Марк Львовский. Рисунки по физике. Все основные разделы
Марк Львовский. Рисунки по физике. Все основные разделы| Рисунки по физике |
Все основные разделы
Механика
- Схема метода научного познания
- Основные физические величины
- Приставки к физическим величинам
- График равномерного движения
- Радиус-вектор материальной точки
- Определение положения точки
- Графическое описание движения
- Относительность движений
- Равноускоренное движение
- Скорость и ускорение
- Сила тяжести и вес тела
- Сила тяжести
- Сила упругости и сила тяжести
- Вес тела в ускоренно движущемся лифте. Невесомость
- Перегрузки
- Центростремительное ускорение
- Закон всемирного тяготения. Ускорение Луны
Законы Кеплера - Тангенциальное и нормальное ускорение
- 1, 2, 3-й законы Ньютона | 3-й закон Ньютона
- Иллюстрации к законам Ньютона
- Инертность тел
- Маятник Фуко
- Закон сохранения импульса
- Принцип реактивного движения | Реактивное движение
- Сегнерово колесо
- Работа в механике
- Работа силы тяжести
- Потенциальная, кинетическая и полная энергии
- Закон сохранения полной механической энергии
- Закон Паскаля | Гидростатический парадокс Паскаля
- Зависимость давления от высоты столба жидкости
- Опыт Торричелли. Измерение атмосферного давления
- Манометры 1) Жидкостный U-образный | 2) Деформационный
- Поршневой жидкостный насос
- Иллюстрация к закону Архимеда
- Условие плавания тел
- Измерение силы Архимеда
- Ареометр
- Гидравлическая машина (домкрат)
- Принцип действия рычага
- Рычаги I, II и III рода
- Пара сил
- Блок и ворот
- Принцип действия подвижного блока + анимация
- Клин и шуруп
- Наклонная плоскость
- Сила трения | Сила трения покоя
- Измерение силы трения
- Сила упругости и закон Гука
- График зависимости механического напряжения от относительного удлинения
- Результат взаимодействия тел
- Сложение сил
- Равнодействующая сил. Лебедь, рак и щука
- Статика. Условия равновесия твёрдых тел
- Различные типы равновесия шара на опоре
- Подъёмная сила крыла
- Опыт Кавендиша
- Математический маятник. Действующие силы
- Свойства массы
- К опыту Майкельсона-Морли
Молекулярная физика
- Способы теплопередачи | Кипение воды | Анимация кипения
- Субъективность восприятия тепла и холода
- Шкалы температур Цельсия и Кельвина
- Макро- и микропараметры в термодинамике
- Определение размера молекул
- Силы взаимодействия частиц в веществе
- Опыт Штерна по измерению скорости молекул | Схема опыта Штерна
- Волосяной гигрометр 1 | Волосяной гигрометр 2 | Конденсационный гигрометр
- Работа в термодинамике
- Первый закон термодинамики
- Второй закон термодинамики
- Схема теплового двигателя | Анимации тепловых двигателей, zip арх. 3,2 Мб
- Цикл и формула Карно | 4 такта двигателя внутреннего сгорания
- Кристаллы | Ещё рисунки по молекулярной физике >>
Электродинамика и оптика
- Электроскоп
- Опыт и схема установки Кулона
- Электрическое поле точечных зарядов. Закон Кулона
- Электростатическое поле для 2-х зарядов “+” и “-“
- Силовые линии и эквипотенциали
- Поляризация полярных диэлектриков. Диполи
- Лейденская банка – первый конденсатор
- Силовые линии магнитного поля
- Явление элетромагнитной индукции
- ЭДС индукции, закон Фарадея. Правило правой руки и правило буравчика
- Иллюстрация к правилу Ленца
- ЭДС индукции в движущимся проводнике
- Движение проводника в магнитном поле
- Сила Лоренца для q>0 | Сила Лоренца для q
- Траектории движения заряженных частиц
- Сила Ампера, правило левой руки и правило буравчика
- Схема взаимодействия проводников с током
- Взаимодействие проводников с током | Опыт Эрстеда
- Магнитное поле катушки с током и магнита
- Магнитоэлектрический прибор | Гальванометр
- Схемы вольтметра и амперметра. Добавочное сопротивление и шунт
Трансформатор | Сердечник с обмотками - Электромагнит демонстрационный | Магнит со сверхпроводящей обмоткой
- Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
- Мост Уинстона для измерения сопротивлений
- Магнитные полюса Земли
- Северное полярное сияние
- Электрический ток в газах | Электрический разряд в газах
- Несамостоятельный разряд в газе
- Электрическая дуга
- Вакуумный диод
- Ламповый триод
- Определение заряда электрона. Опыт Милликена-Иоффе
- Закон Фарадея для электролиза
- Дырочная и электронная проводимость
- Полупроводниковый диод
- Открытый колебательный контур
- Опыты Герца
- Радиоприёмник А.С. Попова | Когерер Бранли
- Амплитудно-модулированное колебание (АМК) и несущая
- Принцип радиосвязи. АМК
- Фигуры Лиссажу | Анимация фигуры Лиссажу
- Радиодетали | Схема транзисторного радиоприёмника
- Принцип гидролокации
- Пьезоэффект
- Ход лучей при отражении от плоского зеркала
- Образование тени и полутени
- Закон преломления света
- Полное внутреннее отражение света
- Полное отражение света в струе воды
- Полное отражение в световоде
- Построение изображения в линзе
- Дисперсия света | Нормальная и аномальная дисперсия
- Интерференция двух волн
- Интерференция света. Условия max и min
- Интерференция в тонких плёнках
- Дифракция сферической волны на отверстии
- Дифракционная решётка
- Поляризация света
- К вопросу о поляризации света
- Элетронно-лучевая трубка
- Взаимодействие катодных лучей с магнитным полем
- Катодные лучи
- Дифракция R-лучей на кристаллической решётке
- Шкала эектромагнитых волн 1 | Шкала эектромагнитых волн 2
Квантовая и ядерная физика. Астрофизика
- Фотоэффект. Схема опыта
- Фотоэлементы
- Спектры испускания и поглощения атомов
- Схема спектроскопа (спектрографа) | Ход лучей в спектрографе
- Тепловизор
- Устройство рубинового лазера
- Опыт Резерфорда по рассеянию альфа частиц
- Излучение атома водорода. Формула Бальмера
- Эффект Комптона
- Циклический ускоритель (циклотрон)
- Длина волны Де Бройля
- Изотопы атома водорода
- Альфа и бетта распад
- Опыт Резерфорда с альфа, бетта и гамма излучением
- Камера Вильсона | Пузырьковая камера Глейзера
- Треки частиц в пузырьковой камере Глейзера
- Схема полупроводникового гамма-спектрометра
- Схема открытия нейтрона
- Рождение пары электрон-позитрон
- Удельная энергия связи ядра
- Ядерные силы
- Основной закон радиактивного распада
- Дозиметры | Дозиметр-радиометр РКСБ-104
- Цепная ядерная реакция на ядрах урана
- Ядерный взрыв
- Термоядерная реакция
- Расширение Вселенной после Большого взрыва
- Эволюция звёзд
- Диаграмма Герцшпрунга-Рассела
- Двойная звезда | Столкновение галактик
- Взрыв сверхновой звезды и превращение её в пульсар
- Набор из 12 рисунков по астрофизике, zip 1 Мб
Таблицы по физике >>
Хорошо выполненные рисунки и анимации по физике
значительно облегчают понимание сути физических явлений!Webmaster – Марк Львовский, г. Москва. E-mail: [email protected]
Литература: Физика 7-11. Электронная библиотека наглядных пособий.
