении
Глава 1. Как с помощью физики понять наш мир
Глава 2. Постигаем основы физики
Глава 3. Утоляем жажду скорости
Глава 4. Едем по указателям
Часть II. Да пребудут с нами силы физики
Глава 5. Толкаем, чтобы привести в действие: сила
Глава 6. Запрягаемся в упряжку: наклонные плоскости и трение
Глава 7. Движемся но орбитам
Часть III. Обращаем работу в энергию и наоборот
Глава 8. Выполняем работу
Глава 9. Двигаем объекты: количество движения и импульс
Глава 10. Вращаем объекты: момент силы
Глава 11. Раскручиваем объекты: момент инерции
Глава 12. Сжимаем пружины: простое гармоническое движение
Часть IV. Формулируем законы термодинамики
Глава 13. Неожиданное объяснение теплоты с помощью термодинамики
Глава 14. Передаем тепловую энергию в твердых телах и газах
Глава 15. Тепловая энергия и работа: начала термодинамики
Часть V. Электризуемся и намагничиваемся
Глава 16. Электризуемся: изучаем статическое электричество
Глава 17. Летим вслед за электронами по проводам
Глава 18. Намагничиваемся: притягиваемся и отталкиваемся
Глава 19. Усмиряем колебания тока и напряжения
Глава 20. Немного света на зеркала и линзы
Часть VI. Великолепные десятки
Глава 21. Десять удивительных догадок теории относительности
Глава 22. Десятка сумасшедших физических идей Глоссарий
Предметный указатель.


Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физика для чайников, Хольцнер С., 2012 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Учим физику с ребенком сами, чтобы всем было интересно / Хабр

Эта статья будет полезна тем родителям, которые отважились помогать ребенку с физикой. Сегодня узнаем, как правильно пояснять физику на примере таких тем, как инертность, масса, вес и сила тяжести. Бонусом — сделаю обзор нескольких полезных интернет-ресурсов которыми часто пользуюсь сам.

Первым делом определимся, какие могут быть трудности, если существует тонны учебников, видеоуроков, а также видео с опытами? Попробую раскрыть эту проблему.

Учебники

Хороших и качественных в плане методического содержания учебников предостаточно. Разве что плохо освещена тема применения физики в современных технологиях, о чем будет написано далее. Учебники — не лучшие самоучители, поскольку их предполагается использовать в тандеме с учителем (лекционной частью, учебными демонстрациями и практической работой). Если привычных занятий нет, то ученикам, особенно 7-9 классов будет очень тяжело усваивать материал. Вот посмотрите на это определение инертности:

Много ли стало понятно после прочтения? Семикласснику тем более тяжело освоить это свойство.

Лучше используйте учебник как справочник, или как план уроков, но не оставляйте его единственным источником информации. Можете спокойно продолжать пользоваться тем учебником, который применялся на уроках ранее, но учителем теперь должны стать вы, причем не обычным, а ЛУЧШИМ УЧИТЕЛЕМ, таким, чтоб не стыдно было посмотреть на себя в зеркало! Теперь перед вами стоит задача разобраться в содержимом этой книги объяснить ее и дополнить всем в чем нуждается ваш ребенок. Разберемся, что можно и нужно использовать как дополнение.

Видео опытов

Мне кажется, что нет нужды доказывать важность экспериментов. Они обязательно должны дополнять урок. Я стараюсь показывать эксперименты хотя бы каждые пол часа занятия. Они снимают напряжение, являются подтверждением излагаемой темы, помогают в ней разобраться, а также возвращают внимание ученика, если тот начал отвлекаться. Хочу обратить внимание, что в этом разделе идет речь о видео с экспериментами, но еще лучше иногда проводить и реальные опыты, о чем будет в следующем разделе.

Есть хорошая и плохая новость одновременно:

  • Не только множество студий снимают учебные ролики, но и учителя освоили интернет и ведут свои видеоблоги. Так что у вас не будет проблем с наличием материала, но будут реальные сложности по его отбору, с чем постараюсь помочь.

Хочу сразу заметить, что видеоматериалы отличаются не только качеством, но и преследуют разные цели от учебной демонстрации до научной популяризации.

Учебные демонстрации от НИЯУ «МИФИ»

Большинство лучших учебных демонстраций, которые я показываю своим ученикам сняты телестудией НИЯУ «МИФИ» с участием Гервидс Валериан Ивановича. Он оказался замечательным лектором, с невероятно чистой и грамотной речью. Хотя видео и предназначено для студентов, подача максимально проста и большинство роликов школьникам будет понятно.

Итог: материалы очень качественный, но имеет строгую подачу.

GetAClass — Физика в опытах и экспериментах

Этот новый канал имеет еще не много роликов, но постоянно развивается. Авторам канала удалось прощупать золотую середину между учебной и популяризационной составляющей. Практически ничего не знаю об авторах, если вам что-то известно о них — поделитесь в комментариях.

Итог: видео детям смотреть полезно и интересно, но самого материала пока еще мало.

Простая наука


Канал хорошо известен аудитории Хабра, его создатель Денис Мохов

Bredun

провел основательную работу и качественно заснял все известные мне популярные “ВАУ” эксперименты. Это пример чисто популяризационного материала, цель которого не столько научить, сколько заинтересовать.

Итог: видео качественное, показывать больше не как учебное, а для закрепления материала, когда ребенок уже разобрался в теме.

