Про шляхи вдосконалення процесу викладання фізики
(Узагальнення педагогічного досвіду).
Зміст
1Вступ
2.Загальні зауваження щодо сучасного стану вітчизняної освіти
3.Систематизація послідовності вивчення програмного матеріалу
4.Систематизація та уніфікація визначень фізичних термінів
5.Широке застосування сили інерції та умови динамічної рівноваги тіла
6.Застосування узагальнюючих тематичних повторень
7.Застосування узагальнюючих порівняльних таблиць
8.Ведення тематичного словника фізичних термінів
9.Представлення фізичних експериментів, демонстрацій, практичних
та лабораторних робіт у вигляді певних наукових досліджень
10.Висновки
1.Вступ
Не потрібно бути великим аналітиком, щоб не бачити очевидних вад сучасної української освіти. А основна з цих вад не в наднизькому рівні матеріально-технічного забезпечення, не у відсутності комп’ютерів та інтернетів, а в жахливій безсистемність цієї самої освіти. Власне про шляхи подолання цієї безсистемності в тому надважливому сегменті освіти яким є предмет “фізика-астрономія” і присвячена дана робота. Якщо ж говорити про інноваційне наповнення цієї роботи, то кожен з семи її основних розділів по суті пропонує, ілюструє та пропагує певний набір інновацій, реалізація яких дозволяє не лише покращити процес викладання фізики-астрономії, а й представити цей процес у вигляді цілісної системи знань.
При цьому найважливішими, ба навіть революційними інноваціями даної роботи є: 1) Пояснення суті та пропагування широкого застосування, фактично відсутніх в програмі загальноосвітньої школи понять: “сила інерції”, “динамічна рівновага тіла”, “умова динамічної рівноваги”. Тобто тих базових речей, без розуміння та застосування яких, практично не можливо представити фізику-астрономію у вигляді цілісної системи знань. 2) Ілюстрація та пропагування практично відсутнього в наших підручниках чіткого, зрозумілого та логічно обґрунтованого алгоритму визначення тієї надважливої групи фізичних термінів, які називаються “фізичними величинами”.
2. Загальні зауваження щодо сучасного стану вітчизняної освіти.
Загально державна безсистемність освіти, особливо боляче відчутна в тій її надважливій частині, яка називається фізикою. Адже фізика, це та наука і та навчальна дисципліна, яку в принципі не можливо вивчити інакше як тільки у вигляді цілісної системи знань. А про яку системність знань можна говорити, якщо у повній відповідності з Міністерствами та Академіями затвердженими навчальними програми, в дев’ятих класах наших загальноосвітніх шкіл, ліцеїв та колегіумів, замість ґрунтовного вивчення того розділу фізики який називається «Механікою» та ґрунтовного формування базових навичок розв’язування задач, наші учні «вивчають» жахливо-нікчемну кашу розділів:
Розділ 1. Магнітне поле.
Розділ 2. Світлові явища.
Розділ 3. Механічні та електромагнітні хвилі.
Розділ 4. Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики.
Розділ 5. Рух і взаємодія. Закони збереження.
А після цього сумбуру, аналогічні каші повторно «вивчають» в десятих та одинадцятих класах.
Стосовно ж «системності» в формуванні навичок розв’язування задач, а по суті навичок застосування теоретичних знань на практиці, я просто мовчу. Бо у відповідності з наявними вітчизняними підручниками, писаними і не писаними методичними рекомендаціями, розв’язок задачі фактично зводиться до того, щоб відшукати потрібну формулу та підставити в неї задані величини. А цих формул понавигадували тисячі. Скажімо, описуючи поступальний рух тіла (матеріальної точки), говорять про рух прямолінійно рівномірний, прямолінійно рівноприскорений, прямолінійно рівносповільнений, про рух з початковою швидкістю, про рух без початкової швидкості, про рух рівномірно криволінійний, про рух прискорено криволінійний, про рух тіла кинутого вертикально вгору, про рух тіла кинутого вертикально вниз, про рух тіла кинутого горизонтально, про рух тіла кинутого під кутом до горизонту, про рух тіла кинутого з певної висоти і т.д і т.п. При цьому кожна різновидність руху описується своєю системою формул та своїм алгоритмом розв’язку задач.
І це при тому, що кінематику поступального руху тіла, по суті описує лише одна формула – рівнянням руху називається: х=х0+v0t+(a/2)t2. А розв’язок будь якої задачі полягає в тому, щоб шляхом логічних міркувань, на основі аналізу цієї базової формули та визначальних рівнянь базових фізичних величин кінематики (час, координата, пройдений шлях, швидкість, прискорення), вивести відповідне розрахункове рівняння.
Та якби там не було, а учні і студенти мають право на отримання певної, бодай мінімально необхідної кількості системних і якісних знань. Обов’язок же вчителя забезпечити реалізацію цього права.
Узагальнюючи свій багаторічний досвід викладацької роботи, можу сказати наступне. До числа найбільш ефективних та безумовно корисних навчальних методів (технологій), реалізація яких дозволяє забезпечити прийнятно високий рівень викладання фізики, відносяться:
1.Систематизація послідовності вивчення програмного матеріалу.
2.Систематизація та уніфікація визначень фізичних термінів.
3.Широке застосування сили інерції та умови динамічної рівноваги тіла.
4.Застосування узагальнюючих тематичних повторень.
5.Застосування узагальнюючих порівняльної таблиць.
6.Ведення тематичного словника фізичних термінів.
7.Представлення фізичних експериментів, демонстрацій та лабораторних робіт у вигляді певних наукових досліджень.
Власне про суть та приклади реалізації цих методів ми і поговоримо.
3.Систематизація послідовності вивчення програмного матеріалу.
В системі наукових знань людства про Природу, нема більш ємкої та всеосяжної науки, а відповідно і навчальної дисципліни, аніж фізика. Адже фізика, це і про Всесвіт, і про галактики, і про зірки, і про планети, і про життя, і про людину, і про клітини, і про молекули, і про атоми, і про елементарні частинки та поля, і про все різноманіття властивостей твердих, рідких та газоподібних речовин, і про все різноманіття існуючих та ще не існуючих приладів, і про все різноманіття фізичних, хімічних, біологічних та філософських законів, і про теперішнє, минуле та майбутнє, і взагалі про все що було є і буде.
Ясно, що без чіткої систематизації знань, без чіткого впорядкування самого навчального процесу, вивчити бодай елементарні основи фізики практично не можливо. Тому фізику вивчають певними великими фрагментами, які називаються розділами фізики. При цьому кожний розділ представляє собою цілісну систему знань, в межах якої пояснюється широке різноманіття споріднених явищ. До числа ж тих базових розділів фізики, які мають складати основу програми загальноосвітньої школи, відносяться:
1.Ньютонівська механіка.
2.Молекулярна фізика.
3.Термодинаміка.
4.Електродинаміка.
5.Оптика.
6.Фізика атома та атомного ядра.
7.Основи квантової механіки.
8.Теорія відносності.
9.Космологія (Астрономія).
В свою чергу переважна більшість розділів фізики представляють собою певну сукупність взаємопов’язаних та взаємодоповнюючих тем. Наприклад: базовими темами механіки є:
– кінематика;
– статика;
– динаміка;
– механіка рідин і газів;
– механіка коливань та хвиль.
Надзвичайно важливою складовою систематизації навчального процесу є дотримання певної послідовності вивчення програмного матеріалу. І ця послідовність стосується не лише порядку вивчення розділів і тем фізики, а й того алгоритму у відповідності з яким вивчається матеріал самих розділів та тем. Це означає, що вивчення того чи іншого розділу, або тієї чи іншої теми, має підпорядковуватись певній, логічно обґрунтованій схемі. Скажімо, починаючи вивчення будь-якого розділу потрібно:
1.Окреслити коло тих явищ та тих об’єктів, що є предметом вивчення даного розділу. Зазвичай ці дані містяться у визначенні самого розділу.
2.Пояснити загальну суть відповідних об’єктів і явищ.
3.Вказати на ті базові твердження (закони, положення, принципи), виходячи з яких пояснюється все різноманіття тих явищ та властивостей об’єктів які є предметом вивчення розділу. Відразу ж зауважу, що згадка про базові твердження розділу, не передбачає обов’язкового формулювання цих тверджень. Скажімо базові закони механіки формулюються лише в тій її частині, яка називається динамікою. А базові твердження електродинаміки (рівняння Максвела), спрощено формулюються лише на завершальному етапі вивчення електродинаміки.
4.Вказати на ті базові теми, в процесі вивчення яких пояснюється все різноманіття того, що є предметом вивчення відповідного розділу.
Наприклад:
Загальні відомості про механіку.
Механіка (ньютонівська механіка) – це розділ фізики, в якому вивчаються параметри, закономірності та причини механічного руху тіл в усіх його проявах, за умови що швидкість цього руху значно менша за швидкість світла (300 000 км/год). Предметом вивчення механіки є механічні рухи та механічні взаємодії тіл.
Механічними рухами називають такі процеси (рухи) при яких тіло як єдине ціле (або певні цілісні фрагменти тіла) переміщується відносно інших тіл. Однією з різновидностей механічного руху є такий рух, швидкість якого дорівнює нулю (v=0). Цю різновидність руху називають механічним спокоєм. Крім цього, різновидністю механічного руху тіла є його механічна деформація, тобто та чи інша зміна форми (розмірів) тіла, що відбувається під дією деформуючої сили. А це означає, що в механіці вивчають не лише параметри, закономірності та причини власне самого механічного руху (спокою) тіла, а й параметри, закономірності та причини всіх видів його механічної деформації.