“Кирилл и Мефодий”, 2002-2003
%d1%84%d0%b8%d0%b7%d0%b8%d0%ba%d0%b0 PNG, векторы, PSD и пнг для бесплатной загрузки
дизайн плаката премьера фильма кино с белым вектором экрана ба
1200*1200
с днем отца 84
1200*1200
каба хадж мабрур исламская икона паломничества
2776*2776
мусульманская пара хадж ка ба
2600*2600
12 7 84 clean
2000*2000
happy singing mai ba sing self indulgence happy singing
2000*2000
ма дурга лицо индуистский праздник карта
5000*5000
чат комментарий образование синий значок на абстрактных облако сообщение
5556*5556
в первоначальном письме ба логотипа
1200*1200
asmaul husna 84
2020*2020
малыш парень им значок на прозрачных ба новорожденного весы вес
5556*5556
b8 b 8 письма и номер комбинации логотипа в черном и gr
5000*5000
ba угол звезда голографическая радуга лазерная наклейка
1200*1200
al ba ith 99 ИМЯ АЛЛАХ
1200*1200
84 года лента годовщина
5000*3000
Муслимая молитва с фоном ka ba
1200*1200
номер 84 3d рендеринг
2000*2000
Крутая музыка вечеринка певца креативный постер музыка Я Май Ба концерт вечер К
3240*4320
абстрактные векторные 3d рендеринга редактируемые цифры 84 с прозрачным фоном
1200*1200
3d числа 84 в круге на прозрачном фоне
1200*1200
черный градиент 3d номер 84
1200*1200
84 летие векторный дизайн шаблона иллюстрация
4083*4083
Лаба теплая крытая девочка и кошка пьют кашу la ba
3543*4724
3d золотые числа 84 с галочкой на прозрачном фоне
1200*1200
84 года лента годовщина
5000*3000
84 лет юбилея векторный дизайн шаблона illustra
4167*4167
84 дезинфицирующее средство дезинфицирующее средство
2000*2324
золото смешанное с зеленым в 3д числах 84
1200*1200
84 дезинфицирующее средство
2000*2000
3d числа 84 в круге на прозрачном фоне
2500*2500
84 летие векторный дизайн шаблона иллюстрация
4083*4083
номер 84 золотой шрифт
1200*1200
84 года празднования годовщины вектор шаблон дизайна иллюстрация
4187*4187
Дизайн шаблона градации 84
2000*2000
84 дезинфицирующее средство
2000*2000
84 летний юбилей ленты
5000*3000
vietnam halong bay cat ba island inland river
1024*3653
С Днем Пасхи 2021 84
1300*1300
84 й годовщине векторный дизайн шаблона иллюстрация
4083*4083
84 лет коробки лента годовщина
5000*3000
витамин b b1 b2 b3 b4 b6 b7 b9 b12 значок логотипа холекальциферол золотой комплекс с химической формулой шаблон дизайна
1200*1200
текстура шрифт стиль золотой тип цифра 84
1200*1200
84 летний юбилей ленты
5000*3000
84 дезинфицирующее средство дезинфицирующее средство
2000*2600
laba festival la ba porridge вкусная еда зимой
3543*4724
wang ba nian jing do not listen carry a bear cartoon with pictures
1024*1369
84 дезинфицирующее средство
2000*2000
84 лет коробки лента годовщина
5000*3000
dont listen wang ba nian jing fox expression pack
1024*1369
Элементы инфографики шаблон 84
1200*1200
Львовский М.Б. Рисунки по физике
Львовский М.Б. Рисунки по физике| Рисунки по физике |
| 115-116. Явление электромагнитной индукции |
| > |
Таблицы по физике >>
Учебные таблицы по физике >>
Комплект учебно-наглядных пособий по физике >>
Оборудование для школьного физического кабинета >>
Использованы рисунки из программ “Физика в картинках” и др. источников
Хорошо выполненные рисунки и анимации по физике
значительно облегчают понимание сути физических явлений!
© Webmaster – Марк Львовский, г. Москва. E-mail: [email protected]
Блок — урок. Физика, 7 класс.
Блок является простым механизмом, который используют для подъёма тяжёлых грузов.
Блок состоит из закреплённого на оси диска, по окружности которого имеется жёлоб для скольжения в нём, к примеру, верёвки.
Блоки подразделяют на два вида:
1. неподвижный блок;
2. подвижный блок.
У неподвижного блока ось диска закреплена, в связи с чем во время подъёма груза диск только крутится вокруг своей оси. Выигрыш в силе (экономия силы) при таком виде блока отсутствует, но такой блок позволяет изменить направление действия силы, что часто необходимо для удобства.
Неподвижный блок (на рисунке мы видим направление действующих сил)
У подвижного блока диск перемещается вместе с грузом, в связи с чем достигается двукратная экономия силы.
Подвижный блок (на рисунке мы видим только направление действующих сил)
При решении задач можно выполнять рисунок схематически, не показывая подвешенное тело, указывая только действующие силы. При этом вес тела можно обозначить буквой P, а силу тяги — F.
Если груз весит \(100\) Н, то для его подъёма при помощи неподвижного блока потребуется сила в \(100\) Н, в свою же очередь, при помощи подвижного блока потребуется сила всего в \(50\) Н.
Обрати внимание!
Несмотря на то, что подвижный блок даёт экономию силы, которая необходима для подъёма груза, в целом для подъёма груза необходимо совершить такую же работу, как и в случае неподвижного блока!
Если объединить неподвижный и подвижный блоки, можно достичь не только изменения направления прилагаемой силы, но и экономии силы.
Примеры применения блоков:
Механизм блока используется в лодочных лебёдках.
При подъёме грузов подъёмными кранами используют блоки.
Работу различных подъёмников обеспечивает механизм блока.
Рисунок посредством компьютерных технологий на уроках физики | Физика
Рисунок посредством компьютерных технологий на уроках физики
Автор: Бузакова Лидия Юрьевна
Организация: МБОУ СОШ №5 им. Кати Соловьяновой МО г-к Анапа
Населенный пункт: Краснодарский край, г-к Анапа
«Детская природа требует наглядности» К.Д. Ушинский
Это требование можно удовлетворить рисунком посредством компьютерных технологий, незаменимых в создании и проведении урока физики.
Тест «Рисуем физику» помогает сделать урок образным, с эстетически оформленным материалом.
Первая и главная цель рисунков – слайдов- сделать урок физики нагляднее и интереснее «Уйдем от скуки »- мой лозунг.
Вторая – помочь познать наиболее трудные и менее ярко изложенные в учебнике вопросы.
Третья – широко использовать аналогии, потому, что это один из плодотворных, общепризнанных методов преподавания, развивающий мышление.
Конкретно через этот фрагмент урока «Как работает радио?» отрабатываю понятия
– устройство радио
-колебательный контур
-конденсатор
-резонанс
-настройка радио
-модуляция
-детектирование
-свойства радиоволн
Провожу аналогию с уже имеющимися знаниями механических колебаний. Предлагаю учащимся: «Представьте себя на месте учеников. Решим игровой тест. Рисуем физику. Как работает радио?
1. Вопрос: «Как устроен радиоприемник?» (Незнайка удивлен устройством и начинает расспрашивать радиомастера, как звук без проводов достигает нас?)
Ответ: Простейший радиоприемник состоит:
- Колебательного контура, связанного
- с антенной, присоединённой к
- контуру цепи, состоящей из
- детектора
- конденсатора
- динамика-телефона.
2.Вопрос: Что является главным узлом в радиоприемнике и с чем можно сравнить его работу в механических часах.?
- Ответ: Рисунок “2” изображает колебательный контур- один из главных узлов радиоприёмника (радиомастер говорит, что “сердце радио” – контур из катушки индуктивности и конденсатора сродни этому узлу маятник часов).
3. Вопрос: Что такое конденсатор, и как он заряжается? Ответ: Конденсатор представляет собой два проводника в виде обкладок, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника. Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам аккумулятора. Заряды пластин одинаковы по численному значению, но противоположны по знаку. “3” рисунок-это образное отображение процесса зарядки конденсатора: знаки на его обкладках обозначают скопившиеся заряды.
4. Вопрос: Как действует колебательный контур? Ответ: При разрядке конденсатора через катушку индуктивности, в образовавшейся цепи возникают электрические колебания. В процессе этих колебаний происходит периодическое превращение энергии электрического поля в энергию магнитного поля и наоборот энергии магнитного поля в энергию электрического поля.
Этот процесс сродни механическим колебаниям. Достаточно вывести систему из положения равновесия и маятник начнёт совершать колебания, кинетическая энергия превращается в потенциальную и наоборот. “4” рисунок поясняет действие колебательного контура (механизм его “качания”).
5. Вопрос: Благодаря какому явлению природы осуществляются дальняя радиосвязь?
Ответ: Благодаря коротким волнам от 10 см. до 100 м., которые распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях между радиостанциями на Земле. На ограниченных расстояниях связь осуществляется на длительных волнах, больших 100 м. На расстояниях прямой видимости и связи с космическими кораблями используются ультракороткие волны, меньше 100 м.
“5’’рисунок- изображает множество разных радиоволн“ опутывающих” Землю.
6. Вопрос: Что называется резонансом?
Ответ: Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при равенстве частот вынуждающей силы и собственные частоты колебательной системы называется резонансом. “6”рисунок поясняет явление механического резонанса (каждая струна арфы откликается на свой звук).
7. Вопрос: Как настроить радиоприемник на нужную волну?
Ответ:“7”рисунок помогает понять процесс настройки колебательного контура в резонанс с определенной волной крутим ручку конденсатора и переключаем катушки индуктивности: добиваемся, чтобы собственная частота волны совпадала с волной нужной радиостанции , другие волны контур не пропускает: их частота не та и они “не нужны”.
8. Вопрос: Какие преобразования волн изображены на этом рисунке?
Ответ: “8” рисунок иллюстрирует превращение звуковых волн в колебания электрического тока и обратно.
“9” рисунок знакомит с процессом модуляции волн.
9. Вопрос: Что называется процессом модуляции? Ответ: Модуляция- это изменение высокочастотных колебаний (несущей частоты электромагнитных волн) с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты по амплитуде колебаний.
а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой.
б) график колебаний звуковых частот, т.е модулирующих колебаний.
в) график модулированных по амплитуде колебаний.
10 Вопрос: Какая электромагнитная волна продемонстрирована?
Ответ: “10”рисунок знакомит с модулированной волной.
11. Вопрос: Что называется детектированием?
Ответ: Выделение из модулированных колебаний высокой частоты колебаний низкой частоты. Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу который действовал на микрофон передатчика.
«1 1» рисунок- аналогия процесса детектирования принятых электромагнитных волн (человек, по имени Детектор-Д. топором отрубает отрицательные полупериоды принятых радиоволн.)
12. Вопрос: «Расскажите о детектировании через иллюстрацию?»
Ответ:“12”рисунок дает представление о
процессе разделения принятых приемником модулированных колебаний низкой и высокой частоты;
Высокочастотным колебаниям придумана в качестве аналога мать, низкочастотным – ребенок, поэтому модулированные колебания представлены у нас(справа) в виде потока женщин – пассажирок, несущих на руках своих детей.