Галилео


Эксперименты проводит известный шоумен Александр Пушной, у него яркая подача, которая очень нравится школьникам. При этом сама речь бывает настолько безграмотна (с точки зрения физики), что уши сворачиваются трубочкой. Вот к примеру

разбор ролика с подводной лодкой

. Первое время я каждый раз останавливал видео и объяснял ученикам ошибки, но сейчас просто выключаю звук и рассказываю сам. Такой компромисс позволяет существенно экономить время и вполне устраивает детей.

Итог: яркие эксперименты с безграмотной речью требующей коррекции, не показывайте если не уверены в своих знаниях темы.

Худшее учебное видео — Физика для самых маленьких от Саакаянца


Иногда родители допускают ошибку и включают это видео детям, даже некоторые учителя физики умудряются показать это в 7-ом классе. О видео даже

был написан отдельный пост

, повторяться не будем.

Итог: никогда и никому не показывать. НИКОГДА!

Следите за обновлениями статьи, вероятно, что список будет пополняться вашими рекомендациями и тем что я еще вспомню.

Будь креативным

Учебные видео — это хорошо, но физика окружает нас везде вспомните, где вы сталкивались с тем что изучаете, найдите и покажите ребенку. К примеру, для пояснения, что такое инерция я демонстрирую фрагмент с человеком пауком из начала поста и говорю:

“Поезд очень массивен, чтобы его остановить, необходимо длительно прикладывать большую силу. В этом и заключается инертность что чтобы изменить скорость тела необходимо прикладывать силу некоторое время.”
После видео и пояснения определение явления инерции уже не выглядит таким страшным.

Теперь почва готова, чтобы поговорит о массе, как мере инертности тела, рассказать, что такое вес и сила тяжести. Можно попрыгать с ребенком и пояснить что когда он находится в воздухе, его масса и сила тяжести сохраняется, а вес равен 0 Н. Папе хорошо признаться что он весит 800 Н, а не 80 кг, а также достать пакет муки с кухни и показать, что в “кг” пишут массу, а не вес.

Эти темы удобно закрепить видео, как астронавты бегали и падали на Луне:

Нужно пояснить, что космонавтам было очень непривычно, ведь масса (инертность) остались прежними, а вот сила тяжести уменьшилась в 6 раз. А также в контексте невесомости при обычной силе тяжести будет хорошо показать это шикарный ролик OK GO:

И не забудьте показать видео, как он снимался.

Подытоживая, замечу что реальные примеры и фрагменты фильмов могут возыметь огромный эффект, заинтересовать и помочь ребенку разобраться в теме. Но это возможно только при вашем непосредственном участии и поддержке.

Так как же искать хорошие опыты и фрагменты?

Хотя я и перечислил некоторые полезные ресурсы — для неподготовленного родителя это будет непростой задачей. Постараюсь максимально вам помочь в первое время. Оставляйте изучаемые темы в комментариях, а я буду стараться оперативно выкладывать рекомендуемые ролики с пояснениями.

Видео уроки и курсы. Почему не они?

Очевидно, что разрозненные видеоуроки с разных ресурсов и от разных авторов будут восприниматься учеником так, как если бы на каждый урок по одному и тому же предмету приходил новый учитель, которому было бы совсем не интересно что рассказывал предыдущий. Поэтому сразу целесообразно говорить о полном готовом курсе. А с курсами не все так хорошо:


  1. Мне не попадались завершенные качественные бесплатные курсы по школьной физике. Если вы знаете, где их найти — прошу поделиться.
  2. Большинство курсов платные, их качество заранее неизвестно. Знаете качественные — делитесь.
  3. Курсы будут вести ребенка по своей собственной программе без оглядки на его знания, способности, интересы и потребности. Скорее всего они пойдут в разрез со многим из перечисленного, или даже со всем.
  4. Если у ребенка есть пробел в какой-то теме вы бы могли помочь ему за 15 минут, разобравшись и ответив на вопросы, а курсы просто оставят его с этим пробелом и в дальнейшем только усугубят отставание.

Добавлено 17.04.20 в 22:22

Спасибо

SpeleoAstronom

, что напомнил о замечательных видеоуроках Павла Андреевича. На его канал подписан давно, могу оставить только положительные отзывы, если все же решили попробовать формат видеоуроков рекомендую

его канал на YouTube

.

Давайте интересные и необычные задачи

Чтобы не повторяться — сразу дам ссылку на статью:

Необычные задачи по физике развивающие научное мышление (для школьников)

.

Скажу только, что этот сайт создал более 10 лет назад и он мне очень помогал все это время.

Проведите реальный эксперимент. Всем знакома поговорка: “Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать”, но мало кто знает ее продолжение: “И один раз прикоснуться чем 100 раз посмотреть”. Так вот с физикой именно так. Проведите с ребенком хотя бы один опыт. Только не лабораторную по тетрадке для лабораторных работ (тогда ребенок возненавидит физику), а реальные эксперимент.

Если не знаете с чего начать — рекомендую статью: Простые опыты с ребенком дома. Найдете кучу идей.

Итог

Сегодня ребенок как никогда нуждается в вашей помощи. Не откажите себе в удовольствие окунуться в увлекательный мир физики вместе с ним. Со своей стороны обещаю поддержать вас подборками интересных видео, задач и рекомендациями. Задавайте вопросы в комментариях, буду стараться не затягивать с ответами. А также приглашаю сообщество к взаимопомощи.