Механічними взаємодіями називають ті матеріальні зв’язки які виникають між тілами та спричиняють зміну швидкості руху тіл (частин тіл) або їх деформацію. Кількісною мірою взаємодії тіл є фізична величина яка називається силою.
Як правило, в механіці не вивчається глибинна суть тих процесів, результатом яких є механічний рух тіла. Наприклад, вивчаючи механіку, ми не будемо цікавитись тим, чому деформована пружина штовхає тіло? Чому повітряно-бензинова суміш в процесі згорання, штовхає поршень двигуна? В чому причина появи сили тертя, сили опору повітря, сили пружності, сили тяги автомобіля, м’язової сили людини, тощо. В механіці просто констатується той факт, що причиною зміни швидкості руху тіла та причиною його пружної деформації є певна механічна дія на це тіло іншого фізичного об’єкту, і що мірою цієї дії є фізична величина, яка називається силою.
Теоретичну основу механіки складають принцип відносності, три закони Ньютона та закон всесвітнього тяжіння. Це означає, що на базі цих законів, можна кількісно пояснити практично все різноманіття механічних явищ. Але це не означає, що в механіці не діють і не мають широкого застосування інші закони. Просто ці закони, як-то закон збереження механічної енергії, закон збереження імпульсу, умова рівноваги тіла, рівняння руху, закон Бернуллі, тощо, так чи інакше випливають із законів Ньютона та визначальних рівнянь відповідних фізичних величин. Щоправда, в механіці є і такі закони, які не є прямими наслідками законів Ньютона. Скажімо, закон Гука не є похідним ані від законів Ньютона, ані від закону всесвітнього тяжіння.
В процесі вивчення механіки ми розглянемо наступні теми:
– кінематика,
– статика,
– динаміка,
– механіка рідин та газів,
– механіка коливань та хвиль.
Загальні відомості про електродинаміку.
Електродинаміка – це розділ фізики в якому вивчається і пояснюється все різноманіття електричних, магнітних та електромагнітних явищ. Теоретичною основою сучасної електродинаміки є чотири твердження, які називаються рівняннями Максвела.
Базові твердження електродинаміки (рівняння Максвела) набагато складніші за відповідні твердження механіки, молекулярної фізики та термодинаміки. Навіть гранично спрощені формулювання цих тверджень, передбачають певний рівень тих знань, які грунтуються на експериментальному та теоретичному дослідженні багатьох електромагнітних явищ. Крім цього, кількісні формулювання базових тверджень електродинаміки (рівнянь Максвела), передбачають наявність глибоких знань в області вищої математики. А ці знання такі, що виходять не лише за межі програми загальноосвітньої школи, а й за межі програм більшості вищих навчальних закладів.
Зважаючи на вище сказане, вивчення електродинаміки ми почнемо не з формулювання її базових тверджень, а з дослідження та пояснення тих явищ, які є предметом вивчення цієї науки. При цьому, пояснюючи різноманіття електричних, магнітних та електромагнітних явищ, ми будемо виходити з розуміння внутрішнього устрою речовини. А цей устрій описують ті твердження, які називаються основними положеннями електронної теорії будови речовини.
Основні положення електронної теорії будови речовини.
1.Речовини складаються з молекул.
2.Молекули складаються з атомів.
3.Атом складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, які обертаються навколо ядра.
4.Атом – частинка незаряджена, тобто така, в якій кількість позитивних і негативних зарядів однакова
5.Складові заряджені частинки атома (протони та електрони) є носіями елементарного (тобто найменшого, неподільного) електричного заряду, величина якого е = 1,6∙10-19Кл.
Якщо ж говорити про базові твердження електродинаміки (рівняння Максвела), то їх спрощене формулювання стане певним підсумком, певним узагальненням тих знань які ви отримаєте в процесі вивчення великої кількості електричних, магнітних та електромагнітних явищ.
Потрібно зауважити, що електродинаміка, це ключовий розділ фізики, який тісно пов’язаний з іншими її розділами, зокрема механікою, молекулярною фізикою, термодинамікою, оптикою, теорією відносності, фізикою атома та атомного ядра, космологією. Крім цього, електродинаміка, це найбільший розділ фізики, вивченню якого ми приділимо найбільшу кількість навчальних годин. При цьому, вивчаючи електродинаміку ми розділимо її на наступні базові теми:
1.Електростатика.
2.Електродинаміка постійних струмів.
3.Електричні струми в різних середовищах.
4.Електродинаміка магнітних явищ.
5.Електродинаміка електромагнітних явищ.
6.Електродинаміка змінних струмів.
7.Теорія електромагнітного поля.
Ясно, що вище наведені «загальні відомості про механіку» та «загальні відомості про електродинаміку», це лише ті базові твердження, які є певною основою відповідної лекції (уроку) і які доповнюються системою відповідних пояснень, малюнків, схем, демонстрацій, тощо.
Після того, як окреслені загальні відомості про той чи інший розділ фізики, послідовно вивчаються і ті теми, що є складовими частинами цього розділу. Ці теми також вивчаються за певною, логічно обгрунтованою схемою. Зазвичай ця схема є наступною:
1.Окреслюється коло тих явищ та об’єктів, що є предметом вивчення теми.
2.Визначаються основні поняття (загальні терміни) відповідної теми.
3.Визначаються основні фізичні величини даної теми.
4.Вивчаються основні закони теми.
5.На основі аналізу базових законів та фізичних величин, розв’язуються відповідні задачі (пояснюються відповідні явища, пояснюється загальний устрій та принцип дії базових приладів, тощо).
Іншими словами, загальна схема вивчення більшості тем є наступною: основні поняття – основні фізичні величини – основні закони – основні прилади (базові явища, базові задачі, тощо). При цьому, на початковому етапі вивчення теми надається гранично стисла інформація про її основні поняття, основні фізичні величини та основні закони. Наприклад:
Кінематика – це розділ механіки в якому вивчають параметри та закономірності механічного руху тіл і не вивчають причини цього руху. До числа основних понять (загальних термінів) кінематики відносяться: механічний рух, поступальний рух, обертальний рух, матеріальна точка, система відліку, траєкторія. До числа основних фізичних величин кінематики матеріальної точки відносяться: час, координата, пройдений шлях, швидкість, прискорення (тангенціальне прискорення, доцентрове прискорення). Основним законом кінематики є рівняння руху (рівняння поступального руху).
Статика – це розділ механіки в якому вивчаються параметри закономірності та причини стану механічної рівноваги тіла. До числа основних понять статики відносяться: механічна рівновага, механічні взаємодії, система сил, рівнодіюча сила. Основними фізичними величинами статики є сила та момент сили. При цьому, до числа основних сил механіки відносяться: сила інерції, гравітаційна сила, сила тяжіння, реакція опори, вага, сила пружності, сила тертя, сила Архімеда. Основним законом статики є умова механічної рівноваги тіла.
Динаміка – це розділ механіки, в якому вивчаються параметри, закономірності та причини стану динамічної рівноваги тіла, а також імпульсно-енергетичні параметри механічного руху тіл. Динаміка, це узагальнюючий розділ механіки, в якому ті знання, які були отриманні в процесі вивчення кінематики та статики, доповнюються новими знаннями і узагальнюються. До числа основних понять динаміки відносяться: динамічна рівновага тіла, гравітація, інерція, інерціальна система відліку. Основними фізичними величинами динаміки є: маса, імпульс, енергія, робота, потужність, коефіцієнт корисної дії (к.к.д.). Основними законами динаміки і механіки загалом є: принцип відносності, три закони Ньютона, закон збереження енергії, закон збереження імпульсу, закон всесвітнього тяжіння та умова динамічної рівноваги тіла.
Електростатика – це розділ електродинаміки, в якому вивчають параметри, властивості і прояви відносно нерухомих електричних зарядів та тих електричних полів, які ці заряди створюють. Основними поняттями електростатики є електричний заряд та електричне поле. Основними фізичними величинами електростатики є електричний заряд, діелектрична проникливість середовища, напруженість електричного поля, потенціал електричного поля, електрична напруга, електрична ємність. Основними законами електростатики є закон збереження електричного заряду, закон Кулона, принцип суперпозиції електричних полів. Базовим приладом електростатики є конденсатор. До числа тих явищ, що є предметом вивчення та пояснення електростатики відносяться: електризація тіл, електростатична індукція, індукційна поляризація діелектриків.
Електродинаміка постійних струмів – це розділ електродинаміки, в якому вивчають параметри, прояви та закономірності постійних електричних струмів. До числа основних понять електродинаміки постійних струмів відносяться: електричний струм, провідник електричного струму, електричне коло. До числа основних фізичних величин електродинаміки постійних струмів відносяться: сила струму, електрична напруга, електричний опір, е.р.с. джерела струму. Основними законами електродинаміки постійних струмів є: закон Ома, два закони Кірхгофа, закон Джоуля-Лєнца. Базовими приладами електродинаміки постійних струмів є резистор та джерело струму.
Звичайно. Процес вивчення всього різноманіття розділів і тем фізики практично не можливо втиснути в рамки строго визначених схем. Наприклад, в межах теми електричний струм в різних середовищах, вивчають загальні характеристики, прояви та застосування електричного струму в металах, електролітах, газах, вакуумі та напівпровідниках. При цьому говорячи про електричний струм в тому чи іншому середовищі, потрібно відповісти на чотири базові запитання:
1.Які заряджені частинки є носіями струму в даному середовищі?
2.Який механізм появи цих частинок?