В здании вокзала Д (детектор) происходит разделение потока: дети (низкочастотные колебания) продолжают свой путь прямо, а матери (высокочастотные колебания) сворачивают на перпендикулярную платформу.
13. Вопрос: Что можно сказать о проникающей способности радиоволн? У кого из слушателей: человека сидящего в открытом пространстве или человека в жилом железобетонном доме прием радиоволн лучше?
Ответ: лучше прием радиоволн у человека, сидящего в открытом пространстве, т.к. радиоволны обладают свойствами:
- Поглощения различными диэлектриками.
- Отражения от металлических пластин.
- Преломления на границе диэлектрика.
Ответ:“12”рисунок дает представление о процессе
процессе разделения принятых приемником модулированных колебаний низкой и высокой частоты;
1. Высокочастотным колебаниям придумана в качестве аналога мать, низкочастотным – ребенок, поэтому модулированные колебания представлены у нас(справа) в виде потока женщин – пассажирок, несущих на руках своих детей.
В здании вокзала Д (детектор) происходит разделение потока: дети (низкочастотные колебания)продолжают свой путь прямо, а матери(высокочастотные колебания) сворачивают на перпендикулярную платформу.
13. Вопрос: Что можно сказать о проникающей способности радиоволн? У кого из слушателей: человека сидящего в открытом пространстве или человека в жилом железобетонном доме прием радиоволн лучше?
Ответ: лучше прием радиоволн у человека, сидящего в открытом пространстве, т.к. радиоволны обладают свойствами:
1.Поглощения различными диэлектриками.
2.Отражения от металлических пластин.
3.Преломления на границе диэлектрика.
“13”рисунок показывает проникающую способность радиоволн.
После просмотра таких слайдов, ученик гарантированно лучше освоит новый материал.
Известно, что в среднем с помощью органов слуха, ученик усваивает 15% учебного материала, с помощью органов зрения – 25%, а в комбинации – усвоенным получается 65%.
Опубликовано: 26.04.2021
| 1 | «В начале было Слово…» | история | история | 2 |
| литература | литература | 3 | ||
| 2 | «Наследники Левши» | физика | физика | 3 |
| 3 | XIII Южно-Российская межрегиональная олимпиада школьников «Архитектура и искусство» по комплексу предметов (рисунок, живопись, композиция, черчение) | искусство, черчение | рисунок, живопись, композиция, черчение | 2 |
| 4 | Всероссийская олимпиада по финансовой грамотности, финансовому рынку и защите прав потребителей финансовых услуг | финансовая грамотность | экономика | 3 |
| 5 | Всероссийская олимпиада учащихся музыкальных колледжей | хоровое дирижирование | дирижирование (дирижирование академическим хором) | 2 |
| инструменты народного оркестра | искусство концертного исполнительства (концертные народные инструменты) | 2 | ||
| струнные инструменты | искусство концертного исполнительства (концертные струнные инструменты) | 3 | ||
| теория и история музыки | музыковедение, музыкознание и музыкально-прикладное искусство (музыкальная журналистика и редакторская деятельность в средствах массовой информации) | 2 | ||
| музыкальная педагогика и исполнительство | музыкознание и музыкально-прикладное искусство (музыкальная педагогика) | 3 | ||
| 6 | Всероссийская олимпиада школьников «Высшая проба» | биология | биология | 2 |
| востоковедение | востоковедение и африканистика | 2 | ||
| дизайн | дизайн | 1 | ||
| журналистика | журналистика | 1 | ||
| иностранный язык | иностранный язык | 1 | ||
| восточные языки | иностранный язык | 2 | ||
| электроника и вычислительная техника | инфокоммуникационные технологии и системы связи, информатика и вычислительная техника | 2 | ||
| информатика | информатика | 1 | ||
| история | история | 1 | ||
| история мировых цивилизаций | история | 2 | ||
| культурология | культурология | 1 | ||
| математика | математика | 1 | ||
| основы бизнеса | менеджмент, государственное и муниципальное управление | 3 | ||
| обществознание | обществознание | 1 | ||
| политология | политология, обществознание | 1 | ||
| право | право | 1 | ||
| психология | психология | 2 | ||
| русский язык | русский язык | 1 | ||
| социология | социология, обществознание | 1 | ||
| физика | физика | 3 | ||
| филология | филология, литература | 1 | ||
| философия | философия, обществознание | 1 | ||
| химия | химия | 2 | ||
| экономика | экономика | 1 | ||
| финансовая грамотность | экономика | 2 | ||
| 7 | Всероссийская олимпиада школьников «Миссия выполнима. Твое призвание-финансист!» | история | история | 3 |
| математика | математика | 3 | ||
| обществознание | обществознание | 3 | ||
| экономика | экономика | 3 | ||
| 8 | Всероссийская олимпиада школьников «Нанотехнологии – прорыв в будущее!» | нанотехнологии | химия, физика, математика, биология | 1 |
| 9 | Всероссийская Сеченовская олимпиада школьников | биология | биология | 3 |
| 10 | Всероссийская Толстовская олимпиада школьников | история | история | 2 |
| обществознание | обществознание | 3 | ||
| литература | педобразование профиль “русский язык и литература”, филология профиль “отечественная филология” | 3 | ||
| 11 | Всероссийская экономическая олимпиада школьников имени Н.Д. Кондратьева | экономика | экономика | 1 |
| 12 | Всероссийский конкурс научных работ школьников «Юниор» | инженерные науки | естественные науки, инженерные науки, приборостроение, ядерная энергетика и технологии, физико-технические науки и технологии, технологии материалов, нанотехнологии и наноматериалы, мехатроника и робототехника | 3 |
| естественные науки | естественные науки, промышленная экология и биотехнологии, экология и природопользование | 2 | ||
| 13 | Всесибирская открытая олимпиада школьников | астрономия | астрономия | 3 |
| биология | биология | 2 | ||
| информатика | информатика | 1 | ||
| математика | математика | 2 | ||
| физика | физика | 2 | ||
| химия | химия | 1 | ||
| 14 | Вузовско-академическая олимпиада по программированию на Урале | программирование | информатика | 3 |
| 15 | Герценовская олимпиада школьников | география | география | 2 |
| иностранные языки | иностранные языки | 2 | ||
| 16 | Городская открытая олимпиада школьников по физике | физика | физика | 2 |
| 17 | Государственный аудит | обществознание | обществознание | 2 |
| 18 | Инженерная олимпиада школьников | физика | физика | 2 |
| 19 | Интернет-олимпиада школьников по физике | физика | физика | 2 |
| 20 | Кутафинская олимпиада школьников по праву | право | право | 2 |
| 21 | Межвузовская олимпиада школьников «Первый успех» | педагогические науки и образование | педагогическое образование, психолого-педагогическое образование, педагогическое образование (с двумя профилями подготовки), специальное (дефектологическое) образование | 2 |
| 22 | Междисциплинарная олимпиада школьников имени В.И. Вернадского | гуманитарные и социальные науки | история, обществознание | 1 |
| 23 | Международная олимпиада школьников «Искусство графики» | рисунок | графика, дизайн | 2 |
| графический дизайн | дизайн | 2 | ||
| 24 | Межрегиональная олимпиада по праву «ФЕМИДА» | право | обществознание | 2 |
| 25 | Межрегиональная олимпиада школьников «САММАТ» | математика | 01.03.00 математика и механика, 02.03.00 компьютерные и информационные науки, 09.03.00 информатика и вычислительная техника, 10.03.00 информационная безопасность | 3 |
| 26 | Межрегиональная олимпиада школьников «Архитектура и искусство» по комплексу предметов (рисунок, композиция) | искусство | рисунок, композиция | 2 |
| 27 | Межрегиональная олимпиада школьников «Будущие исследователи – будущее науки» | биология | биология | 2 |
| история | история | 2 | ||
| математика | математика | 3 | ||
| русский язык | русский язык | 2 | ||
| физика | физика | 3 | ||
| химия | химия | 2 | ||
| 28 | Межрегиональная олимпиада школьников «Евразийская лингвистическая олимпиада» | иностранный язык | иностранный язык | 2 |
| 29 | Межрегиональная олимпиада школьников им. В.Е.Татлина | рисунок | искусство | 2 |
| композиция | искусство | 2 | ||
| графика | искусство | 2 | ||
| 30 | Межрегиональная олимпиада школьников им. И.Я. Верченко | компьютерная безопасность | информационная безопасность | 3 |
| математика | математика, криптография | 2 | ||
| 31 | Межрегиональная олимпиада школьников на базе ведомственных образовательных организаций | иностранный язык | иностранный язык | 3 |
| математика | математика | 2 | ||
| обществознание | обществознание | 3 | ||
| физика | физика | 3 | ||
| 32 | Межрегиональная отраслевая олимпиада школьников «Паруса надежды» | математика | математика | 3 |
| техника и технологии | техника и технологии строительства, информационная безопасность, электро- и теплоэнергетика, машиностроение, техносферная безопасность и природообустройство, техника и технологии наземного транспорта, управление в технических системах, экономика и управление, сервис и туризм | 3 | ||
| 33 | Межрегиональные предметные олимпиады федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет» | иностранный язык | иностранный язык | 2 |
| физика | физика | 3 | ||
| химия | химия | 2 | ||
| 34 | Межрегиональный экономический фестиваль школьников «Сибириада. Шаг в мечту» | экономика | экономика, обществознание | 2 |
| 35 | Многопредметная олимпиада «Юные таланты» | география | география | 1 |
| геология | геология | 3 | ||
| химия | химия | 1 | ||
| 36 | Многопрофильная инженерная олимпиада «Звезда» | естественные науки | компьютерные и информационные науки, биологические науки, архитектура, техника и технологии строительства, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, электроника, радиотехника и системы связи, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, электро- и теплоэнергетика, ядерная энергетика и технологии, машиностроение, оружие и системы вооружения, химические технологии, промышленная экология и биотехнологии, техносферная безопасность и природообустройство, прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия, технологии материалов, техника и технологии наземного транспорта, авиационная и ракетно-космическая техника, аэронавигация и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники, техника и технологии кораблестроения и водного транспорта, управление в технических системах, нанотехнологии и наноматериалы, технологии легкой промышленности, сельское, лесное и рыбное хозяйство, экономика и управление | 3 |