Учим физику. 7 класс. Урок 1

Учебники, учебные и методические пособия, использованные при разработке сайта:

1. Перышкин А.В. Физика 7 класс, Учебник для общеобразовательных учебных заведений.
Допущено Министерством образования российской Федерации, 6-е издание, стереотипное,
Москва 2010 ДРОФА Учебник учащихся школы № 58

2.Перышкин А.В. Сборник задач по физике к учебникам А.В.Перышкина и др. «Физика. 7 класс» составитель Н.В.Филонович,
«Физика. 8 класс», «Физика. 9 класс», (М.:Дрофа), 7-9 классы, Издательство «ЭКЗАМЕН»
Москва 2010, Учебно-методический комплект Задачник учащихся школы № 58

3. Степанова Г.Н. Сборник вопросов и задач по физике (для 7-8 классов), Издание второе,
исправленное и дополненное. Рекомендовано к изданию Комитетом по образованию мэрии
Санкт-Петербурга. Издательство «Специальная Литература» Санкт-Петербург, 1995 Выдается учителем на уроке

4. Лукашик В.И. Сборник задач по физике. Учебное пособие для учащихся 7-9 классов средней школы.
6-е издание, переработанное. Москва «Просвещение» 1994 Выдается учителем на уроке

5. Скрелин Л.И. Дидактический материал по физике 7-8. Пособие для учителя. М. Просвещение, 1989, 143 с., ил.

6. Постников А.В. Проверка знаний учащихся по физике 6-7 классы. Дидактический материал.
Пособие для учителя. Издание второе, переработанное. Москва «Просвещение» 1986

7. Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Физика, классы 7-9. Учебно-методическое пособие. Тесты.
Москва, издательский дом «Дрофа», 1997

8. Гутник Е.М., Рыбакова Е.В., Физика 7 класс, Тематическое и поурочное планирование
к учебнику А.В.Перышкина «Физика. 7 класс»

9. Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С., художники: А.А.Гурьев, Г.М.Митрофанова,
Физика. Химия., 5-6 класс,
Учебник для общеобразовательных учебных
заведений, Москва, Дрофа, 2001 г

№ нужного урока

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62,
Домашнее задание
 1, 2, 3 № 4 — 10 (устно)

Онлайн-преподавание физики: pro et contra

Игорь Бурмистров

Карантинные меры, введенные с середины марта в нашей стране, заставили высшее образование сдать стресс-тест — перейти в дистанционный режим. Если теперь, спустя два с половиной месяца, почитать мнения о результатах этого эксперимента, то у читателя, не связанного с преподаванием, создается в целом радужная картина: тест пройден.

Свою первую дистанционную лекцию по одному из курсов, относящихся к теоретической физике, я прочитал уже 15 марта. С тех пор два раза в неделю я вынужденно читаю лекции не выходя из дома. Такое оказалось во многом возможно благодаря техническому оснащению (хороший домашний интернет-канал, ноутбук, iPad со стилусом), а также пониманию остальных членов семьи, которые во время лекций стараются не шуметь и занять делом маленьких детей. Я использую скайп для видео- и аудиосвязи со студентами и виртуальную доску idroo.com, чтобы писать формулы и рисовать картинки, поясняющие информацию, изложенную в конспекте. Многие предпочитают вариант «всё в одном» и используют такие программы, как Zoom, MS Teams, Google Meet, BBB и т. п.

Оказалось, что для дистанционных лекций наличие готового подробного конспекта, который можно предоставлять студентам, оказывается гораздо важнее, чем на лекциях в аудитории. Темп чтения лекций онлайн медленнее, чем у лекций вживую, так как не видна реакция студентов на сказанное и приходится постоянно и по нескольку раз проверять, поняли ли они материал. Если при этом все необходимые формулы писать на виртуальной доске, то за то же время успеваешь рассказать только половину материала. Однако, к сожалению, использование детального конспекта убирает из лекции исследовательский компонент. При чтении офлайн иногда какие-то моменты забываются и приходится в реальном времени перед студентами их восстанавливать на доске; это дает возможность студентам увидеть живую ткань науки. Взаимодействие со студентами важно и лектору, так как позволяет постепенно совершенствовать свой курс. Преподавание онлайн похоже на чтение лекций не с мелом или фломастером в руках, а с помощью демонстрации слайдов. Такой метод чтения лекций ослабляет интерактивную связь со студентами.

Рис. М. Смагина

Существенным элементом курса являются семинары. При преподавании физики главный компонент семинара — это решение студентами задач у доски, причем по возможности «с колес», когда студент заранее про задачу не думал. Если у студента возникают затруднения, то преподаватель, ведущий семинар, направляет ученика в сторону правильного решения. При таком стиле удается интерактивно работать максимум с двадцатью студентами. В режиме онлайн организовать взаимодействие со студентами технически сложнее, так как для этого требуется, чтобы у каждого студента был хороший Интернет, а еще iPad или графический планшет со стилусом. Поэтому в большинстве случаев семинар проходит в режиме, когда студент заранее решает задачи, а на семинаре демонстрирует и объясняет записанное решение одногруппникам и преподавателю. При этом вовлечь в активное обсуждение удается уже в два раза меньше студентов, чем при работе в аудитории.