3.Як змінюється сила струму в процесі зміни електричної напруги.
4.Як дане середовище застосовується в електротехніці?
Крім цього, кожне струмопровідне середовище має свої характерні особливості, які також є предметом вивчення даної теми.
Та як би там не було, а в будь-якому випадку потрібно прагнути до певної уніфікованої систематизації навчального процесу. А ця систематизація полягає в тому, що вивчення того чи іншого розділу, або тієї чи іншої теми, має підпорядковуватись певній, логічно обґрунтованій схемі.
4. Систематизація та уніфікація визначень фізичних термінів.
Не буде перебільшенням сказати, що для студентів фахових коледжів, як власне і для учнів переважної більшості загальноосвітніх шкіл, знати фізику, на 75% означає, знати та розуміти фізичну суть тих термінів (явищ, об’єктів, понять, величин, законів, приладів, тощо) які утворюють термінологічно-теоретичну основу цієї науки. Адже, якщо ви не знаєте суті того, що називається Природою, матерією, речовиною, полем, силою, масою, густиною, температурою, термоелектронною емісією, законом Гука, принципом відносності, ідеальним газом, матеріальною точкою, напруженістю електричного поля, гравітаційною сталою, силою Ампера, амперметром, ампером та ще великою кількістю сотень інших фізичних термінів – то ви не знаєте і не можете знати того, що називається фізикою.
Ситуація ускладнюється фактом того, що в системі вітчизняної загальноосвітньої школи, а відповідно і фахової передвищої освіти, нема жодного офіційно виданого підручника (у всякому разі про наявність такого мені не відомо), в якому б фізика поставала як цілісна система знань. Підручника, в якому б визначення кожного терміну, формулювання кожного закону, пояснення кожного явища, було б підпорядковано певній, уніфікованій та логічно обґрунтованій схемі.
Ілюструючи різноманіття тих формулювань якими визначають один і той же фізичний термін та відсутність бодай якоїсь системності в цих формулюваннях, візьмемо для прикладу термін “сила”. В сучасних навчальних підручниках написано.
1.Зміну стану руху матеріальних тіл, тобто прискорення, викликається силами (“Курс загальної фізики”, Г.А.Зісман)
2. Сила F – це векторна фізична величина що є мірою механічного діяння на тіло з боку інших тіл або полів. (“ Фізика”, В.Ф.Дмітрієва).
3.Сила – це фізична величина яка кількісно характеризує взаємодію.
( “Фізика”, Т.М.Засекіна).
4.Функція координати і швидкості матеріальної точки, яка визначається як похідна від її імпульсу за часом, називається силою: F =dp/dt
(“Загальний курс фізики”, Д.В. Сивухін).
5.Вважаючи тіло матеріальною точкою, логічно за кількісну міру взаємодії матеріальної точки з навколишніми тілами прийняти зміну її імпульсу за одиницю часу, точніше похідну від вектора імпульсу за часом. Цю похідну називають силою, яка діє на дану матеріальну точку (“Загальна фізика”, І.М.Кучерук).
6. Сила – це величина яка характеризує зовнішню дію на тіло.
(”Курс фізики”, П.А.Римкевич).
7.Будь-яку дію одного тіла на інше, що є причиною прискореного руху тіл, називають силою. (“Курс фізики”, Л.С. Жданов).
8.Сила (у фізиці) є мірою взаємодії тіл, частинок, або поля. Сила ( в механіці) є причина прискорення тіл або частинок тіла (“Фізика”, Ю.А. Соколович).
9.Величину, що чисельно дорівнює добутку маси даного тіла m і його прискорення а, називають силою яка діє на дане тіло: F = ma
(“Фізика”, С.У.Гончаренко).
10.Сила F – векторна фізична величина, яка є мірою дії одного тіла на інше (мірою взаємодії). Одиниця сили в СІ – ньютон: [F]=1Н. (“Фізика”, В.Г.Бар’яхтар, С.О.Довгий).
11. Сила – це векторна фізична величина, що характеризує дію, яка спричиняє зміну стану руху тіла. … Якщо з цього виразу (а=F/m) визначити силу F=ma, то одержимо другий закон динаміки. (“Фізика”, Коршак Є.В. та ін.)
12.Сила, що діє на тіло, визначається добутком маси тіла і його прискорення, наданого цією силою. Формулу, що виражає другий закон Ньютона, слід записувати у такому вигляді: F=ma. Із цієї формули можна отримати вираз для прискорення руху тіла: a=F/m. (“Фізика”. В.Д.Сиротюк)
І даний перелік безсистемних, зазвичай не повних і таких, що часто суперечать фізичній суті того що визначається, можна продовжити. Чого вартий лише факт того, що в наших підручниках, формулу F=ma, часто-густо трактують не як визначальне рівняння сили, а як математичне формулювання другого закону Ньютона, або як те та інше одночасно. Я вже мовчу про визначення інших, більш складних фізичних термінів.
Ясно, що подібне різноманіття формулювань безумовно ускладнює як процес викладання фізики так і процес її вивчення. Крім цього факт відсутності будь-якої уніфікованості та системності цих формулювань, спонукає студента не до усвідомлення суті відповідного визначення, а до його банального зазубрювання.
Потрібно зауважити, що говорячи про системність та уніфікованість визначень, маю на увазі не те, що в різних підручниках один і той же термін повинен визначатись абсолютно однаковими словами. Мова йде лише про те, що визначення будь-якого фізичного терміну має підпорядковуватись певній, загально прийнятій та логічно обґрунтованій схемі.
Як на мене, система уніфікованих визначень фізичних термінів має ґрунтуватися на виконанні двох базових вимог:
1. Визначаючи той чи інший термін, потрібно чітко вказати до якої термінологічної групи цей термін належить. Звичайно, подібних термінологічних груп не мало. Однак, коло найчисельніших з них є досить обмеженим:
– фізичні явища (процеси, події, рухи, ефекти, тощо);
– фізичні величини;
– одиниці вимірювання фізичних величин;
– фізичні закони;
– фізичні прилади.
Наприклад. Довжина, маса, енергія, робота, сила, імпульс, сила струму, густина, час, площа, температура, напруженість електричного поля, період коливань, питома теплоємність, питомий опір, коефіцієнт поверхневого натягу… – це фізичні величини. Механічний рух, тепловий рух, дифузія, осмос, пароутворення, горіння, термоелектронна емісія, фотоефект, ефект Комптона, дифракція, поляризація, фотосинтез, радіоактивність… – це фізичні явища. Закон всесвітнього тяжіння, закони Ньютона, принцип відносності, умова рівноваги тіла, рівняння руху, рівняння теплового балансу, перше начало термодинаміки, принцип суперпозиції полів… – це фізичні закони. Амперметр, вольтметр, реостат, електродвигун, дифракційна решітка, лінза, котушка індуктивності, термометр, секундомір, телевізор… – це прилади. Метр, секунда, ньютон, паскаль, джоуль, ампер, радіан, моль, градус Цельсія… – це одиниці вимірювання фізичних величин.
Ясно, що все різноманіття фізичних термінів не можливо втиснути в рамки вище згаданих термінологічних груп. Скажімо, механіка – це розділ фізики; ідеальний газ – це спрощена (ідеалізована) модель реального газу; гравітаційна стала – це фізична стала; електрон – це елементарна частинка; пружність – це властивість тіла і т.д.
Крім цього, в фізиці деякі терміни мають декілька значень. Наприклад, терміном “робота” позначають як певну фізичну величину так і певну подію. Терміном “час” позначають як певну фізичну величину так і певне фундаментальне поняття. Термін “електричний заряд” позначають як певну фізичну сутність так і ту фізичну величину яка цю сутність характеризує.
Та якби там не було, а визначаючи той чи інший термін, перш за все потрібно вказати до якої класифікаційної групи він належить. Ця приналежність не лише певним чином класифікує даний термін, а й визначає подальший обсяг інформації про нього. Власне про це і стверджується в другому пункті тієї схеми яка призвана певним чином систематизувати все різноманіття фізичних термінів та уніфікувати їх визначення.
2. Визначаючи той чи інший термін, потрібно дотримуватись певного плану відповіді, який визначається приналежністю даного терміну до тієї чи іншої термінологічної групи. При цьому, мінімально необхідний обсяг тієї інформації, яку потрібно надати при визначенні того чи іншого фізичного терміну має випливати із розуміння його (терміну) фізичної суті. А виходячи з цієї суті:
Про фізичну величину потрібно сказати наступне:
1) що характеризує ця величина;
2) якою буквою вона позначається;
3) яке визначальне рівняння величини;
4) в яких одиницях вона вимірюється.
Наприклад:
Сила – це фізична величина, яка є мірою взаємодії тіл (фізичних об’єктів) і яка дорівнює добутку маси тіла на величину того прискорення, яке отримує це тіло під дією даної сили.
Позначається: F
Визначальне рівняння: F = ma
Одиниця вимірювання: [F] = кг∙м/с2 = Н, (ньютон)
Сила інерції – це сила, поява якої обумовлена прискореним рухом тіла і яка завжди протидіє появі та зростанню цього прискорення.
Позначається: F
Визначальне рівняння: Fi = – ma
Одиниця вимірювання: [Fі] = H, (ньютон)
Час – це фізична величина, яка характеризує тривалість подій (явищ, процесів, рухів, тощо) і яка дорівнює цій тривалості.
Позначається: t
Визначальне рівняння: нема, нема тому, що час, довжина та маса – це базові фізичні величини, одиниці вимірювання яких, за домовленістю, вибрані в якості основних.
Одиниця вимірювання: [t] = с, (секунда).