| техника и технологии | технологии материалов, машиностроение, электроэнергетика, авиационная и ракетно-космическая техника, техника и технологии наземного транспорта, техника и технологии кораблестроения и водного транспорта | 2 | ||
| 37 | Многопрофильная олимпиада школьников Уральского федерального университета «Изумруд» | история | история | 3 |
| математика | математика | 3 | ||
| обществознание | обществознание | 3 | ||
| политология | обществознание | 3 | ||
| социология | обществознание | 3 | ||
| русский язык | русский язык | 3 | ||
| физика | физика | 3 | ||
| 38 | Московская олимпиада школьников | астрономия | астрономия | 1 |
| генетика | биология, математика | 3 | ||
| география | география | 1 | ||
| информатика | информатика | 1 | ||
| история искусств | искусство | 1 | ||
| изобразительное искусство | искусство | 2 | ||
| история | история | 2 | ||
| математика | математика | 1 | ||
| робототехника | математика, информатика | 3 | ||
| обществознание | обществознание | 2 | ||
| право | право | 2 | ||
| лингвистика | русский язык, иностранный язык | 1 | ||
| филология | русский язык, литература, филология | 2 | ||
| физика | физика | 1 | ||
| предпрофессиональная | физика, информатика, химия | 3 | ||
| химия | химия | 1 | ||
| экономика | экономика | 2 | ||
| финансовая грамотность | экономика | 3 | ||
| 39 | Общероссийская олимпиада школьников «Основы православной культуры» | основы православной культуры | теология, история | 2 |
| 40 | Объединённая межвузовская математическая олимпиада школьников | математика | математика | 2 |
| 41 | Объединённая международная математическая олимпиада «Формула Единства» / «Третье тысячелетие» | математика | математика | 2 |
| физика | физика | 3 | ||
| 42 | Океан знаний | история | история | 3 |
| обществознание | обществознание | 3 | ||
| русский язык | русский язык | 3 | ||
| 43 | Олимпиада Кружкового движения Национальной технологической инициативы | программная инженерия финансовых технологий | информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, компьютерные и информационные науки | 3 |
| умный город | информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, электроника, радиотехника и системы связи, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, электро – и теплоэнергетика, электроника и автоматика физических установок, техносферная безопасность и природообустройство, технологии материалов, управление в технических системах, компьютерные и информационные науки | 3 | ||
| большие данные и машинное обучение | информатика и вычислительная техника, компьютерные и информационные науки | 2 | ||
| аэрокосмические системы | информатика и вычислительная техника, электроника, радиотехника и системы связи, прикладная математика и информатика, мехатроника и робототехника, управление в технических системах | 3 | ||
| интеллектуальные робототехнические системы | информатика и вычислительная техника, электроника, радиотехника и системы связи, управление в технических системах, компьютерные и информационные науки | 1 | ||
| беспилотные авиационные системы | информатика и вычислительная техника, электроника, радиотехника и системы связи, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, авиационная и ракетно-космическая техника, аэронавигация и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники, управление в технических системах | 2 | ||
| технологии беспроводной связи | компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, электроника, радиотехника и системы связи, управление в технических системах | 2 | ||
| интеллектуальные энергетические системы | компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, электроника, радиотехника и системы связи, электро – и теплоэнергетика, управление в технических системах | 3 | ||
| искусственный интеллект | математика и механика, компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность | 3 | ||
| информационная безопасность | математика и механика, компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, электроника, радиотехника и системы связи | 3 | ||
| автоматизация бизнес-процессов | математика и механика, компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, электроника, радиотехника и системы связи, автоматизация технологических процессов и производств, управление в технических системах, экономика и управление | 2 | ||
| композитные технологии | машиностроение, нанотехнологии и наноматериалы, материаловедение и технологии материалов, ракетные комплексы и космонавтика, наноинженерия | 3 | ||
| инженерные биологические системы: агробиотехнологии | науки о земле, биологические науки, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, электро- и теплоэнергетика, машиностроение, химические технологии, промышленная экология и биотехнологии, техносферная безопасность и природообустройство, сельское, лесное и рыбное хозяйство | 3 | ||
| анализ космических снимков и геопространственных данных | науки о земле, информатика и вычислительная техника, природообустройство и водопользование, прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия, водные пути, порты и гидротехнические сооружения, управление водным транспортом и гидрографическое обеспечение судоходства, сельское, лесное и рыбное хозяйство, экономика, государственное и муниципальное управление, бизнес-информатика, зарубежное регионоведение, регионоведение россии, востоковедение и африканистика, туризм | 3 | ||
| водные робототехнические системы | приборостроение, информатика и вычислительная техника, электроника, радиотехника и системы связи, мехатроника и робототехника, управление в технических системах, кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры | 2 | ||
| нейротехнологии и когнитивные науки | прикладная математика и информатика, математическое обеспечение и администрирование информационных систем, прикладная информатика, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, управление в технических системах, психология | 2 | ||
| передовые производственные технологии | прикладная математика и информатика, механика и математическое моделирование, прикладная математика и информатика, математика и компьютерные науки, информатика и вычислительная техника, информационные системы и технологии, программная инженерия, автоматизация технологических процессов и производств, конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств, мехатроника и робототехника | 2 | ||
| спутниковые системы | физика и астрономия, информатика и вычислительная техника, электроника, радиотехника и системы связи, физико-технические науки и технологии, авиационная и ракетно-космическая техника, аэронавигация и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники, управление в технических системах | 3 | ||
| наносистемы и наноинженерия | физика и астрономия, химия, биологические науки, электроника, радиотехника и системы связи, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, химические технологии, технологии материалов, нанотехнологии и наноматериалы | 2 | ||
| автономные транспортные системы | фундаментальная информатика и информационные технологии, информатика и вычислительная техника, машиностроение, системы управления движением и навигация, аэронавигация и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники, управление в технических системах | 3 | ||
| летающая робототехника | фундаментальная информатика и информационные технологии, информатика и вычислительная техника, электроника, радиотехника и системы связи, системы управления движением и навигация, аэронавигация и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники, управление в технических системах | 3 | ||
| геномное редактирование | экология и природопользование, биологические науки, химические технологии, промышленная экология и биотехнологии, техносферная безопасность и природообустройство, наноинженерия, агроинженерия, ветеринария и зоотехния | 3 | ||
| 44 | Олимпиада Курчатов | математика | математика | 2 |
| физика | физика | 2 | ||
| 45 | Олимпиада МГИМО МИД России для школьников | гуманитарные и социальные науки | история, обществознание | 2 |
| 46 | Олимпиада по комплексу предметов «Культура и искусство» | технический рисунок и декоративная композиция | декоративно-прикладное искусство и народные промыслы, технология художественной обработки материалов, искусство костюма и текстиля, конструирование изделий легкой промышленности, технологии и проектирование текстильных изделий, технология изделий легкой промышленности, информационные системы и технологии, технология полиграфического и упаковочного производства, прикладная информатика, профессиональное обучение | 1 |
| академический рисунок, живопись, композиция, история искусства и культуры | дизайн, графика, монументально-декоративное искусство, декоративно-прикладное искусство и народные промыслы, технология художественной обработки материалов, искусство костюма и текстиля, конструирование изделий легкой промышленности, технологии и проектирование текстильных изделий, технология изделий легкой промышленности, информационные системы и технологии, технология полиграфического и упаковочного производства, прикладная информатика, профессиональное обучение (по отраслям) | 1 | ||
| 47 | Олимпиада РГГУ для школьников | иностранный язык | иностранный язык | 2 |
| история | история | 2 | ||
| литература | литература | 2 | ||
| русский язык | русский язык | 2 | ||
| 48 | Олимпиада Университета Иннополис «Innopolis Open» | информатика | информатика | 2 |
| математика | математика | 3 | ||
| 49 | Олимпиада школьников «Гранит науки» | информатика | компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, машиностроение, управление в технических системах, экономика и управление | 3 |
| естественные науки | науки о земле, электроника, радиотехника и системы связи, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, электро- и теплоэнергетика, машиностроение, техносферная безопасность и природоустройство, прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия, техника и технологии наземного транспорта | 3 | ||