Технически сложно при преподавании онлайн организовать контроль знаний: контрольную работу, коллоквиум, устный экзамен. Можно сделать это с достаточной степенью надежности благодаря системам прокторинга1. Если от студентов это требует только наличия видеокамеры, то преподавателям, особенно на курсах с большим количеством студентов, нужно потратить значительные усилия и время. Так, например, для проведения письменной контрольной работы онлайн требуется придумать в несколько раз больше вариантов задач, чем для работы в аудитории. Вопрос о дистанционном проведении контрольных испытаний настолько взволновал некоторых преподавателей МФТИ, что даже было написано открытое письмо ректору [1].

Всё вышесказанное, как и опубликованная в ТрВ-Наука статья «Вышка на удаленке» [2], может создать у читателя впечатление, что для внедрения онлайн-преподавания требуется всего лишь решить вопрос с техническим обеспечением преподавателей и студентов, а также мотивировать преподавателей тратить больше времени на взаимодействие со студентами. Однако, на мой взгляд, не всё так просто.

Увлеченному и настроенному самостоятельно учиться студенту перенос занятий в онлайн не помешает успешно освоить предмет общего цикла. В конце концов, высокомотивированные студенты могут выучить предмет и по учебнику или конспекту, а задачи придумать себе сами. Однако для студентов с еще не сформировавшейся самостоятельностью в обучении дистанционное преподавание может стать дополнительным барьером. Это особенно критично для младшекурсников, которые только знакомятся с изучаемыми дисциплинами и не обладают достаточным опытом, чтобы полностью проявлять осознанную мотивацию в учебе. В итоге дистанционное преподавание приводит к еще большей дифференциации студентов по уровню знаний, а это, в свою очередь, приведет к общему снижению уровня преподавания.

При обсуждении плюсов и минусов дистанционного преподавания не обсуждается вопрос о роли личности лектора и ведущего семинаров. Во многих случаях именно личность педагога играет решающую роль для студента — не только с точки зрения мотивации к успешному освоению того или иного курса, но и при выборе дальнейшей специализации во время подготовки дипломной работы. Онлайн-преподавание во многом нивелирует личностный аспект, так как передать свою увлеченность предметом через видео- и аудиосвязь гораздо сложнее, чем при живом общении.

Также важную роль играет сама учебная дисциплина. В преподавании физики существенное значение имеют лабораторные работы по общей физике на младших курсах. На этих практикумах студенты знакомятся вживую с различными физическими явлениями — так сказать, трогают их руками. Возможностью обучения студентов на лабораторных практикумах гордятся физические факультеты ведущих университетов мира; на старших курсах те студенты, которые выбрали своей специализацией экспериментальную физику, проводят много времени в настоящих научных лабораториях, где выполняют исследования для бакалаврских и магистерских дипломных работ. Ни занятия на лабораторных практикумах, ни исследовательскую работу в лаборатории перенести в онлайн вообще невозможно.

Часто можно услышать, что надо использовать наработанный в период ограничительных мер опыт дистанционного преподавания и перевести преподавание определенного процента университетских курсов в онлайн-формат. Правда, не всегда говорят, в чем конечная цель такого перехода. В связи с этим сразу вспоминается заочное обучение: как говорится, новое — это хорошо забытое старое; только раньше вместо онлайн-лекций студент получал учебные материалы по почте. Такое дистанционное образование, безусловно, давало доступ к определенному уровню знаний, но не могло заменить настоящее очное университетское образование. То же можно сказать и про сегодняшнюю ситуацию. Возможность продолжить учить студентов дистанционно — это несомненный плюс по сравнению с полной приостановкой занятий на несколько месяцев, но гораздо лучше было бы учить студентов в аудитории.

У онлайн-образования, как и у всех аспектов нашей жизни, есть как положительные, так и отрицательные стороны. Но неужели сейчас кто-то всерьез уверен, что современные технологии позволят обучить онлайн абсолютно любой дисциплине в рамках массового университетского образования? Не стоит возводить онлайн-образование в абсолют и насаждать его там, где оно явно будет приводить к снижению качества образования.

В заключение отмечу, что мою точку зрения на возможность онлайн-преподавания физики в университетах разделяет большинство коллег, с которыми я обсуждал эту тему.

Игорь Бурмистров,
докт. физ.-мат. наук

  1. unisolidarity.ru/mipt/wp-content/uploads/sites/4/2020/06/202005.pdf
  2. Щуров И. Вышка на удаленке // ТрВ-Наука. № 303 от 05.06.2020.

1 От англ. proctor — следящий за тем, чтобы экзамены в университете проходили без нарушений. — Ред.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См.
также:

Изучаем физику

На чтение 7 мин Просмотров 192 Опубликовано

В седьмом классе, помимо привычной математики и русского языка, приходят новые учебные курсы, в том числе и физика. Она плотно закрепляется в учебном плане вплоть до выпускного класса, а зачастую именно ее выбирают сдавать в формате ЕГЭ для поступления в ВУЗ. И, как неудивительно, физика занимает второе место в ТОП-3 самых сложных предметов ЕГЭ.

Но развитие современных технологий не обходит стороной помощь в обучении. Помимо запуска онлайн-курсов и дистанционных репетиторов, сегодня предлагается огромное количество приложений для самостоятельного изучения физики.

Физика – весь школьный курс. Подготовка ЕГЭ и ОГЭ

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.studyapps.phys&hl=ru

Одно из самых популярных приложений среди школьников старших классов. Здесь хранится подробный материал с чертежами и формулами по всем разделам школьного курса, наглядно объясняется применение законов Ньютона, превращение газов и жидкостей, электродинамика и электростатика.