Жорсткість тіла – це фізична величина, яка характеризує пружні властивості даного тіла і яка дорівнює відношенню тієї сили, що деформує тіло, до величини отриманої при цьому абсолютної деформації тіла.
Позначається: k
Визначальне рівняння: k = F/ΔƖ
Одиниця вимірювання: [k] = Н/м, (ньютон на метр).
Температура (перше формулювання) – це фізична величина, яка характеризує ступінь нагрітості тіла, виміряну термометром за температурною шкалою Цельсія.
Позначається: t
Визначальне рівняння: нема
Одиниця вимірювання: [t] = 0C, (градус Цельсія)
Температура (друге формулювання) – це фізична величина, яка характеризує середню кінетичну енергію теплового руху молекул речовини (Ek) виміряну не в джоулях, а в кельвінах.
Позначається: T
Визначальне рівняння: T = Ek/(3/2)k, де k=1,38 ∙10-23Дж/К – стала Больцмана.
Одиниця вимірювання: [T] = K, (кельвін).
Про одиницю вимірювання фізичної величини потрібно сказати:
1) одиницею вимірювання якої величини вона є;
2) чому дорівнює ця одиниця вимірювання.
Наприклад. Ньютон – це одиниця вимірювання сили, яка дорівнює такій силі, яка тілу масою 1 кг надає прискорення 1 м/с2, тобто: Н = кг∙м/с2. Метр – це одиниця вимірювання довжини, яка в точності дорівнює довжині Міжнародного еталону метра, який в свою чергу дорівнює довжині 1 650 763,73 хвиль того випромінювання, яке відповідає переходу між енергетичними рівнями 2Р10 та 5d5, атома Kr86. Кілограм – це одиниця вимірювання маси, яка в точності дорівнює масі Міжнародного еталону кілограма, який в свою чергу приблизно дорівнює масі одного літра (1дм3) дистильованої води взятої при температурі 15ºС. Атомна одиниця маси – це позасистемна одиниця вимірювання маси, яка дорівнює 1/12 маси атома карбону: а.о.м. = m0(C612) =1,66∙10-27кг. Джоуль – це одиниця вимірювання енергії (роботи), яка дорівнює тій енергії яку потрібно витратити на те, щоб під дією сили в один ньютон тіло перемістилось на відстань один метр, тобто: Дж = Н∙м = кг∙м2/с2. Електрон-вольт – це позасистемна одиниця вимірювання енергії, яка дорівнює тій роботі, яку виконують електричні сили, переміщуючи елементарний заряд (електрон) між двома точками електричного поля, різниця потенціалів між якими один вольт: еВ = 1,6∙10-19Дж. Вольт – це одиниця вимірювання електричної напруги (потенціалу електричного поля, різниці потенціалів), яка дорівнює такій електричній напрузі при якій переміщення заряду в один кулон, супроводжується виконанням роботи в один джоуль, тобто: В = Дж/Кл.
Про фізичне явище потрібно сказати наступне:
1) пояснити фізичну суть явища;
2) вказати прояви та застосування даного явища (за необхідності).
Відразу ж зауважимо, що стисло визначаючи те чи інше явище, зазвичай вказують лише на фізичну суть цього явища. При цьому інформація про прояви та застосування відповідного явища, надається в процесі його більш детального вивчення. Зауважимо також, що різноманіття фізичних явищ таке велике, що визначаючи те чи інше явище, зовсім не обов’язково застосовувати термін «явище». Адже терміни рух, процес, подія, ефект, тощо, по суті є певними синонімами терміну явище.
Наприклад. Дифузія це явище, суть якого полягає в тому, що різнорідні молекули середовища в процесі свого теплового (хаотичного) руху, перемішуються. Або, дифузія – це процес перемішування різнорідних молекул середовища, причиною якого є тепловий (хаотичний) рух цих молекул.
Пароутворення – це такий процес, який відбувається з поглинанням енергії і супроводжується переходом речовини з рідкого стану в газоподібний. Розрізняють дві різновидності пароутворення: випаровування та кипіння.
Випаровування – це таке пароутворення, яке відбувається тільки з вільної поверхні рідини. Випаровування відбувається при будь-якій температурі рідини. При цьому інтенсивність випаровування залежить від температур: з підвищенням температури ця інтенсивність зростає і навпаки.
Інтерференція світла – це явище, суть якого полягає в тому, що світлові хвилі накладаючись одна на одну можуть як підсилюватись, так і послаблюватись. Результатом інтерференції світлових хвиль, може бути кольорова картинка, яку називають інтерференційною, або інтерференційним спектром. Але для того, щоб інтерференційна картинка була стійкою і такою, яка сприймається зоровими відчуттями людини, необхідно щоб інтерферували (накладались) так звані когерентні (узгоджені) хвилі.
Про прилад потрібно сказати наступне:
1) призначення приладу;
2) будова приладу;
3) принцип дії приладу.
Наприклад. Конденсатор – це прилад, який дозволяє накопичувати та зберігати електричні заряди (електричну енергію). Конденсатор представляє собою систему двох близько розташованих струмопровідних поверхонь (обкладинок конденсатора) розділених тонким шаром діелектрика. Принцип дії цієї системи полягає в наступному. При подачі зовнішньої напруги, на розділених діелектриком обкладинках конденсатора накопичуються різнойменні заряди (конденсатор заряджається). При від’єднанні конденсатора від джерела зовнішньої напруги, накопичені на його обкладинках заряди залишаються. Залишаються тому, що різнойменні заряди притягуються.
Амперметр – це прилад, який вимірює силу струму в електричному колі. Будова: постійний магніт, струмопровідна котушка, механічна пружина, стрілка приладу. Принцип дії: При появі в котушці приладу електричного струму, на її бічні сторони починають діяти дві рівні за величиною і протилежні за напрямком сили Ампера. При цьому котушка, а разом з нею і стрілка приладу відхиляються на певний кут, величина якого пропорційна силі струму
Індукційний генератор – це прилад, в якому явище електромагнітної індукції застосовують для перетворення механічної роботи в енергію електричного струму. Індукційний генератор представляє собою сукупність трьох базових деталей: індуктора (постійний магніт), якоря (струмопровідна рамка з феромагнітним осердям) та системи механічного приводу. Принцип дії індукційного генератора полягає в наступному. Індуктор створює постійне магнітне поле, в якому знаходиться струмопровідна рамка якоря. В процесі примусового обертання рамки, магнітний потік що її пронизує, змінюється. При цьому, згідно з законом електромагнітної індукції, в рамці виникає індукційна е.р.с., яка створює відповідну електричну напругу, яка в свою чергу (за умови замкнутості електричного кола) створює відповідний електричний струм.
Ясно, що далеко не в кожному випадку доречно пояснювати загальний устрій та принцип дії того чи іншого приладу. Однак в переважній більшості випадків, говорячи про той чи інший прилад, потрібно сказати про його призначення, будову та принцип дії. При цьому, вивчаючи фізику нема ні сенсу, ні потреби заглиблюватись в деталі будови та деталі принципу дії приладу. Адже завдання фізики не в тому, щоб підготувати спеціаліста з виготовлення та ремонту певного приладу, наприклад електродвигуна, а в тому щоб гранично стисло та спрощено пояснити його загальний устрій і принцип дії.
Про фізичний закон потрібно сказати наступне:
1) сформулювати закон словами;
2) записати відповідну формулу.
Наприклад. Принцип відносності (перше формулювання) – це закон, в якому стверджується: Ніякими експериментами, які проводяться в середині закритої ізольованої кабіни, не можливо встановити стоїть ця кабіна (v=0) чи рівномірно рухається (v = const). Не можливо тому, що всі фізичні процеси які відбуваються в кабіні що стоїть і в кабіні що рівномірно рухається, відбуваються абсолютно однаково.
Принцип відносності (друге формулювання) – це закон, в якому стверджується: У всіх інерціальних системах відліку, тобто таких системах де виконується перший закон Ньютона (закон інерції), всі фізичні процеси відбуваються абсолютно однаково
Перший закон Ньютона – це закон, в якому стверджується: Будь-яке тіло буде знаходитись в стані механічного спокою (v=0), або в стані прямолінійного рівномірного руху (v = const) до тих пір, поки на нього не подіє зовнішня сила, яка і змусить тіло змінити цей стан.
Другий закон Ньютона – це закон, в якому стверджується: Під дією зовнішньої сили F, тіло масою m отримує прискорення а, величина якого прямо пропорційна діючій на тіло силі і обернено пропорційна його масі, тобто F → a = F/m
Третій закон Ньютона – це закон, в якому стверджується: Діюча на тіло сила F завжди породжує рівну їй за величиною і протилежну за напрямком протидіючу силу F’, тобто F → F’ = – F .
Закон електромагнітної індукції – це закон, в якому стверджується: При будь якій зміні того магнітного потоку що пронизує струмопровідний контур, в цьому контурі виникає (індуцирується) е.р.с. індукції (е.р.с. → напруга → струм), величина якої залежить від числа витків в контурі (N) та швидкості зміни магнітного потоку (dФ/dt). Іншими словами: якщо Ф = ƒ(t) то індуцирується Ɛін = – N(dФ/dt) → Uін = Ɛін → Іін = Uін/Rін .
Знак “-“ вказує на те, що індукційний струм має такий напрям при якому його магнітна дія завжди протидіє причині появи цього струму, тобто протидіє зміні магнітного потоку (правило Лєнца). По суті знак “-“ вказує на те, що індукційний струм не можливо отримати без відповідних енергетичних затрат. (закон збереження енергії).