| химия | химия, науки о земле, биологические науки, химические технологии, промышленная экология и биотехнологии, технологии материалов | 2 | ||
| 50 | Олимпиада школьников «Ломоносов» | биология | биология | 1 |
| география | география | 1 | ||
| геология | геология | 1 | ||
| журналистика | журналистика | 1 | ||
| иностранный язык | иностранный язык | 1 | ||
| информатика | информатика | 1 | ||
| политология | история | 2 | ||
| международные отношения и глобалистика | история | 1 | ||
| история | история | 1 | ||
| история российской государственности | история | 1 | ||
| литература | литература | 1 | ||
| математика | математика | 1 | ||
| философия | обществознание | 1 | ||
| обществознание | обществознание | 1 | ||
| экология | почвоведение, экология и природопользование | 2 | ||
| психология | психология | 1 | ||
| русский язык | русский язык | 1 | ||
| физика | физика | 2 | ||
| инженерные науки | фундаментальная и прикладная химия, прикладные математика и физика | 3 | ||
| космонавтика | фундаментальная математика и механика | 2 | ||
| механика и математическое моделирование | фундаментальные математика и механика | 3 | ||
| робототехника | фундаментальные математика и механика, мехатроника и робототехника, фундаментальная информатика и информационные технологии | 3 | ||
| химия | химия | 1 | ||
| право | юриспруденция | 1 | ||
| 51 | Олимпиада школьников «Надежда энергетики» | информатика | информатика | 3 |
| физика | физика | 3 | ||
| комплекс предметов (физика, информатика, математика) | физика, информатика, математика | 3 | ||
| 52 | Олимпиада школьников «Покори Воробьёвы горы!» | биология | биология | 1 |
| география | география | 2 | ||
| журналистика | журналистика | 1 | ||
| иностранный язык | иностранный язык | 1 | ||
| история | история | 2 | ||
| литература | литература | 1 | ||
| математика | математика | 1 | ||
| обществознание | обществознание | 1 | ||
| физика | физика | 1 | ||
| 53 | Олимпиада школьников «Робофест» | физика | физика | 2 |
| 54 | Олимпиада школьников «Физтех» | биология | биология | 3 |
| математика | математика | 2 | ||
| физика | физика | 1 | ||
| 55 | Олимпиада школьников «Шаг в будущее» | программирование | информатика и вычислительная техника | 2 |
| математика | математика | 3 | ||
| инженерное дело | математика и механика, компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, информационная безопасность, электроника, радиотехника и системы связи, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, электро- и теплоэнергетика, ядерная энергетика и технологии, машиностроение, физико-технические науки и технологии, оружие и системы вооружения, техносферная безопасность и природоустройство, технологии материалов, техника и технологии наземного транспорта, авиационная и ракетно-космическая техника, управление в технических системах, нанотехнологии и наноматериалы | 2 | ||
| компьютерное моделирование и графика | математика и механика, компьютерные и информационные науки, информатика и вычислительная техника, электроника, радиотехника и системы связи, фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии, электро- и теплоэнергетика, ядерная энергетика и технологии, машиностроение, физико-технические науки и технологии, оружие и системы вооружения, техносферная безопасность и природоустройство, технологии материалов, техника и технологии наземного транспорта, авиационная и ракетно-космическая техника, управление в технических системах, нанотехнологии и наноматериалы | 3 | ||
| физика | физика | 2 | ||
| 56 | Олимпиада школьников по информатике и программированию | информатика | информатика | 1 |
| 57 | Олимпиада школьников по программированию «ТехноКубок» | информатика | информатика и икт | 1 |
| 58 | Олимпиада Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации | иностранный язык | английский язык | 2 |
| журналистика | журналистика | 2 | ||
| история | история | 2 | ||
| иностранный язык | китайский язык | 2 | ||
| обществознание | обществознание | 2 | ||
| политология | политология | 2 | ||
| экономика | экономика, математика | 3 | ||
| 59 | Олимпиада школьников Санкт-Петербургского государственного университета | биология | биология | 1 |
| география | география | 1 | ||
| журналистика | журналистика | 1 | ||
| китайский язык | иностранный язык | 2 | ||
| иностранный язык | иностранный язык | 1 | ||
| филология | иностранный язык, литература, русский язык | 1 | ||
| информатика | информатика | 1 | ||
| история | история | 1 | ||
| медицина | лечебное дело, стоматология, психология, клиническая психология, психология служебной деятельности | 1 | ||
| математика | математика | 1 | ||
| обществознание | обществознание | 1 | ||
| социология | обществознание, история | 1 | ||
| право | право | 1 | ||
| инженерные системы | прикладная математика и информатика, механика и математическое моделирование, прикладные математика и физика, радиофизика, системный анализ и управление, химия, физика и механика материалов | 3 | ||
| физика | физика | 2 | ||
| химия | химия | 1 | ||
| экономика | экономика | 2 | ||
| 60 | Олимпиада школьников федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Всероссийский государственный университет юстиции (РПА Минюста России)» «В мир права» | история | история | 3 |
| право | обществознание, право | 3 | ||
| 61 | Олимпиада Юношеской математической школы | математика | математика | 2 |
| 62 | Открытая межвузовская олимпиада школьников Сибирского Федерального округа «Будущее Сибири» | физика | физика | 3 |
| химия | химия | 2 | ||
| 63 | Открытая олимпиада Северо-Кавказского федерального университета среди учащихся образовательных организаций «45 параллель» | география | география | 2 |
| 64 | Открытая олимпиада школьников | информатика | информатика | 1 |
| математика | математика | 3 | ||
| 65 | Открытая олимпиада школьников по программированию | информатика | информатика | 1 |
| 66 | Открытая олимпиада школьников по программированию «Когнитивные технологии» | информатика и икт | информатика | 2 |
| 67 | Открытая региональная межвузовская олимпиада вузов Томской области (ОРМО) | география | география | 3 |
| история | история | 2 | ||
| литература | литература | 2 | ||
| математика | математика | 3 | ||
| русский язык | русский язык | 3 | ||
| физика | физика | 3 | ||
| 68 | Открытая химическая олимпиада | химия | химия | 2 |
| 69 | Отраслевая олимпиада школьников «Газпром» | информационные и коммуникационные технологии | информатика | 3 |
| физика | физика | 3 | ||
| химия | химия | 3 | ||
| 70 | Отраслевая физико-математическая олимпиада школьников «Росатом» | математика | математика | 2 |
| физика | физика | 1 | ||
| 71 | Плехановская олимпиада школьников | иностранный язык | английский язык, немецкий язык | 3 |
| экономика | обществознание | 3 | ||
| финансовая грамотность | обществознание | 3 | ||
| русский язык | русский язык | 2 | ||
| 72 | Региональный конкурс школьников Челябинского университетского образовательного округа | иностранный язык | иностранный язык | 3 |
| 73 | Санкт-Петербургская олимпиада школьников | астрономия | астрономия | 1 |
| математика | математика | 1 | ||
| химия | химия | 1 | ||
| 74 | Северо-Восточная олимпиада школьников | филология | русский язык, литература | 3 |
| 75 | Сибирская межрегиональная олимпиада школьников «Архитектурно-дизайнерское творчество» | архитектура, изобразительные и прикладные виды искусств | архитектура, дизайн, дизайн архитектурной среды, градостроительство | 2 |
| 76 | Строгановская олимпиада на базе МГХПА им. С.Г. Строганова | рисунок, живопись, скульптура, дизайн | искусство, дизайн | 1 |
| 77 | Телевизионная гуманитарная олимпиада школьников «Умницы и умники» | гуманитарные и социальные науки | журналистика, зарубежное регионоведение, международные отношения, политология, реклама и связи с общественностью | 1 |
| 78 | Турнир городов | математика | математика | 1 |
| 79 | Турнир имени М.В. Ломоносова | астрономия и науки о земле | астрономия | 3 |
| биология | биология | 2 | ||
| история | история | 2 | ||
| литература | литература | 2 | ||
| математика | математика | 2 | ||
| лингвистика | русский язык, иностранный язык, математика | 2 | ||
| физика | физика | 2 | ||
| химия | химия | 3 | ||
| 80 | Университетская олимпиада школьников «Бельчонок» | информатика | информатика | 3 |
| математика | математика | 3 | ||
| химия | химия | 3 | ||
| 81 | Учитель школы будущего | иностранный язык | востоковедение и африканистика, педагогическое образование (профиль «иностранный язык»), лингвистика, филология | 3 |
| 82 | Филологическая олимпиада для школьников 5-11 классов «Юный словесник» | филология | русский язык, литература | 2 |
| 83 | Межрегиональная открытая олимпиада по музыкально-теоретическим дисциплинам для учащихся детских музыкальных школ и детских школ искусств | теория и история музыки | сольфеджио, музыкальная литература | 3 |
как сдать часть 2 ЕГЭ по физике — Учёба.ру
Чем раньше начнешь готовиться к ЕГЭ,
тем выше будет балл Поможем подготовиться, чтобы сдать экзамены на максимум и поступить в топовые вузы на бюджет. Первый урок бесплатно
Илья Шолин,
старший преподаватель факультета фундаментальной физико-химической инженерии МГУ,
м.н.с. лаборатории физики высоких давлений ИФТТ РАН,
ведущий специалист направления образовательных технологий группы компаний InEnergy
Задание № 25
Что требуетсяРешить задачу по механике или молекулярной физике.
ОсобенностиВ этом задании проверяется умение решать стандартные, типовые задачи. Речь идет о применении одного или двух законов и соответствующих им формул. Такие задачи часто встречаются в наиболее распространенных задачниках, в них практически нет подводных камней, и для решения не требуется нестандартных подходов.
СоветыЧтобы успешно справиться с этим заданием, нужно брать стандартные школьные задачники и решать задачи по соответствующим разделам.
Задание № 26
Что требуетсяРешить задачу по молекулярной физике или термодинамике.