Справочник поможет не только изучить, но и систематизировать знания перед контрольной работой или экзаменом. Платформа смело заменит целый учебник по физике.

Для особо хитрых есть возможность создать шпору прямо в приложении, нажав на кнопку «спрятать шпору» под конспектом конкретной темы. Пользователи лишь отмечают неудобство поиска формул внутри конспектов – хотелось бы иметь отдельный раздел с формулами по темам.

Основные преимущества:

  • Структурированное изложение материалам по темам;
  • Наглядные материалы: чертежи, схемы, таблицы;
  • Функция создания шпаргалки по физике в одно касание;
  • Удобный и понятный интерфейс в светлых тонах;

Физика – Формулы 2019

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google. com/store/apps/details?id=august.fizika&hl=ru

Удивительно хорошо структурированное приложение: формулы и пояснения к ним собраны по темам. К каждой формуле дается пояснение в виде небольшого комментария и чертежа, схемы или решенной задачки. Для легкого удобства в платформе настроен поиск по словарю терминов и формул – введите одно или два слова и вам будут представлены все совпадения по этой теме.

Приложение предлагает оффлайн-режим, позволяющий просматривать термины и формулы без подключения к интернету. Также в приложении представлены более 50 калькуляторов, которые помогут вам решить уравнение, задачу или разобрать целый закон. Один из калькуляторов позволит вам перевести величины из разных степеней, объяснит использование приставок «деци-», «мили-», «кило-».

Приложение может подойти и родителям школьника для помощи в понимании материала, помогая освежить в памяти школьный курс.

Основные преимущества:

  • Понятный интерфейс, удобная навигация внутри приложения;
  • Более 200 терминов в словаре;
  • Более 170 формул и пояснений к ним;
  • Интерактивные таблицы, способствующие легкому усвоению материала.

Бетафизикс — физика: формулы и решатель задач

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.group747.betaphysics&hl=ru

Приложение позволяет изучить большинство тем школьного курса, начиная с механики, тепловых явлений и заканчивая оптикой и магнитными явлениями. Следовательно, подойдет как начинающим изучение этого курса, так и тем, кто готовится к олимпиаде или экзамену.

Платформа подскажет, какую формулу использовать для решения задач определенной тематики, а если, вдруг, решение не поддастся, в приложение встроен калькулятор, который решит вашу задачу и предоставит все расчетные формулы, а в некоторых случаях построит график или пояснит использование закона.

Разработчики позаботились о пользователях из других стран и перевели основные темы и законы на несколько языков: украинский, казахский, белорусский, румынский/молдавский и английский.

Основные преимущества:

  • Изучение физики превращается в легкий и увлекательный процесс;
  • Бот, подбирающий формулы по темам, для решения задачи;
  • Встроенный калькулятор, решающий уравнения и целые задачи;
  • Умный справочник, хранящий известные формулы и постоянные величины.

Физика от А до Я, помощник ЕГЭ 2021

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google.com/store/apps/details?id=ru.trainer.physics2&hl=ru

Приложение станет настоящим спасением для тех, кто готовится к экзамену по физике. Разработчики обновляют базу материала каждый год, учитывая изменения в Едином Государственном Экзамене.

По каждому разделу науки представлены систематизированные темы, упорядоченные формулы и огромное количество графиков. Вы можете добавлять темы в избранное, сохранять закладки на местах, где остановились или где что-то остается непонятным.

Разработчики предусмотрели изменение интерфейса на темную тему, которая более приятна для глаз и более безопасна для использования вечером или ночью – при тусклом освещении.

Внутри приложения уже сформированы шпаргалки по темам: «Механика», «Тепловые явления», «Оптика», «Молекулярная физика и термодинамика» и другие.

Основные преимущества:

  • Интерфейс с предусмотренной темной темой;
  • Материал, изложенный без лишней воды с опорой на визуальное восприятие;
  • Легкий поиск формул;
  • Готовые шпаргалки для контрольных или самостоятельных работ;
  • Ежегодно обновляющаяся база материала для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ.

Школьная физика – это просто

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.AvvaStyle.physics&hl=ru

Школьный курс физики здесь изложен с самого начала и идеально подойдет для изучения детьми среднего школьного возраста.  Яркий и красочный интерфейс, не дающий заскучать. Все законы представлены через красивые рисунки, что заинтересует и поспособствует вовлеченности ребенка.

Изучать материал школьник может как с взрослым, так и самостоятельно – все представлено в понятной форме, простым языком и  с запоминающимися примерами.

Материал был разработан в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова.

Основные преимущества:

  • Понятное изложение материала;
  • Яркий интерфейс, наглядные и красочные иллюстрации к примерам сложных законов физики;
  • Развлекательная форма изучения материала развивает интерес к науке на раннем этапе;
  • Отлично подойдет в качестве помощника родителям.

Физика формулы — Справочник по физике.

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.zhvkh.physbook&hl=ru

Девиз приложения: “Наука — это физика; все остальное — собирание марок.” – лорд Кельвин.

Дизайн, который напоминает самый строгий, но понятный справочник по физике. Можно настроить темную тему или оставить привычную белую. Теория представлена в кратком изложении, иногда этого недостаточно для понимания темы, но для того, чтобы освежить память или систематизировать данные – в самый раз.

Основные преимущества:

  • Настройка интерфейса по желанию: темная или светлая тема;
  • Более 200 формул, определений и законов;
  • Огромное количество наглядного материала: таблицы, схемы и графики;
  • Краткая теория по основным разделам.