Завершуючи розмову про систематизацію та уніфікацію визначень фізичних термінів, наведемо приклади визначень тих термінів які не входять до вище згаданих термінологічних груп, однак є такими, що підпорядковані загально прийнятій схемі.
Механіка (ньютонівська механіка) – це розділ фізики, в якому вивчають параметри, закономірності та причини механічного руху тіл в усіх його проявах, за умови, що швидкість цього руху значно менша за швидкість світла (300 000 км/с).
Матеріальна точка, це така умовна точка якою теоретично замінюють певне реальне тіло, в ситуаціях коли розмірами, формою та внутрішнім устроєм цього тіла можна знехтувати. Матеріальна точка зберігає лише одну динамічну характеристику реального тіла – його масу.
Система відліку – це взаємо пов’язана сукупність системи координат та вимірювача часу, яка застосовується для того щоб кількісно описати механічний рух матеріальної точки ( тіла) в цій системі.
Інерція – це універсальна властивість тіла (речовинного об’єкту), яка полягає в здатності цього тіла протидіє будь-якій зміні його швидкості. Кількісною мірою інерції є маса.
Гравітаційна стала (G = 6,67∙10-11H∙м2/кг2) – це постійна величина, значення якої визначається експериментально і яка чисельно дорівнює тій гравітаційній силі з якою взаємодіють дві матеріальні точки, масою по одному кілограму кожна, будучи розташованими на відстані один метр. Іншими словами: якщо m1 = m2 = 1 кг; r = 1 м, то Fгр =6,67∙10-11 Н.
Поле – це такий матеріальний об’єкт, який не складається з певних частинок і не має маси спокою. Поле представляє собою певне силове збурення простору, яке характеризується здатністю певним чином діяти на інші матеріальні об’єкти. Зокрема: гравітаційне поле – діє на маси, електричне поле – діє на електричні заряди; магнітне поле – діє на електричні струми (заряди що рухаються) .
Електричне поле – це таке поле, тобто таке силове збурення простору, яке створюється електричними зарядами і діє на електричні заряди.
Буде не зайвим ще раз наголосити: системний підхід до визначення фізичних термінів полягає не в тому, щоб в усіх підручниках одні і ті ж терміни визначались однаковими словами. Ця систематизація полягає в тому, що визначаючи той чи інший термін потрібно:
1) вказати до якої класифікаційної групи належить даний термін;
2) надати ту інформацію про цей термін, обсяг та порядок якої визначаються його класифікаційною приналежністю та випливає з фізичної суті відповідного терміну.
5.Широке застосування сили інерції та умови динамічної рівноваги тіла
Незамінно важливою складовою систематизації процесу вивчення фізики-астрономії є введення в цей процес сили інерції. Адже без розуміння та застосування сили інерції, практично не можливо притомним чином пояснити переважну більшість тих подій які відбуваються у Всесвіті. Не можливо пояснити чому наша Галактика та Сонячна система мають дископодібну форму? Чому під дією сили тяжіння Земля не падає на Сонце, а Місяць не падає на Землю? Чому під дією сили тяжіння важкі і легкі тіла падають з однаковим прискоренням? Чому в кабіні штучного супутника Землі, тіла перебувають в стані невагомості і що представляє собою цей стан? Чому в процесі вертикально прискореного руху системи опора-тіло, вага тіла в залежності від величини та напрямку прискорення може бути різною? Чим сила тяжіння (Fт=mg) відрізняється від сили гравітаційної взаємодії (Fгр= GMm/R2) і чому в загальному випадку сила тяжіння не проходить через центр маси Землі? Чому в північній півкулі океанічні течії рухаються за годинниковою стрілкою, а в південній – проти годинникової стрілки? Чому океанічні припливи та відпливи відбуваються двічі на добу? Чому космічні ракети доцільно запускати з при екваторіальних частин Землі? Чому після припинення дії зовнішньої сили, тіло рухається за інерцією? І таких “Чому?” – незліченна кількість.
Понад три століття тому, геніальний Ісаак Ньютон розповів цивілізованому світу про властивості та прояви тієї “вродженої сили” яку прийнято називати силою інерції. Минуло більше століття після того, як не менш геніальний Альберт Ейнштейн, пояснив фізичну суть сили інерції та безумовно довів, що ця сила така ж реальна і така ж важлива як і сила гравітаційних взаємодій. І тим не менше, в вітчизняних підручниках з фізики, від видання до видання, від покоління до покоління, переповідають нікчемну байку про те, що сила інерції це якась незрозуміла, надумана, віртуальна сила, якої в реальності не існує і про яку не варто й згадувати. І це при тому, що вся “не реальність”, “надуманість”, “віртуальність” сили інерції, полягає лише в одному – в нашому суб’єктивному, примітивно-спрощеному розумінні того, що називається простором. В уявленнях про те, що простір – це така собі безкінечна, безструктурна пустота, яка існувала і буде існувати вічно, і в якій знаходиться певна сукупність матеріальних об’єктів та відбуваються певні події.
Об’єктивний же аналіз незліченної кількості фактів безумовно доводить, що простір – це надзвичайно складний фізичний об’єкт, властивості та параметри якого певним чино залежать від тих матеріальних об’єктів які знаходяться в цьому просторі, та тих подій (рухів) які відбуваються в ньому. І не вірити цим фактам, це все рівно, ніби заперечувати факт існування світла та тих електромагнітних хвиль завдяки яким існує сучасне радіо, телебачення, мобільний зв’язок, інтернет та вся сукупність того, що і утворює сучасний цивілізований світ. Бо подобається нам чи не подобається, розуміємо ми чи не розуміємо, а все те що називається радіохвилями, видимим світлом, інфрачервоним, ультрафіолетовим, рентгенівським та гамма випромінюванням, є певними коливаннями того, що називається простором. Бо подобається нам чи не подобається, розуміємо ми чи не розуміємо, а фактом є те, що простір, час, матерія та рух (події) – це частини єдиного цілого, в якому все взаємопов’язано та взаємообумовлено. В якому наявні у просторі-часі матеріальні об’єкти та ті події які відбуваються з ними, певним чином впливають на параметри цього самого простору-часу. І одним з фундаментальних проявів цього впливу є сила інерції. Сила, яку можна представити як певну форму індукційного тертя, що виникає між просторим-часом та тими матеріальними об’єктами, які прискорено рухається в цьому просторі-часі. При цьому величина цієї сили пропорційна масі об’єкту та величині його прискорення, а напрям – протилежний напрямку прискорення. Іншими словами:
Сила інерції – це та сила, поява якої обумовлена прискореним рухом
тіла і яка завжди протидіє появі та зростанню цього прискорення.
Позначається: Fі
Визначальне рівняння: Fі = – ma
Одиниця вимірювання: [Fі] = Н.
Мал.1. Якщо тіло рухається з прискоренням, то на нього неминуче діє певна сила інерції.
Потрібно зауважити, що одним з малоприємних наслідків намагань не згадувати про “неіснуючу” силу інерції, є факт того, що певні прояви цієї сили часто називають то відцентровою силою, то бічною силою, то силою перевантаження, то силою Коріоліса, то просто тією безпричинною силою, яку не називають взагалі. Але правда життя полягає в тому, що всі ці бічні, перевантажувальні, відцентрові та їм подібні безпричинні сили, є проявами однієї і тієї ж сили – сили інерції. Сили, поява якої обумовлена прискореним рухом тіла і яка завжди протидіє появі та зростанню цього прискорення.
Ілюструючи властивості та прояви сили інерції, розглянемо одне загально відоме явище, пояснення якого ви не знайдете в наших підручниках з фізики. Чи задумувались ви над тим, чому тіла різної маси падають однаково швидко? Адже на більш масивне тіло діє більша сила тяжіння, яка очевидно мала б надавати йому більшої швидкості падіння. І тим не менше, важкий камінь і легка пісчинка падають однаково швидко, а точніше – з однаковим прискоренням. Даний факт можна пояснити лише на основі розуміння фізичної суті сили інерції.
Дійсно. Пояснюючи факт того, що за відсутності (не суттєвості) опору повітря, всі земні тіла падають з однаковим прискоренням (прискоренням вільного падіння g), можна сказати наступне. На будь-яке тіло діє певна сила тяжіння (мал.2). При цьому, на важке тіло, діє велика сила тяжіння (Fт = Mg), а на легке – відповідно мала (Fт = mg). В процесі того, як під дією сили тяжіння (Fт = mg) тіло набуває відповідного прискорення (а=Fт/m=mg/m=g), на нього неминуче діятиме відповідна протидіюча сила – сила інерції (Fi= -ma= -mg). При цьому, на важке тіло діятиме велика сина інерції (Fі = – Mg), а на легке – мала сила інерції (Fі = -mg). Під дією цих рівних за величиною і протилежних за напрямком сил (сили тяжіння та сили інерції) будь-яке вільно падаюче тіло і рухається з певним постійним прискоренням – прискоренням вільного падіння.
Мал.2. Важкі і легкі тіла падають з однаковим прискоренням тому, що в процесі вільного падіння, діючі на них сили тяжіння динамічно зрівноважуються відповідними силами інерції.
Ви можете запитати: “А як бути з умовою механічної рівноваги тіла, тобто з законом в якому говориться про те, що коли діючі та тіло зовнішні сили зрівноважують одна одну, то тіло знаходиться в стані спокою (v=0), або прямолінійного рівномірного руху (v=const)?” Відповідаючи на це слушне запитання, можна сказати наступне.