ОсобенностиНа ЕГЭ представлены пять разделов физики: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, основы специальной теории относительности и квантовая физика. Основы специальной теории относительности являются достаточно специфическим разделом. Его освоению в школе уделяется совсем немного времени, но на ЕГЭ по физике он чаще всего встречается лишь в одном задании (№ 18). Из года в год статистика результатов экзамена показывает, что чем дальше по темам, тем хуже решаемость задач. Так, задачи по механике успешно решает значительный процент выпускников, по молекулярной физике — чуть меньше, по электродинамике — еще меньше, а по квантовой физике процент самый низкий. Разница в количестве абитуриентов, верно решивших задачи в рамках того или иного раздела, не столь велика (около 10—15%), но тенденция сохраняется из года в год.
Распространенная ошибка, которая часто возникает в задаче № 26, связана с применением первого закона термодинамики к различным изопроцессам. Выпускники неправильно пишут знаки необходимых величин. Этот закон включает в себя теплоту, подводимую или отводимую из системы, изменение внутренней энергии и работу. В зависимости от того, расширяется газ или сжимается, нагревается или охлаждается, подводят теплоту в систему или, наоборот, отводят, у всех названных выше величин меняются знаки, и они входят в уравнение либо с плюсом, либо с минусом. Участники экзамена регулярно ошибаются при расстановке знаков. Здесь нужно вспомнить, что чему должно соответствовать, и подумать, с какими знаками величины подставить в уравнение, чтобы получить корректное решение и правильный ответ.
Успешнее всего ребята справляются с задачами на уравнение Менделеева — Клайперона и на формулу для внутренней энергии идеального газа. Если на ЕГЭ попадаются эти темы, большинство абитуриентов верно решает задачу.
СоветыСтатистика успешного выполнения задания № 26 может меняться в три-четыре раза в зависимости от темы. Поэтому советую внимательно повторить то, как правильно пользоваться первым законом термодинамики, а также темы, которые находятся в разделе молекулярной физики и термодинамики и вызывают у вас наибольшие трудности.
Задание № 27
Что требуетсяРешить задачу по электродинамике или квантовой физике.
ОсобенностиВ спецификации ФИПИ под этим номером идет задача по электродинамике или квантовой физике. При этом в методических рекомендациях по результатам ЕГЭ-2017 указано: «В следующем году последней расчетной задачей с кратким ответом на позиции 27 будут преимущественно задания по квантовой физике (на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта или на формулу для энергии или импульса фотонов)». Эта информация сильно сужает список тем, которые стоит повторять при подготовке к этому заданию.
СоветыОбратите внимание на темы, о которых идет речь выше, и прорешайте соответствующие типичные задачи.
Задание № 28
Что требуетсяРешить качественную задачу из любого раздела, который есть в кодификаторе.
ОсобенностиКачественная задача не имеет числового ответа. Ответ здесь может звучать как «больше», «меньше», «увеличится», «уменьшится», «вырастет», «упадет». В этих задачах, как правило, важен не столько результат, сколько сам ход решения. Например, в условии может быть схема электрической цепи, а затем в цепи происходит какое-то изменение (переключили ключ или заменили какой-нибудь элемент). В качестве решения надо указать, что изменится в системе или что произойдет с показаниями тех или иных измерительных приборов, которые содержатся в цепи.
Задание проверяет знание законов физики, умение их применить, а также логику переходов в построении решения. Насколько выпускник понимает то или иное явление? Нет ли логических ошибок в его рассуждениях? Могу сказать, что, по статистике, эта задача имеет один из самых низких процентов решаемости за всю историю ЕГЭ по физике.
СоветыЕсли на экзамене вы претендуете на максимальный балл, вам стоит обратить особое внимание на это задание. Существуют отдельные сборники по качественным задачам (например, «Качественные задачи по физике в средней школе», М.Е. Тульчинский). Хочу отметить, в зависимости от года издания, список рассматриваемых в этих сборниках тем может оказаться шире, чем требуется на ЕГЭ. Например, в сборниках, изданных в советское время, часто встречаются задачи на тепловое расширение, а в ЕГЭ такой темы нет. Поэтому подберите соответствующие темы по кодификатору ЕГЭ и прорешайте задачи по ним из какого-нибудь сборника качественных задач.
В методических рекомендациях, на которые я уже ссылался выше, этому заданию уделяется особое внимание, методика его решения обсуждается на нескольких страницах (стр. 20—22). Там рассматривается несколько типичных ошибок участников ЕГЭ по физике 2018 года и подходы к решению такого рода заданий. Выпускникам будет полезно ознакомиться с этим документом. Его можно найти на сайте ФИПИ.
Задание № 29
Что требуетсяРешить задачу по механике.
ОсобенностиЗадачи № 25—28 относились к повышенному уровню сложности, а последние четыре, начиная с № 29, уже относятся к высокому. Здесь от участников экзамена требуется применить законы физики в необычных условиях, которые редко встречаются в типовых задачниках.
Есть еще и такой нюанс. В прошлом году в кодификатор ЕГЭ по физике были внесены изменения, расширился список рассматриваемых тем. Обратите внимание, что в раздел «Механика» добавилась вторая космическая скорость, которой раньше там не было. Теперь могут появиться задачи и по этой теме.
СоветыВ первую очередь обратите внимание на такие разделы механики, как «Статика» и «Колебания и волны». Эти темы достаточно часто встречаются в этом задании и вызывают наибольшие затруднения у выпускников.
Задание № 30
Что требуетсяРешить задачу по молекулярной физике или термодинамике.
ОсобенностиВ спецификации ЕГЭ по физике есть противоречие. В одной части этого документа говорится, что под этим номером идет задача по молекулярной физике или термодинамике, а в другой части, где описываются уровни сложности заданий, указано, что успешное выполнение этого задания требует знаний из нескольких разделов физики. По своему опыту могу сказать, что правильным стоит считать второй вариант. Кстати, это замечание относится ко всем четырем последним заданиям (№ 29—32).
Если на экзамене вам досталась задача по молекулярной физике, то чаще всего для решения требуются знания из области механики. Например, здесь могут рассматриваться изопроцессы, происходящие с идеальным газом, и создаваемое газом давление приводит к движению поршня, которое тоже надо описать, используя соотношения, известные из механики.
СоветыЧаще всего эта задача посвящена изопроцессам, происходящим в газах, и применению к этим процессам первого начала термодинамики. Также под № 30 встречаются задачи на уравнение теплового баланса, которые обычно не вызывают серьезных затруднений.
Задание № 31
Что требуетсяРешить задачу по электродинамике.
ОсобенностиЭто задача по электродинамике, но здесь надо применить знания из разных разделов. Например, часто в условии возникающие электродинамические силы приводят к механическому движению. Таким образом всплывают элементы механики, в частности, в решении нередко приходится использовать закон сохранения энергии.
СоветыОбратите внимание на следующие темы: электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, элементы физической оптики (дифракция и интерференция света). Эти разделы достаточно сложные, и по ним необходимо отдельно готовиться.
Наименьшие же трудности у ребят вызывают задачи на геометрическую оптику и применение закона Ома.
Задание № 32
Что требуетсяРешить задачу по электродинамике или квантовой физике.
ОсобенностиЧаще всего под № 32 на ЕГЭ дают задачу по электродинамике. Но попадаются и задачи из квантовой физики, в частности на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
СоветыПовторите следующие темы: фотоэффект, геометрическая оптика, электромагнитные колебания.
Общие рекомендации по решению задач части 2
- Чтобы подготовиться к последним четырем заданиям, нужно решать задачи, которые рассматривают одно и то же явление с разных сторон. Допустим, у нас есть задача, в которой условие дано в форме обычного текста или рисунка со схемой. Что-то дано, что-то надо найти. Это первый подход. Второй вариант — это когда то же самое условие может быть в виде графика, который, например, описывает колебания той или иной величины (напряжение, сила тока, заряд на конденсаторе). Третий вариант — это условие в виде таблицы значений или функции. В итоге одно и то же явление можно описывать самыми разными способами. При подготовке я рекомендую найти и прорешать по несколько задач по каждой теме, в которых используются различные подходы.
- Не всегда полезно прорешивать задачи из открытого банка заданий и демоверсий ЕГЭ. Ведь они в большей степени предназначены для проверки знаний по определенным темам, а не для обучения. Если вам нужно разобрать конкретные темы, лучше использовать задачники по физике.
- Последние четыре задачи ЕГЭ рассчитаны на выпускников с очень высоким уровнем знаний по предмету. Другим школьникам они могут показаться нерешаемыми. Конечно, все основные законы физики большинство участников экзамена знает. Но здесь их нужно использовать в таких необычных условиях, что порой бывает сложно догадаться, о каком законе или явлении идет речь и какие соотношения эти явления описывают. Часто главная проблема заключается именно в этом — трудно понять, про что эта задача и какие законы в ней можно использовать.
2, 600 лет открытий от Фалеса до Хиггса (The MIT Press): Lemons, Don S .: 9780262035903: Amazon.com: Books
Рисунки и короткие эссе предлагают увлекательные и доступные объяснения ключевых идей в физике, от триангуляции до относительность и не только.Люди пытались понять физическую вселенную с древних времен. У Аристотеля было одно видение (царство небесных сфер совершенно), а у Эйнштейна – другое (все движения релятивистские). Чаще всего это различное понимание начинается с простого рисунка, предматематической картины реальности.Такие рисунки – скромный, но эффективный инструмент ремесла физика, часть традиции мышления, преподавания и обучения, передаваемой на протяжении веков. В этой книге рисунки используются для понятного и увлекательного объяснения пятидесяти одной ключевой идеи физики. Дон Лемонс, профессор физики и автор нескольких книг по физике, сочетает короткие, элегантно написанные эссе с простыми рисунками, которые вместе передают важные концепции из истории физической науки.