Знания – Физика

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.lunio.Znaniya&hl=ru

Приложение заявлено как полный самоучитель для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ с нуля. Темы здесь представлены, развернуто и максимально подробно, глубокий анализ и четкие рисунки для наглядности материала.

Необходимые конспекты можно сохранить, сделать закладки по ходу прочтения.

Многие пользователи жалуются на мелкий шрифт в приложении, но для пользования на планшете приложение подходит идеально.

Основные преимущества:

  • Подробное изложение материала;
  • Самоучитель для подготовки к экзаменам и олимпиадам;
  • Материалы взяты из учебников лучших авторов;
  • Классический интерфейс;
  • Систематизация по сложности материала и темам.

Физика. Супертренинг

Ссылка для скачивания в Play Market: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.veko.android.phyziks&hl=ru

Платформа разработана как полноценный учебник по физике. Здесь вы встретите не только теорию, представленную в легком, но достаточно глубоком формате, но и задачи, распределенные по разделам физики.

Помимо разделов «Теория» и «Практика. Задачи» в приложении есть «Формулы» , структурированные по темам и основным законам.

Основные преимущества:

  • Полноценный курс физики;
  • Понятный интерфейс, классическое оформление;
  • При добавлении новой задачи на ваше устройство придет уведомление;
  • Платформа может стать подспорьем студентам и преподавателям.

Естественные науки часто считают скучными и слишком сложными, но достаточно просто разнообразить и упростить работу с материалами обучения, именно в этом и помогут данные приложения.

Это далеко не полный перечень приложений, которые могут стать помощниками в изучении физики, подготовке к экзаменам или олимпиадам. Многие из них станут заменой школьным учебникам, а какие-то практикумом для решения задач.

13 игр и приложений для изучения физики / Newtonew: новости сетевого образования

С развитием технологий в поле внимания разработчиков игр попала сфера образования. Сегодня совсем не редкость встретить интерактивное пособие по геометрии или таблицу Менделеева, приложение для изучения алгебры, онлайн-фолиант для постижения истории Вселенной или географическую игру.  Учителям остаётся только выбирать, если они, конечно, готовы к этому выбору. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию 13 различных приложений и игр, которые могут пригодиться при изучении физики. Впрочем, они настолько интересны, что вполне подойдут не только ученикам и студентам, но и всем, кому интересно устройство нашего мира.

1. Snapshots of the Universe

Snapshots of the Universe – удивительное приложение для iOS, не так давно выпущенное самим Стивеном Хокингом совместно с компанией Random House. Приложение состоит из восьми экспериментов, которые дают пользователям возможность не только получить базовые знания по физике, но и познакомиться с принципами, управляющими нашей Вселенной. В рамках предложенных экспериментов игроки могут отправлять ракеты в открытый космос, собирать собственные звёздные системы, искать и изучать чёрные дыры. Каждый эксперимент можно проводить бесчисленное количество раз, изменяя физические параметры и наблюдая за появляющимися эффектами. Чтобы лучше понять эксперименты, можно зайти в раздел объяснения результатов и посмотреть видео.  Приложение доступно на iTunes. Cтоимость игры от великого физика составляет всего лишь $4,99.

Источник: NewsWatch.

2. Particulars

Это игра с уникальным сочетанием особенностей аркады и головоломки, место действия которых – мир субатомных частиц. Взяв под контроль одного из кварков, вы должны вести переговоры с фундаментальными силами Вселенной. Другие частицы будут притягиваться и отталкиваться, соединяться и изменять полярность, задача несчастного кварка — не терять контроль и избегать разрушения. Через всю игру красной нитью проходит история Элисон – молодого физика с нелёгким прошлым. Её путешествие через субатомный мир протекает в воспоминаниях и в конечном счёте приводит к удивительным открытиям. На сайте представлена бесплатная демо-версия, за полную придётся заплатить от 5-ти до 50-ти долларов – в зависимости от особенностей вашей системы.

Источник: Particulars.

3. A Slower Speed of Light

Игра от первого лица, разработанная лабораторией игр Массачусетского технологического института (MIT), даёт возможность игрокам познакомиться с восприятием пространства на околосветовых скоростях и понять теорию относительности. Задача игрока – перемещаться по 3D-пространству, собирать сферические объекты, которые замедляют скорость света на фиксированные значения, что даёт возможность наблюдать за различными визуальными эффектами эйнштейновской теории.

Источник: A Slower Speed of Light.

Чем медленнее движется излучение — тем яснее проступают некоторые физические эффекты. К 90-му собранному камню свет будет распространяться со скоростью пешехода, что заставит вас почувствовать себя героями сюрреалистического мира. Среди явлений, с которыми может познакомиться герой во время игры, эффект Допплера (изменение при движении игрока длина волны регистрируемого им света, что приводит к изменению окраски видимых предметов, которая смещается в ультрафиолет и инфракрасную область), абберация света (увеличение яркости света в направлении движения), релятивистское замедление времени (различия между субъективным ощущением времени игрока и протекании времени во внешнем мире), преобразование Лоренца (искажение пространства на околосветовых скоростях) и т. д.

Источник: A Slower Speed of Light.

Игроки могут поделиться своим мастерством или опытом игры через Twitter. A Slower Speed of Light – это гармоничное сочетание доступного геймплея с научным материалом разделов теоретической и вычислительной физики, что делает игру успешным претендентом на использование в классе. Для PC, Mac и Linux есть доступные бесплатные варианты игры. 