Дійсно. В умові механічної рівноваги тіла стверджується: якщо векторна сума діючих на тіло зовнішніх сил дорівнює нулю, то тіло буде знаходитись в стані механічної рівноваги. Іншими словами: якщо ΣF=0, то v=0 або v=const. Аналізуючи дане твердження зверніть увагу на те, що в ньому говориться про векторну суму зовнішніх сил, тобто звичайних сил взаємодії: сила тяжіння, сила тертя, сила пружності, сила Архімеда, реакція опори, сила тяги, тощо. В нашому ж випадку, ми маємо справу з силою інерції, тобто силою яка не є зовнішньою. З силою, поява якої обумовлена не взаємодією тіла з тими чи іншими речовинним об’єктами, а самим фактом прискореного руху тіла (фактом взаємодії тіла з простором). Тому, коли ми стверджуємо що в процесі вільного падіння тіла, встановлюється рівновага між силою тяжіння і силою інерції, то маємо на увазі так звану динамічну рівновагу. Рівновагу, яка передбачає рух тіла не з постійною швидкістю (v=const), а з постійним прискоренням (а=const).
Динамічною рівновагою називають такий механічний стан тіла, при якому воно, під дією зовнішніх сил та сили інерції, знаходиться в стані рівноприскореного руху (а=const).
Потрібно зауважити, що ті задачі, в яких тіло під дією певної системи сил рухається з постійним прискоренням є задачами динаміки. Однак, алгоритм рішення цих динамічних задач практично не відрізняється від алгоритму рішення задач статики. В основі цього рішення лежить твердження (закон) яке називається умовою динамічної рівноваги тіла. Тіло (матеріальна точка) буде знаходитись в стані динамічної рівноваги (а =const) тоді і тільки тоді, коли векторна сума діючих на нього зовнішніх сил та сили інерції дорівнює нулю. Іншими словами :
якщо Σ F + Fi = 0, то а=const, або
якщо а=const, то Σ F + Fi = 0.
Таким чином, введення в програму загальноосвітньої школи, натепер в ній відсутніх понять “сила інерції”, “динамічна рівновага тіла” та “умови динамічної рівноваги”, дозволяє не лише елементарно просто та безумовно науково пояснити величезну кількість явищ, а й запровадити універсальний алгоритм розв’язування задач статики та динаміки.
Втім, питання про силу інерції та про її визначальну роль в процесі пізнання Природи, таке глобальне, що потребує окремого висвітлення. Цьому висвітленню присвячена велика авторська стаття “Сила інерції, як визначальна сила Всесвіту”. (Сайт fizika.dp.ua , розділ: “Фізика як…”, стаття: “Сила інерції”).
6.Застосування узагальнюючих тематичних повторень.
Важливим елементом систематизації навчального процесу є широке застосування узагальнюючих повторень. Фактично, майже кожна більш-менш значима тема і кожний розділ фізики мають закінчуватись відповідним узагальнюючим повторенням. Мета такого повторення полягає в тому, щоб із всього різноманіття попередньо отриманої інформації, виділити основну і представити її у вигляді гранично стислої системи знань.
Зазвичай узагальнюючі повторення представляють у вигляді відповідної узагальнюючої таблиці. Таблиці, яка з одного боку є певним опорним конспектом, а з іншого – чітко структурованою сукупністю базових знань теми. А оскільки вивчення більшості тем підпорядковане схемі: основні поняття – основні фізичні величини – основні закони – основні прилади (за потреби), то і відповідні узагальнюючі таблиці є певним відображенням цієї схеми. Наприклад:
Розділ: Механіка (узагальнююче повторення).
| Основні поняття | Основні величини | Основні закони |
| · Кінематика | ||
| механічний рух
поступальний рух обертальний рух матеріальна точка система відліку траєкторія |
час t (c)
координата x=lx (м) пройдений шлях s=Δx (м) швидкість v=Δx/Δt (м/с) прискорення a=Δv/Δt (м/с2) |
рівняння руху:
x = x0 + v0t + (a/2)t2 |
| · Статика | ||
| механічна рівновага
рівнодіюча сила |
сила Fi = ma (Н)
основні сили механіки: сила інерції Fi = -ma сила тяжіння Fт = mg сила гравітаційної взаємодії Fгр= Gm1m2/ℓ2 реакція опори N вага P = -N сила пружності Fпр = k(Δℓ) сила тертя Fтер = µN сила Архімеда FA= ρVg |
умова механічної
рівноваги: якщо v=0, то ∑F=0 |
| · Динаміка | ||
| інерція
гравітація інерціальна система відліку динамічна рівновага |
маса m (кг)
імпульс р = mv (кг∙м/с) енергія E (Дж) робота А = ΔЕ (Дж) потужність P=A/t (Вт) к.к.д. η = (Акор/Азаг)100% |
принцип відносності
1 закон Ньютона 2 закон Ньютона 3 закон Ньютона закон збереж. енергії закон збер. імпульсу умова динамічної рівноваги |
*) На жаль, формат сайту та мої скромні навички в царині інформаційних технологій, не дозволяють відтворити відповідні узагальнюючі таблиці в прийнятному вигляді, а особливо в тих випадках коли складовими частинами цих таблиць є певні графічні коментарі, наприклад умовні зображення полів. Тому обмежуся тільки назвами тих тем, узагальнюючі повторення яких в оригінальному варіанті статті супроводжуються відповідною узагальнюючою таблицею.
Тема. Електростатика (узагальнююче повторення)
Тема. Електродинаміка постійних струмів (узагальнююче повторення)
Тема. Електродинаміка магнітних явищ (узагальнююче повторення)
Втім, вивчення далеко не кожної теми підпорядковується схемі: основні поняття – основні фізичні величини – основні закони – основні прилади. Наприклад, говорячи про електричний струм в тому чи іншому середовищі, потрібно відповісти на чотири базові запитання:
1.Які заряджені частинки є носіями струму в даному середовищі?
2.Який механізм появи цих частинок?
3.Як змінюється сила струму в процесі зміни електричної напруги.
4.Як дане середовище застосовується в електротехніці?
Зважаючи на ці обставини, узагальнююча таблиця теми «Електричний струм в різних середовищах» має відповідну структуру:
Тема. Електричний струм в різних середовищах (узагальнююче повторення)
Потрібно зауважити, що певною формою узагальнюючого повторення може бути і вивчення нового матеріалу. Наприклад, вивчення теми «Основи теорії електромагнітного поля», по суті є узагальнюючим повторенням розділу «Електродинаміка». Адже основні твердження теорії електромагнітного поля (теорії Максвела), є певним концентрованим вираженням загальних властивостей того, що називається електричними та магнітними полями та тих раніше вивчених законів, які називаються законом Кулона, законом Ампера та законом електромагнітної індукції. А це означає, що вивчення теми «Основи теорії електромагнітного поля» поєднується з заповненням відповідної узагальнюючої таблиці:
Тема. Основні положення теорії електромагнітного поля.
7.Застосування узагальнюючих порівняльних таблиць.
Ще одним важливим засобом систематизації знань є застосування узагальнюючих порівняльних таблиць. Узагальнююча порівняльна таблиця представляє собою стисле (табличне) відображення певної сукупності інформації, яка стосується різних тем та різних розділів фізики. Такі таблиці не лише сприяють систематизації знань за декількома суміжними темами (розділами), а й наочно демонструють глибинні зв’язки між різними явищами та об’єктами. Крім цього, узагальнюючі порівняльні таблиці нагадують студентам факт того, що Природа – це єдиний цілісний організм, в якому все взаємопов’язано і взаємообумовлено. Загальну структуру порівняльних таблиць ілюструють наступні приклади.
Порівняльна таблиця параметрів кінематики поступального та обертального руху.
| Параметри та закони
поступального руху |
Параметри та закони
обертального руху |
Взаємопов’язаність
цих параметрів |
| час t | час t | t=t |
| координата x=ℓ | кутова φ=ℓ/R
координата |
ℓ=φR |
| пройдений s=∆x
шлях |
кут ∆φ=s/R
повороту |
s=∆φR |
| швидкість v=∆x/∆t | кутова ω=∆φ/∆t
швидкість |
v=ωR |
| прискорення a=∆v/∆t | кутове ε=∆ω/∆t
прискорення |
a=εR |
| доцентрове aд =v2/R
прискорення |
_ | ад =ω2R |
| рівняння поступального
руху x = x0 + v0t + (a/2)t2 |
рівняння обертального
руху φ = φ0 + ω0t +(ε/2)t2 |
Вивчаючи механіку, важко не звернути увагу на очевидну симетричність тих величин і тих законів які фігурують в механіці поступального та механіці обертального руху. Цю симетричність ілюструє наступна порівняльна таблиця.
| Поступальний рух | Обертальний рух |
| Швидкість v=Δx/Δt | Кутова швидкість ω=Δφ/Δt |
| Прискорення a=Δv/Δt | Кутове прискорення ɛ=Δω/Δt |
| Сила F=ma | Момент сили M=Fd |
| Маса m | Момент інерції J=∑miri2 |
| Імпульс p=mv | Момент імпульсу L=Jω |
| Кінетична енергія Ek=mv2/2 | Кінетична енергія Ek=Jω2/2 |
| Рівняння руху x=x0+v0t+at2/2 | Рівняння руху φ=φ0+ω0t+ɛt2/2 |
| Умова рівноваги ∑ F=0 | Умова рівноваги ∑ M=0 |
| Закон збереження імпульсу
∑mv=const |
Закон збереження моменту імпульсу
∑Jω=const |
Порівняльна таблиця основних характеристик базових приладів електродинаміки: резистор, конденсатор, котушка індуктивності.
| Прилад | Основна характеристика | Енергетичні
параметри |
|
| Визначальне рівняння | Від чого залежить | ||
| Резистор | R = U/I (Ом) | R = ρℓ/S | Q = I2Rt |
| Конденсатор | C = q/U (Ф) | C = εε0S/d | Wел = CU2/2 |
| Котушка | L = Ф/І (Гн) | L = μμ0N2S/ℓ | Wмаг= LI2/2 |
Порівняльна таблиця гравітаційних, електростатичних та магнітних взаємодій.