Лимоны идут в хронологическом порядке, начиная с открытия Фалесом триангуляции, пифагорейского монокорда и объяснения баланса Архимеда.Он продолжает описание Леонардо «земного сияния» (призрачное сияние между рогами полумесяца), законов движения планет Кеплера и колыбели Ньютона (подвешенные стальные шары, демонстрирующие своими столкновениями, что для каждого действия всегда есть равное и противоположное. реакция). Достигнув двадцатого и двадцать первого веков, Лемонс объясняет фотоэлектрический эффект, атом водорода, общую теорию относительности, глобальный парниковый эффект, бозон Хиггса и многое другое. Эссе помещают науку о рисунках в исторический контекст, описывая, например, конфликт Галилея с Римско-католической церковью из-за его учения о том, что солнце является центром вселенной, связь между открытием электрических явлений и романтизмом Уильяма. Вордсворт и тень Великой войны на открытие Эйнштейном теории относительности.
Читатели Drawing Physics с небольшим опытом в математике или физике скажут: «Теперь я вижу, а теперь понимаю».
Физика рисования Дон С. Лемонс: 9780262535199
О физике рисования
Рисунки и короткие эссе предлагают увлекательные и доступные объяснения ключевых идей в физике, от триангуляции до теории относительности и не только.
Люди пытались понять физическую вселенную с древних времен.У Аристотеля было одно видение (царство небесных сфер совершенно), а у Эйнштейна – другое (все движения релятивистские). Чаще всего это различное понимание начинается с простого рисунка, предматематической картины реальности. Такие рисунки – скромный, но эффективный инструмент физического мастерства, часть традиции мышления, преподавания и обучения, передаваемой на протяжении веков. В этой книге рисунки используются для понятного и увлекательного объяснения пятидесяти одной ключевой идеи физики.Дон Лемонс, профессор физики и автор нескольких книг по физике, сочетает короткие, элегантно написанные эссе с простыми рисунками, которые вместе передают важные концепции из истории физической науки.
Лимоны идут в хронологическом порядке, начиная с открытия Фалесом триангуляции, пифагорейской монокорды и объяснения баланса Архимеда. Он продолжает описание Леонардо «земного сияния» (призрачное свечение между рогами полумесяца), законов движения планет Кеплера и колыбели Ньютона (подвешенные стальные шары, демонстрирующие своими столкновениями, что для каждого действия всегда есть равное и противоположное. реакция).Достигнув двадцатого и двадцать первого веков, Лемонс объясняет фотоэлектрический эффект, атом водорода, общую теорию относительности, глобальный парниковый эффект, бозон Хиггса и многое другое. Эссе помещают науку о рисунках в исторический контекст, описывая, например, конфликт Галилея с Римско-католической церковью из-за его учения о том, что солнце является центром вселенной, связь между открытием электрических явлений и романтизмом Уильяма. Вордсворт и тень Великой войны на открытие Эйнштейном теории относительности.
Читатели Drawing Physics с небольшим опытом в математике или физике скажут: «Теперь я вижу, а теперь понимаю».
2600 лет открытий от Фалеса до Хиггса в JSTOR
Описание книги:Люди пытались понять физическую вселенную с древних времен. У Аристотеля было одно видение (царство небесных сфер совершенно), а у Эйнштейна – другое (все движения релятивистские). Чаще всего это различное понимание начинается с простого рисунка, предматематической картины реальности.Такие рисунки – скромный, но эффективный инструмент ремесла физика, часть традиции мышления, преподавания и обучения, передаваемой на протяжении веков. В этой книге рисунки используются для понятного и увлекательного объяснения пятидесяти одной ключевой идеи физики. Дон Лемонс, профессор физики и автор нескольких книг по физике, сочетает короткие, элегантно написанные эссе с простыми рисунками, которые вместе передают важные концепции из истории физической науки. Лимонс действует в хронологическом порядке, начиная с открытия Фалесом триангуляции, пифагорейского монокорда. , и объяснение баланса Архимеда.Он продолжает описание Леонардо «земного сияния» (призрачное сияние между рогами полумесяца), законов движения планет Кеплера и колыбели Ньютона (подвешенные стальные шары, демонстрирующие своими столкновениями, что для каждого действия всегда есть равное и противоположное. реакция). Достигнув двадцатого и двадцать первого веков, Лемонс объясняет фотоэлектрический эффект, атом водорода, общую теорию относительности, глобальный парниковый эффект, бозон Хиггса и многое другое. Эссе помещают науку о рисунках в исторический контекст – описывая, например, конфликт Галилея с Римско-католической церковью из-за его учения о том, что солнце является центром вселенной, связь между открытием электрических явлений и романтизмом Уильям Вордсворт и тень, брошенная Великой войной на открытие Эйнштейном теории относительности.Читатели Drawing Physics с небольшим опытом в математике или физике скажут: «Теперь я вижу, а теперь понимаю».
Чертеж диаграмм свободного тела
Диаграммы свободного тела – это диаграммы, используемые для отображения относительной величины и направления всех сил, действующих на объект в данной ситуации. Диаграмма свободного тела – это особый пример векторных диаграмм, которые обсуждались в предыдущем разделе. Эти диаграммы будут использоваться на протяжении всего нашего изучения физики. Размер стрелки на диаграмме свободного тела отражает величину силы.Направление стрелки показывает направление действия силы. Каждая стрелка силы на диаграмме помечена, чтобы указать точный тип силы. Обычно на диаграмме свободного тела объект изображают в виде прямоугольника и проводят стрелку силы из центра прямоугольника наружу в направлении, в котором действует сила. Пример диаграммы свободного тела показан справа
На приведенной выше диаграмме свободного тела показаны четыре силы, действующие на объект. Объекты не обязательно всегда имеют четыре силы, действующие на них.Бывают случаи, когда количество сил, изображенных на диаграмме свободного тела, будет равно одному, двум или трем. Не существует жесткого правила относительно количества сил, которые должны быть изображены на диаграмме свободного тела. Единственное правило для рисования диаграмм свободного тела состоит в том, чтобы изобразить все силы, которые существуют для этого объекта в данной ситуации. Таким образом, для построения диаграмм свободного тела чрезвычайно важно знать различные типы сил. Если вам дано описание физической ситуации, начните с использования вашего понимания типов сил, чтобы определить, какие силы присутствуют.Затем определите направление, в котором действует каждая сила. Наконец, нарисуйте прямоугольник и добавьте стрелки для каждой существующей силы в соответствующем направлении; Обозначьте каждую стрелку силы в соответствии с ее типом. При необходимости обратитесь к списку сил и их описанию, чтобы понять различные типы сил и их соответствующие символы.
Примените метод, описанный в параграфе выше, для построения диаграмм свободного тела для различных ситуаций, описанных ниже.Ответы показаны и объяснены внизу этой страницы.
- Книга покоится на столе. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- Гимнастка держится за перекладину, неподвижно подвешена в воздухе. Штанга поддерживается двумя веревками, прикрепленными к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и перекладины. Смотрите ответ.
- Яйцо свободно падает из гнезда на дереве.Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на яйцо при его падении. Смотрите ответ.
- Белка-летяга летит (нет крыло закрылков ) от дерева до земли с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на белку. Смотрите ответ.
- К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с ускорением вправо. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха.Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с постоянной скоростью. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- Студент колледжа кладет рюкзак на плечо. Рюкзак неподвижно подвешивается на одной лямке с одного плеча. Изобразите вертикальные силы, действующие на рюкзак. Смотрите ответ.
- Парашютист спускается с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на парашютиста. Смотрите ответ.
- Сила применяется справа, чтобы тащить сани по рыхлому снегу с ускорением вправо. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на салазки. Смотрите ответ.
- Футбольный мяч движется вверх к своему пику после того, как игрок загрузил его .Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на футбольный мяч, когда он поднимается вверх к своей вершине. Смотрите ответ.
- Автомобиль движется вправо и снижает скорость. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на автомобиль. Смотрите ответ.
Ответы
Здесь показаны ответы на вышеупомянутое упражнение. Если вы испытываете трудности с рисованием диаграмм свободного тела, вам следует об этом позаботиться.Продолжайте просматривать список сил и их описание, а также эту страницу, чтобы получить удобство при построении диаграмм свободного тела.
1. Книга покоится на столе. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
2.Гимнастка, держась за перекладину, неподвижно висит в воздухе. Штанга поддерживается двумя веревками, прикрепленными к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и перекладины. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
3. Яйцо свободно падает из гнезда на дереве.Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
4. Белка-летяга скользит (нет крыло закрылков ) от дерева до земли с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
5.К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с ускорением вправо. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
6. К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с постоянной скоростью.Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
7. Студент колледжа кладет рюкзак на плечо. Рюкзак неподвижно подвешивается на одной лямке с одного плеча. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
8.Парашютист спускается с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
9. Сила, приложенная вправо, чтобы тащить сани по рыхлому снегу с ускорением вправо. Пренебрегайте сопротивлением воздуха.Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
10. Футбольный мяч движется вверх к своей вершине после того, как игрок загрузил его . Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
11.Автомобиль движется вправо и сбавляет скорость. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
Изображение физики – WSJ
В 212 г.C., г. Через два года после осады Сиракуз, на юго-восточном берегу Сицилии, группа римских солдат ночью взбирается на оборонительные стены и открывает городские ворота для своих соотечественников. Войска несутся по улицам. Один из воинов, воодушевленный долгожданным обещанием сокровищ, врывается в жилище, где встречает старика, который пишет геометрические формы на подносе с песком. Старик отмахивается, ворча: «Не трогай мои круги!» В ярости солдат опускает меч и заканчивает жизнь прославленного гения древности Архимеда.