4. Crayon Physics Deluxe

Crayon Physics Deluxe — это 2D-пазл/игра «в песочнице», которая даёт возможность испытать игрокам, что было бы, если бы их рисунки могли превращаться в реальные физические объекты. Задача игрока – помогать шарику собирать звёздочки, рисуя подходящие для его движения поверхности – мосты, переправы, рычаги и т.д. Всё происходит в волшебном мире детского рисунка, где инструментами игрока являются восковые карандашики. Как минимум игра развивает художественное видение и творческие способности, как максимум – позволяет познакомиться с основами механики — гравитацией, ускорением и трением. Для теста на сайте представлена демо-версия, полную версию для PC, Mac и Linux можно приобрести за $19,95, приложения на Android и iOS обойдутся в $2,99.

 

 

Источник: Vimeo.

5. Physics Playground 

Впрочем, для тех, кто только приступил к изучению движения тел и различных физических сил, будет также интересно ознакомиться с образовательной видеоигрой Physics Playground. Игра представляет собой площадку, на которой игроку нужно выполнять достаточно простые действия – с помощью зелёного шара сбивать красный воздушный шарик. Вот тут-то и начинается классическая механика: без правильного применения законов Ньютона игрокам вряд ли удастся сконструировать в интерактивной среде механизмы, которые помогут привести в движение шарик. Впрочем, можно пользоваться и интуицией – главное, что на протяжении 80-ти уровней интуитивные знания, позволяющие достигать цели, постепенно приводят к пониманию закономерностей, которые лежат в основе классической механики. Игра разработана компанией Empirical Game, которая занимается созданием развивающих образовательных игр. В открытом доступе её, к сожалению, нет, однако разработчики предлагают связаться с ними, если вас заинтересовал этот продукт. В полной версии можно отслеживать успехи игроков с помощью анализа журналов лог-файла.

 

 

Источник: Physics Playground.

6. Newton’s Playground  

«Наука, индустрия развлечений и игра слились в красивом уникальном творческом опыте Newton’s Playground. Манипулируйте Вселенной, создавайте невероятные сочетания планет и запускайте гравитацию», — говорят создатели приложения. Newton’s Playground – интерактивное приложение, которое базируется на моделях, отражающих гравитационную взаимосвязь различных тел. Имитируя гравитационные отношения планет, небольшое приложение Newton’s Playground даёт своим игрокам возможность понаблюдать за взаимодействием сфер, плавающих в открытом пространстве, или же самому поэкспериментировать с массой и плотностью различных тел и создать собственную Солнечную систему. Все расчёты основаны на исследованиях института астрономии Sverre Aarseth’s. Стоимость приложения в App Store – $1,99.

 

 

Источник: Newton’s Playground.

7. Algodoo

«Algodoo создает новую синергию между наукой и искусством», — гласит надпись на одной из страниц игры. Algodoo – это уникальная платформа 2D-моделирования физических экспериментов от Algoryx Simulation AB. С помощью мультяшных образов и интерактивных инструментов Algodoo позволяет создавать удивительные изобретения, разрабатывать игры для использования в классе или специальные эксперименты для лабораторных занятий по физике. В процессе своих естествоиспытаний и создания различных механизмов участники игры могут использовать жидкости, пружины, шарниры, двигатели, световые лучи, различные индикаторы, оптику и линзы. Моделируя различные конструкции и меняя параметры, игроки изучают трение, преломление, силу тяжести и т. д. Для новичков на сайте представлено подробное руководство, а также создан канал Youtube, на котором можно посмотреть десятки видео по теме. Для Windows и Mac доступны бесплатные версии игры, приложение для iPad стоит $4,99.

 

 

Источник: Umea University.

8. Autodesk ForceEffect

Autodesk ForceEffect – приложение для инженеров, которые занимаются различного рода проектированием. С помощью Autodesk ForceEffect можно делать инженерные расчёты прямо на мобильном устройстве. Это существенно облегчает работу по дизайну на стадии создания концепции, так как мгновенно определяет жизнеспособность конструкции. Впрочем, приложение будет интересно и тем, кто хотел бы узнать, как различные силы влияют на объекты. Таким энтузиастам вместо схемы дома для эксперимента можно взять обычный велосипед и на основе его фото провести ряд экспериментов, которые покажут, какую нагрузку он способен выдержать и что влияет на равновесие велосипеда. Особенно приятно, что приложение находится в открытом доступе и бесплатно доступно для Android, iOS.

Источник: Google Play.

9. Video Physics

Video Physics – приложение от Vernier Software & Technology, которое позволяет вам делать анализ движения физических тел на основе видео. Всё что нужно от пользователя – загрузить видео, отметить кадр за кадром движущийся объект и настроить масштаб. После этого приложение с лёгкостью построит траекторию движения объекта и высчитает скорость его движения. С Video Physics можно высчитать скорость движения качели, американских горок, автомобиля, футбольного мяча – чего угодно, лишь бы изменялось положение объекта в пространстве. В общем, Video Physics пригодилось бы не только на уроках физики, но и математики. В App Store стоимость приложения составляет около $4,69.

Источник: iTunes.