Не формат
Порівняльна таблиця властивостей полів та речовин.
| Властивості електричних полів | Властивості речовинних об’єктів |
| · 1. Електричні поля і речовинні об’єкти так чи
· інакше проявляють себе і тому є матеріальними. · 2. Електричні поля та речовинні об’єкти є · взаємопов’язаними чистинами єдиного цілого – Природи. |
|
| 3. Електричні поля не мають певного внутрішнього устрою, тобто не складаються з тих чи інших більш простих елементів. | Речовинні об’єкти мають певний внутрішній устрій, тобто є такими які складаються з певних більш простих структурних одиниць: молекул, атомів, іонів, тощо. |
| 4. Електричні поля характеризуються неперервністю. Це означає, що вони не складаються з тих чи інших дискретних (обособлених) частинок і що їх властивості якщо і змінюються то плавно неперервним чином. | Речовинні об’єкти характеризуються дискретністю. Це означає, що вони складаються з певних обособлених частинок, кожна з яких є згустком певних властивостей. |
| 5. Електричні поля не обмежені в просторі. Це означає, що створене зарядом поле, в тій чи іншій мірі проявляється в усіх точках навколишнього середовища і що тому поля не мають певного об’єму, форми, розмірів, тощо. | Речовинні об’єкти обмежені в просторі. Це означає, що характеризуючи той чи інший речовинний об’єкт, можна говорити про його об’єм, форму, розміри, площу поперечного перерізу, тощо. |
| 6. Електричні поля взаємно проникливі і такі що діють незалежно одне від одного. Це означає, що в одній і тій же точці простору, одночасно може знаходитись безліч полів, які діють незалежно одне від одного і не заважаючи одне одному. | Речовинні об’єкти взаємно не проникливі і такі що заважають один одному. Це означає, що дві дискретні частинки речовини не можуть одночасно знаходитись в одній і тій же точці простору і що в цьому сенсі речовини впливають одна на одну і одна одній заважають. |
8.Ведення тематичного словника фізичних термінів.
Ми вже наголошували на тому, що для студентів фахових коледжів, як власне і для учнів переважної більшості загальноосвітніх шкіл, знати фізику, на 75% означає, знати та розуміти фізичну суть тих термінів (явищ, об’єктів, понять, величин, законів, приладів, тощо) які утворюють термінологічно-теоретичну основу цієї науки. В такій ситуації надзвичайно важливою складовою навчального процесу є так званий словник фізичних термінів. Цей словник представляє собою окремий зошит, в якому студент (учень) після кожного заняття занотовує визначення тих термінів, які вивчаються на відповідному занятті. Занотовує не в алфавітному порядку, а певними тематичними групами: кінематика, статика, динаміка, основи молекулярно-кінетичної теорії і т.д.
Ведення словника фізичних термінів є корисним в багатьох аспектах :
– сприяє певній систематизації знань;
– сприяє кращому засвоєнню цих знань;
– сприяє кращій підготовці до різноманітних опитувань;
– є постійною складовою поточного домашнього завдання та елементом систематичної самостійної роботи студента.
Загальні уявлення про устрій та зміст словника фізичних термінів, можна отримати з його наступного фрагменту.
ТЕМА 1.1. Кінематика
Кінематика – це розділ механіки, в якому вивчають параметри та закономірності механічного руху тіл, без врахування їх мас і діючих на них сил. Іншими словами, в кінематиці вивчають параметри та закономірності механічного руху тіл і не вивчають причини цього руху.
Основні поняття кінематики.
Механічний рух – це такий рух (процес), при якому тіло як єдине ціле (або певні цілісні фрагменти тіла) переміщується відносно інших тіл. Однією з різновидностей механічного руху є механічний спокій, тобто такий рух, швидкість якого дорівнює нулю. По суті однією з різновидностей механічного руху тіла є його механічна деформація.
Поступальний рух – це такий рух, при якому будь-яка приналежна тілу пряма залишається паралельною сама собі.
Обертальний рух – це такий рух, при якому всі точки тіла описують кола, центри яких знаходяться на одній прямій, яка називається віссю обертання.
Матеріальна точка, це така умовна точка якою теоретично замінюють певне реальне тіло, в ситуаціях коли розмірами, формою та внутрішнім устроєм цього тіла можна знехтувати. Матеріальна точка зберігає лише одну динамічну характеристику реального тіла – його масу.
Відносність руху полягає в тому, що різні спостерігачі спостерігаючи за рухом одного і того ж об’єкту можуть бачити суттєво різні рухи.
Система відліку – це взаємо пов’язана сукупність системи координат та вимірювача часу, яка застосовується для того щоб кількісно описати механічний рух матеріальної точки (тіла) в цій системі.
Система координат – це взаємопов’язана сукупність точки відліку та осей системи координат, яка застосовується для того щоб кількісно описати положення (розташування, місцезнаходження) матеріальної точки в цій системі.
Траєкторія – це умовна лінія яку описує матеріальна точка в процесі свого руху в вибраній системі координат.
Основні фізичні величини кінематики.
Час – це фізична величина яка характеризує тривалість подій ( явищ, процесів, рухів, тощо) і яка дорівнює цій тривалості.
Позначається: t
Визначальне рівняння: нема
Одиниця вимірювання: [t] = с, (секунда)
Довжина – це фізична величина яка характеризує відстань між двома точками виміряну вздовж певної лінії і яка дорівнює цій відстані.
Позначається: Ɩ
Визначальне рівняння: нема
Одиниця вимірювання: [Ɩ] = м, метр
Координата – це фізична величина яка характеризує положення (місцезнаходження) матеріальної точки в заданій системі координат і яка дорівнює відстані від точки відліку цієї системи до проекції даної точки на відповідну вісь координат.
Позначається: х
Визначальне рівняння: х = Ɩх
Одиниця вимірювання: [х] = м, метр
Пройдений шлях – це фізична величина яка характеризує пройдений матеріальною точкою (тілом) шлях і яка дорівнює довжині тієї траєкторії яку описує ця точка в процесі відповідного руху.
Позначається: s
Визначальне рівняння: s = Ɩтр або s =∆х
Одиниця вимірювання: [s] = м.
Швидкість – це фізична величина, яка характеризує швидкість руху тіла (матеріальної точки) в заданій системі відліку і яка показує на скільки переміщується тіло в цій системі за одиницю часу.
Позначається: v
Визначальне рівняння: v =Δx/Δt
Одиниця вимірювання: [v] =м/с, метр за секунду
Середня швидкість (середня шляхова швидкість), це та усереднена швидкість з якою тіло долає певну ділянку шляху і яка дорівнює відношенню пройденого тілом шляху s, до того проміжку часу t, за який цей шлях було пройдено.
Позначається: vсер
Визначальне рівняння: vсер= s/t
Одиниця вимірювання: [vсер]= м/с, метр за секунду
Прискорення – це фізична величина, яка характеризує зміну швидкості руху тіла, і яка показує на скільки змінюється ця швидкість за одиницю часу
Позначається: а
Визначальне рівняння: а = Δv/Δt
Одиниця вимірювання: [a] = м/с2, метр за секунду в квадраті.
Тангенціальне прискорення (прискорення) – це таке прискорення, яке характеризує зміну швидкості за величиною.
Позначається: аτ або а
Визначальне рівняння: аτ=∆v/∆t
Одиниця вимірювання: [аτ]=м/с2
Доцентрове прискорення – це таке прискорення, яке характеризує зміну швидкості за напрямком.
Позначається: ад
Визначальне рівняння: ад=v2/R
Одиниця вимірювання: [ад]=м/с2
Повне прискорення – це таке прискорення, яке дорівнює векторній сумі тангенціального і доцентрового прискорень тіла.
Позначається: а
Визначальне рівняння: а = аτ + ад
Одиниця вимірювання: [а] = м/с2
Основний закон кінематики.
Рівняння руху – це закон в якому стверджується: в загальному випадку, прямолінійний рух матеріальної точки можна описати рівнянням
x = x0 + v0t + (a/2)t2,
де х – координата точки в момент часу t
x0 – початкова координата точки
v0 – початкова швидкість точки
а – прискорення точки
9. Представлення фізичних експериментів, демонстрацій, практичних та лабораторних робіт у вигляді певних наукових досліджень.
Наука стоїть на тому, що в ній критерієм істини є не думка того чи іншого авторитету, не логічність того чи іншого висновку і навіть не очевидна правильність певного твердження, а його величність експеримент. Сьогодні кожна освічена людина знає – якщо результати експериментів не співпадають з передбаченнями теорії, значить теорія хибна. При цьому не має значення, хто автор теорії. Наскільки він розумний, відомий чи авторитетний. Немає значення подобається нам ця теорія чи не подобається. Розуміємо ми її чи не розуміємо. Якщо результати експериментів не співпадають з передбаченнями теорії, значить теорія не правильна. От і все.
