Когда видишь уравнение E = mc²,
становится стыдно за свою
болтливость.
Станислав Ежи Лец
Изучая физику, не каждый способен понять самые главные и основные вопросы, сделать правильные выводы из изученной теории, пусть и не самой сложной на начальном этапе. Благодаря хорошей памяти кто- то способен пересказать всё, о чём прочитал, но при этом ровным счётом ничего не понимая в том, что всё происходящее вокруг нас подчинено неизменным законам мироздания многие миллиарды лет. А всё потому, что законы эти чаще всего записываются с помощью математических формул, а формулы для большинства – это просто две части одного уравнения. Увидеть физический смысл в формулах – это означает научиться понимать основные законы, описывающие всё происходящее в мире, в котором мы живём.
Понимание языка математики в физике позволяет определить истинную глубину изучаемого вопроса.
Именно поэтому усвоение любой теории в физике обязательно сопровождается решением математических задач. Если в решении задачи понятны применяемые формулы и сделанные над ними преобразования, которые приводят к правильному ответу, следовательно можно с большой долей вероятности утверждать, что данный изучаемый вопрос усвоен. Конечно, бывают простые формулы, например, силы тяжести, плотности тела. Здесь какие могут быть трудности. Уметь находить неизвестные учат в начальной школе. Но если в задаче надо рассмотреть сложную электрическую цепь со смешанным соединением резисторов, при этом найти мощность в некоторых из них, общую силу тока – здесь без знания и понимания законов Ома для полной цепи и для участка, формул для определения силы тока, напряжения для параллельного и последовательного соединений определить ничего не получится.
Или, например, определить максимальную мощность в цепи, содержащей реостат, можно только при условии понимания того, что максимальное значение находится с помощью производной. Но для определения производной надо правильно написать формулу мощности, найти производную по переменной, только потом ответить на вопрос задачи.
Получается такая причинно- следственная связь при изучении физики:
понимаешь физику, значит умеешь применять формулы к решению задач, решаешь задачи, следовательно, объясняешь происходящие процессы и явления в физике. Поэтому глубина усвоения и понимания теории по физике проверяется по умению решать физические задачи.
Задачи бывают расчётные, качественные, графические. В каждой свои трудности, но тот, кто на самом деле усвоил теорию, а не «зазубрил» как стихотворение, при этом ещё и с математикой всё нормально, справляется с любыми из них.
Поэтому ученик ты или уже студент, знания по физике умей показывать при решении контрольных, самостоятельных работ, выполнении тестов.
Физика современная не имеет границ. На самом деле, какой бы раздел мы не рассматривали, теории нет конца. Вселенная и та имеет границы, физика же безгранична, в ней постоянно что- то открывается, исследуется, хотя как будто уже всё известно. А ведь когда- то всё только начиналось. И многие открытия были сделаны только благодаря творчеству учёных, проведенным ими экспериментам. Все знают про яблоко, которое упало на голову Ньютона, про Архимеда и его «Эврика» при открытии выталкивающей силы, про трагический случай с Рихманом при исследовании шаровой молнии.
Или например, Василий Петров для экспериментов по изучению электрической дуги избавился от верхнего слоя кожи на пальцах, чтобы ощущать необходимые для этого слабые токи. А Ньютон, интересуясь возможностями сетчатки, вводил в собственный глаз зонд. Так он проверял значение давления света на нее.
Т.е. эксперимент – начало любой теории в физике. Конечно, современные методы проведения экспериментов значительно отличаются от тех, которые использовали учёные прошлых столетий. Сейчас на вооружении учёных современные лаборатории, новейшие ускорители, например Большой адронный коллайдер и т.п. Возможности для тех, кто только пока изучает уже открытые законы и явления, тоже достаточно огромны. Ведь по- прежнему лучше всего понять, что и как происходит при данном явлении, если его пронаблюдать. Поэтому выполнение лабораторных работ позволяет лучше осознать, доказать, объяснить то, что прочитано в учебнике.
А если при этом, опять же с помощью математического аппарата, правильно измерить, произвести вычисления и сделать выводы, то любая теория становится понятной и доступной. Ведь не зря же известный учёный Макс Планк утверждал, что «существует лишь то, что можно измерить».
Большую роль в понимании происходящих явлений играют виртуальные лабораторные работы. Чем они хороши? Возможностью их проведения по любым темам, при любых условиях. Мы, например, не можем проводить реальные работы по столкновению элементарных частиц, или по изучению электрического и магнитного полей и т.д. С помощью виртуальных лабораторных работ это возможно. Кроме того, для виртуальных работ не надо современных приборов для точнейших измерений, это всё решается с помощью хорошей программы. Роль экспериментатора заключается в том, чтобы полученные измерения правильно проанализировать, произвести нужные вычисления и сделать выводы. Но это посильно каждому, кто знаком с методами математических вычислений и логических обоснований.