10. iCircuit

iCircuit – простой в использовании симулятор, который позволяет всем любителям физики поэкспериментировать с электрическими цепями. Усовершенствованный двигатель моделирования позволяет работать с аналоговыми и цифровыми схемами обработки сигналов. iCircuit прост в использовании и подобен другим САПР-программам: пользователь добавляет элементы, соединяет их вместе и задаёт необходимые свойства. Но iCircuit в отличие от других программ САПР находится в постоянном режиме моделирования. Не нужно останавливаться, чтобы постоянно делать дополнительные измерения или настройки. В игре более 30 элементов, которые можно использовать в процессе построения схем. Здесь есть всё – от резисторов и коммутаторов, до логических вентилей и МОП-структур. Кроме всего прочего, в приложении есть мультиметр, который позволяет вам исследовать схемы и проверять напряжение и ток в них. Подробное руководство представлено на сайте – правда, пока только на английском языке. Приложение доступно для PC, Mac и Linux, а также iPad и Android. Стоимость приложения варьируется в пределах 4-10-ти долларов.

 

 

Источник: IProgrammerTV.

13. Sixty Symbols

Ещё один сайт — Sixty Symbols посвящён символам, которые используются в физике. Создатели ресурса из Ноттингемского университета собрали 60 символов, обозначающих различные понятия, и в коротких, но очень занимательных и информативных видеороликах объяснили, что каждый из этих символов значит. Из этих выступлений вы узнаете, почему у футбольного мяча «Джабулани» часто меняется траектория, в чём состоит секрет бразильского ореха, как постоянная Фейгенбаума помогает в понимании хаоса, или даже каким был характер Исаака Ньютона. Все понятия и явления учёные рассказывают в максимально доступной форме, используя подручные материалы. Увы, пока объяснения представлены только на английском.

Источник: Sixty Symbols.

Как видите, выбрать есть из чего. Изучаете ли вы этот предмет, преподаёте ли физику, или просто сожалеете, что когда-то не усвоили основные положения науки, которая раскрывает фундаментальные законы природы, — сегодня можно весело и играючи наверстать упущенное.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Как выучить физику с нуля? : TrueAskReddit

Это направление, по которому я учился в школе, и я думаю, что это хороший способ выучить его

Изучить математику до предварительного расчета

Проводить онлайн-уроки физики БЕЗ исчисления (ханская академия, общественный колледж, все, что работает, в основном физика для людей которые не изучают физику)

изучить исчисление до исчисления 2 (в основном все материалы с одной переменной, то есть не все материалы с одной переменной, но материал, который вы изучаете, является всем материалом с одной переменной)

начните с физики, основанной на исчислении, возьмите это либо на один шаг раньше (имеется в виду физика 1 (базовая кинематика) после того, как вы выполнили расчет 2 (что обычно требует тяжелой интеграции)) или если вы «получите» исчисление (относительно легко понять, что вы изучаете) в сочетании с исчисление

Когда вы сделаете вышеперечисленное, вы изучите 3 вещи: кинематику, электромагнетизм (максвелл, кулон) и оптику

посмотрите, что вас интересует (для меня это была кинематика, а не все остальное)

пройти базовый курс дифференциальных уравнений (не обязательно быть хорошо знакомым)

пройти курс линейной алгебры (опять же не обязательно хорошо в ней, но достаточно хорошо, чтобы знать вопросы, которые вам нужно будет задать позже)

пройти курс квантовой физики на уровне бакалавриата (через Интернет, MIT opencourseware является опцией)

Посмотрите, заинтересует ли это вас.

Как только вы дойдете до этого момента, я бы посоветовал вам сосредоточиться на том, что вам лично нравится изучать, а не на продвинутых формах электромагнетизма и оптики в целом, просто потому, что вы делаете это автодидактически для того, чтобы учиться, а не учиться ради продвижения своей карьеры в физике.

Отсюда изучайте расширенные формы того, что вас интересует, потому что они абсолютно расходятся, и как только вы наткнетесь на точку, в которой вы запутались в математике, переключите внимание на математику.

К тому времени, когда вы туда доберетесь, вы можете быть студентом математики с еще несколькими предметами (частные дифференциалы и т. д.), и если вы постоянно интересуетесь физикой, а не математикой, изучите теорию поля.

Это почти то же самое, что и я в школьной среде, но, выполняя это в школьной среде, я просмотрел доступные варианты в Интернете и я абсолютно уверен, что кто-то с любыми естественными способностями к математике может добраться до точка, в которой я с усилием.

Удачи, ты сможешь! Это кажется большой работой, но изучение буквально всего, что я написал выше (учитывая предварительные способности к математике), не должно занять более нескольких лет (2-3).Может показаться, что это долго, но я так не думаю.

Разбивая это на части, вы облегчаете себе задачу, потому что, если через год вы сочтете, что биологическая функция сердечно-сосудистой системы вам интересна, вы можете взять выученную математику и перенести ее, даже когда вы изучаете математику, которую вы заново изучая физику, только без концептуальных связей.

Изучайте физику онлайн бесплатно (39 новых курсов)

Листинг Результаты Изучайте физику онлайн бесплатно

Физика MIT OpenCourseWare Бесплатный онлайн-курс …

6 часов назад MIT OpenCourseWare — это бесплатных открытых публикаций материалов из тысяч тысяч открытых публикаций Курсы MIT, охватывающие всю учебную программу MIT. Без записи и регистрации. Свободно просматривайте и используйте материалы OCW в своем собственном темпе. Нет регистрации, нет даты начала и окончания. Знания — ваша награда. Используйте OCW, чтобы направлять свое обучение на протяжении всей жизни или обучать других.