Зважаючи на вище сказане, проведення будь-якого експерименту, будь-то лабораторна робота, практична робота чи проста демонстрація, потрібно розглядати як певну можливість експериментальної перевірки відповідної наукової теорії (закону). Фактично це означає, що будь-який експеримент можна і потрібно представити у вигляді певного наукового дослідження. А для того, щоб експеримент став науковим дослідженням, необхідно, щоб цьому експерименту передував теоретичний аналіз відповідної ситуації, результатом якого має бути певне теоретичне передбачення.
Скажімо, ви говорите про поведінку конденсатора в колі постійного та змінного струмів. Знаючи будову і принцип дії конденсатора, не важко зробити декілька теоретичних передбачень:
1). Оскільки конденсатор представляє собою дві струмопровідні поверхні розділені шаром діелектрика, то ясно, що будучи включеним к коло постійної напруги, конденсатор не проводитиме електричний струм (матиме безкінечно великий опір).
2). Не важко передбачити і те, що в момент включення зовнішньої напруги, конденсатор буде швидко заряджатись і тому у відповідному колі виникатиме певний короткотривалий (імпульсний) струм.
3). Якщо ж конденсатор є частиною кола змінної напруги (змінного струму), то в цьому колі він буде постійно заряджатись та перезаряджатись. А це означає, що у відповідному колі постійно протікатиме певний змінний струм.
Таким чином, із аналізу будови та принципу дії конденсатора випливає, що в колі постійної напруги він не проводить струм (за винятком моменту включення), а в колі змінної напруги – проводить струм. Зробивши такі передбачення (бажано щоб їх зробили самі студенти), ви перетворюєте простий експеримент в наукове, дослідження. Дослідження, яке після проведення відповідного експерименту та підтвердження передбачень теорії закінчується висновком: оскільки передбачення теорії експериментально підтверджується, то відповідна теоріє є правильною.
Подібним чином потрібно ставитись до будь-яких експериментальних досліджень, в тому числі і до лабораторних робіт. Скажімо, ви проводите лабораторні роботу, метою якої є визначення електрохімічного еквіваленту речовини (міді). Відомо, що для міді табличне значення цього еквіваленту становить 3,294∙10-7 кг/Кл. По суті це означає, що відповідна теорія передбачає: електрохімічний еквівалент міді має становити 3,294∙10-7 кг/Кл. Тому, коли в ході виконання лабораторної роботи, ви отримуєте результат, який в межах допустимої похибки, співпадає з табличним значенням відповідної величини, то ви робите висновок: оскільки передбачення теорії експериментально підтверджується, то відповідна теорія є правильною.
Звичайно, якщо результати лабораторної роботи явно не співпадають з передбаченнями теорії, то ви маєте обгрунтовано пояснити, що в силу певного набору обставин, якість виконання роботи, виявилась занадто низькою. А ці обставини є очевидними:
– не достатньо висока точність вимірювання маси тієї міді, що виділилась на катоді;
– джерело струму створює не постійний, а “випрямлений”, а отже в тій чи іншій мірі пульсуючий струм;
– з плином часу величина того струму, що проходить через електроліт, так чи інакше змінюється;
– реальний хімічний склад електроліту може суттєво відрізнятись від теоретично задекларованого;
– точність вимірювання сили струму є не достатньо високою;
– багато суб’єктивних обставин, тощо.
Та якби там не було, а якщо вимоги щодо умов проведення експерименту виконуються, то результат буде однозначним: експеримент безумовно підтвердить передбачення наукової теорії.
Таким чином, в незалежності від того якою є мотивація щодо проведення того чи іншого експерименту (демонстрація суті певного явища, перевірка певного закону, визначення числового значення певної величини, тощо), незмінно важливою складовою цього експерименту має бути підтвердження факту того, що всі передбачення науки безумовно і в точності збуваються. Формування таких переконань – одна з найважливіших задач навчального процесу.
10.Висновки.
Не буде перебільшенням сказати, що в системі наукових знань про Природу не було, нема і не буде більш важливої, значимої та всеосяжної навчальної дисципліни аніж фізика. Бо вивчаючи фізику, ви по суті вивчаєте і хімію, і біологію, і географію, і астрономію, і технічну механіку, і електротехніку, і взагалі все різноманіття тих наук, які називаються природничими. І навпаки – вивчаючи все різноманіття природничих наук, ви фактично, вивчаєте певні фрагменти головної науки про Природу – фізики. При цьому лише в фізиці, всі ці фрагменти стають єдиним цілим і отримують своє узагальнено філософське пояснення. До речі, підкреслюючи фундаментально-філософське значення фізики, в часи Ньютона цю науку називали натуральною, тобто природничою філософією.
Різноманіття того, що є предметом вивчення фізики таке величезне, що його практично не можливо осягнути шляхом вивчення певної сукупності розрізнених фактів (явищ). І не тому, що ці факти є надскладними, а тому що їх незліченна кількість. Як вдало зауважив видатний вчений минулого Анрі Пуанкаре «Наука складається із фактів як будинок з цеглин, однак проста сукупність фактів настільки ж мало є наукою, наскільки купа цеглин – будинком».
Різноманіття того, що вивчає та пояснює сучасна фізика, не можливо вивчити інакше як у вигляді певної системи знань. Основою ж цих знань є певний набір взаємопов’язаних та взаємодоповнюючих наукових теорій. Наукова (фізична) теорія – це система достовірних знань, яка на основі певних базових тверджень, кількісно описує і пояснює певну групу споріднених явищ, та дозволяє робити точні кількісні передбачення.
В сучасній фізиці є дві базові теорії на основі яких можна пояснити практично все різноманіття відомих фізичних явищ. Цими теоріями є квантова механіка і теорія відносності. Але фізична і математична суть цих теорій стає зрозумілою лише після того, як пройдено певний еволюційний шлях інтелектуального розвитку та з’ясована суть тих, менш загальних теорій, які були історичними попередниками теорії відносності і квантової механіки. А це означає, що в межах загальноосвітньої школи, фізику вивчають і напевно завжди будуть вивчати, як сукупність окремих розділів, в кожному з яких пояснюється певна група споріднених явищ. До числа таких розділів відносяться:
1.Ньютонівська механіка;
2.Молекулярна фізика;
3.Термодинаміка;
4.Електродинаміка;
5.Оптика;
6.Фізика атома і атомного ядра;
7.Основи вантової механіки;
8.Теорія відносності;
9.Космологія.
При цьому кожний розділ фізики представляє собою певну сукупність взаємопов’язаних та взаємодоповнюючих тем.
Наявна сукупність наукових теорій є так би мовити теоретичною основою фізики. Однак, якщо мова йде про фізику як навчальний предмет, то системне вивчення розділів і тем цього предмету передбачає застосування певного набору методологічних прийомів, основними з яких є:
1.Систематизація послідовності вивчення програмного матеріалу.
2.Систематизація та уніфікація визначень фізичних термінів.
3.Широке застосування сили інерції та умови динамічної рівноваги тіла.
4.Застосування узагальнюючих тематичних повторень.
5.Застосування узагальнюючих порівняльної таблиць.
6.Ведення тематичного словника фізичних термінів.
7.Представлення фізичних експериментів, демонстрацій та лабораторних робіт у вигляді певних наукових досліджень.
Розкриттю та ілюстрації суті цих прийомів і присвячена дана навчально-методична робота.
До числа тих інновацій які вирізняють дану роботу, можна віднести:
1.В цій роботі описується, ілюструється та пропагується чіткий алгоритм визначення фізичних термінів і зокрема тих, які називаються фізичними величинами;
2.Описується, ілюструється та пропагується широке застосування тематичного словника фізичних термінів;
3.Безумовною інновацією роботи є пропагування широкого застосування сили інерції, згадка про яку практично відсутня в наших підручниках з фізики.
4.Пропагується застосування відсутніх в програмі загальноосвітньої школи понять: “динамічна рівновага тіла” та “умова динамічної рівноваги тіла” (якщо а=const, то ∑F+Fі=0);
5.Інноваційним є і аргументоване наполягання на тому, що в межах програми загальноосвітньої школи, предметом вивчення “Статики” має бути не лише механічна рівновага тіла, а і його динамічна рівновага;
6.В даній роботі пропагується та ілюструється системний, логічно обґрунтований алгоритм вивчення розділів та тем фізики;
7.Ілюструється та пропагується широке застосування узагальнюючих тематичних таблиць та узагальнюючих порівняльних таблиць.
Однак найбільшою інновацією даної навчально-методичної роботи є її аргументована спрямованість на систематизацію навчального процесу загалом та процесу вивчення фізики зокрема. Тобто власне на те, чого так сильно бракує вітчизняній освіті.
Сподіваюсь, дана навчально-методична робота буде корисною не лише для викладачів та студентів коледжів, а й для всієї системи загальноосвітньої школи. Сподіваюсь, що описані в роботі шляхи вдосконалення процесу викладання фізики, знайдуть своє практичне застосування не лише при вивченні фізики, а й з нею пов’язаних технічних дисциплін, як то теоретична механіка, опір матеріалів, електротехніка, гідрогазодинаміка, тощо.
Використана література
1.В. Н. Мощанский. «Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики». Видавництво «Просвещение». Москва 1989.
2.А. Пуанкаре. «О науке». Видавництво «Наука». Москва 1990.
3.Макс Джемер. «Понятие массы в классической и современной физике». Видавництво «Прогрес», Москва 1965.
4.А.М.Карбівничий «Підручник з фізики для 9, 10, 11 класів». Сайт fizika.dp.ua
5.А.М.Карбівничий «Словник фізичних термінів». Сайт fizika.dp.ua
6.А.М.Карбівничий «Сила інерції». Сайт fizika.dp.ua