Этот эпизод – без сомнения, приукрашенный, если не сфабрикованный – стал интеллектуальным талисманом для мыслителей средневековья и Возрождения: мученичество на самом алтаре рационального исследования, освящающее прерванное общение Архимеда с природой в эмблеме незаконченной диаграммы. С таким же научным почтением ученые Кембриджского университета покорно обходили фигуры, которые Исаак Ньютон поцарапал палкой, в гравийные дорожки Сада Стипендиатов. Совсем недавно поклонники нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана восстановили его Dodge Maxivan 1975 года, на котором он нарисовал примеры волнообразных диаграмм, которые он разработал для изображения взаимодействий между субатомными частицами.
У физиков есть три способа выразить свои идеи: во-первых, используя простой язык, как это прекрасно сделал в XIX веке Майкл Фарадей, бросавший вызов математике; во-вторых, преобразование физических явлений в математические символы, те «отвратительные, тесные формулы с буквами скорпиона», которые оттолкнули Сильвию Плат в «Колокольне»; или в-третьих, введение рисунка. В литературе по физике уже давно представлены диаграммы различного вида, от рисунков на полях в старых рукописях до компьютерных трехмерных визуализаций в онлайн-журналах.
Там, где слова или уравнения не могут передать идею, картинка может вспыхнуть сквозь когнитивный подлесок, открывая путь к пониманию. В самом деле, первый шаг в решении проблемы элементарной физики – это нарисовать диаграмму – наглядное изложение взаимосвязи между силами, массами и другими параметрами. Каким-то образом это опосредование данных зрительной корой запускает нейронный ответ, который фокусирует мозг. Там, где художников учат видеть оттенки, плоскости и текстуры, физиков учат «видеть» невидимые силовые поля, потоки энергии и облака квантовой вероятности.
Используя иллюстрации в качестве руководства, ветеран-физик Дон С. Лемонс исследует рост физической науки в книге «Рисование физики: 2600 лет открытий от Фалеса до Хиггса». Каждая из 51 краткой главы книги связана с ключевой схемой, графиком или наброском от руки, сопровождаемым четырьмя или пятью страницами пояснительного текста. Мы встречаем обычный набор персонажей – Галилей, Ньютон, Эйнштейн – но также и многих менее известных второстепенных игроков: древнего Эратосфена, иракского мудреца 11-го века Альхазен и Саймона Стевина, математика 16-го века из Нидерландов. несколько случайных.Здесь нет углубленных научных уроков, только важные детали открытия или понимания, плюс достаточно исторического контекста, чтобы передать эпическую сагу физики. Рисунки в книге, выполненные с веселой неприхотливостью иллюстратором Джесси Грабером, варьируются от условных изображений падающей породы или распада нейтрона до полноценного числового графика, изображающего энергию связи атомных ядер. В графической области науки символизм силен: диагональная линия между двумя координатными осями может представлять не что иное, как расширение Вселенной, как в законе Хаббла.
Получают ли учащиеся выгоды от самостоятельного построения эффективных диаграмм при решении вводных задач по физике? Случай двух задач электростатики
Для обеих задач все студенты нарисовали диаграмму. Однако не все схемы, нарисованные студентами, были признаны продуктивными (для решения задач). В задаче 1 вмешательство PO привело к значительному увеличению процента студентов, которые нарисовали продуктивную диаграмму (значение p = 0,036 по сравнению с NS с помощью теста хи-квадрат [42]), в то время как процент студентов из DO, которые нарисовали диаграмму продуктивная диаграмма почти идентична проценту студентов в NS, как показано в таблице 2.Обратите внимание, что, поскольку учащимся в группе DO были предоставлены непродуктивные диаграммы, только 45% из них добавили больше деталей к этим диаграммам, чтобы получить продуктивную диаграмму. Что касается задачи 2, ни одно из вмешательств не повлияло на процент учащихся, рисовавших продуктивные диаграммы (данные, приведенные в таблице 3). Отметим, однако, что задача 2 – двумерная, а задача 1 – одномерная, и что больше студентов рисовали продуктивные диаграммы для задачи 2, чем для задачи 1 (77% по сравнению с 50%).
Таблица 2. Процент (и количество) студентов в трех группах вмешательства, которые составили продуктивную диаграмму для задачи 1.
| % студентов, составивших продуктивную диаграмму (количество учеников, составивших продуктивную диаграмму) | |
| PO | 66% (19) |
| DO | 45% (18) |
| NS | 41% (21) |
| Все студенты | 50% (58) |
Таблица 3. Процент (и количество) студентов в трех группах вмешательства, которые составили продуктивную диаграмму для задачи 2.
| % студентов, составивших продуктивную диаграмму (количество учеников, составивших продуктивную диаграмму) | |
| PO | 82% (41) |
| DO | 79% (31) |
| NS | 66% (19) |
| Все студенты | 77% (91) |
Подобно проценту студентов, которые нарисовали продуктивную диаграмму, о которой говорилось выше, похоже, что, хотя вмешательства в некоторой степени повлияли на успеваемость учащихся по задаче 1, они не повлияли на задачу 2.В таблице 4 перечислены средние баллы для каждой группы (PO, DO, NS) по двум различным частям задачи 1 (данные в викторине через неделю после того, как студенты узнали об электрическом поле и электрической силе). ANOVA [42] показывает отсутствие статистически значимой разницы между тремя группами в части электрического поля ( p = 0,332), но в части электрической силы не все три группы сопоставимы с точки зрения производительности ( p = 0,040). ). Для дальнейшего исследования были проведены попарные тесты t [42] для части электрической силы, которые показывают, что студенты в группе PO показали значительно лучшие результаты, чем студенты в двух других группах (сравнение PO с DO: p значение = 0.017, размер эффекта = 0,60; сравнение PO с NS: p значение = 0,011, величина эффекта = 0,55). Эти величины эффекта соответствуют средним эффектам.
Таблица 4. Количество студентов ( N ), средние (Avg.) И стандартные отклонения (S.d.) по двум частям задачи 1 для двух групп вмешательства и группы сравнения из 10 баллов.
| Полевая часть | Силовая часть | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| N | Ср. | S.d. | Ср. | S.d. | |
| PO | 29 | 7,0 | 3,25 | 8,6 | 2,80 |
| DO | 40 | 7,1 | 2,61 | 6,6 | 3,77 |
| NS | 51 | 7,9 | 2,78 | 6,8 | 3,59 |
По задаче 2 дисперсионный анализ не выявил статистически значимых различий между разными группами ( p = 0.131), возможно, потому, что в задаче 2 процент учащихся, построивших продуктивную диаграмму в трех разных группах, был сопоставимым. Средние значения и стандартные отклонения учащихся в трех разных группах показаны в таблице 5 (размеры групп вмешательства в таблицах 4 и 5 не совпадают, потому что две исследованные здесь проблемы были даны в двух разных викторинах, а вмешательства были реализованы в разные декламации в разные недели).
Таблица 5. Количество студентов ( N ), средние значения и стандартные отклонения (стандартное отклонение) по задаче 2 для двух групп вмешательства и группы сравнения из 10 баллов.
| N | Среднее | Std. разработчик | |
|---|---|---|---|
| PO | 50 | 5,8 | 3,1 |
| DO | 39 | 6,7 | 2.5 |
| NS | 29 | 5,3 | 3,3 |
Таким образом, получается, что для задачи 1 студенты, которых попросили нарисовать диаграмму, справились значительно лучше (по крайней мере, в силовой части задачи), возможно, потому, что они с большей вероятностью рисовали продуктивные диаграммы, тогда как для задачи 2 , вмешательства не выявили существенно различающихся тенденций (процент учащихся, рисующих продуктивную диаграмму или балл).
Студенты, которые рисуют продуктивные диаграммы, успевают лучше, чем студенты, не умеющие
Как упоминалось ранее, продуктивные диаграммы для обеих задач включают базовые физические установки (т.е. два заряда из задачи 1) и векторы, указывающие направления электрического поля или векторов электрической силы. В таблице 6 показаны результаты учащихся, которые составили продуктивные диаграммы, и тех, кто не сделал этого для обеих задач, независимо от вмешательства (т.е.все учащиеся собраны вместе). Наши результаты показывают, что студенты, которые нарисовали продуктивную диаграмму, значительно превзошли студентов, которые не справились с обеими задачами (оба значения p меньше 0,001, а размеры эффекта соответствуют большим эффектам), что аналогично результату, ранее встречавшемуся в контексте выполнение студентами задачи о стоячих звуковых волнах в трубках [22].
Таблица 6. Количество студентов ( N ), средние значения и стандартные отклонения (стандартное отклонение) для студентов, которые рисовали продуктивные диаграммы, и тех, кто не рисовал по задачам 1 и 2 из 10 баллов, а также значения p и величины эффекта для сравнения производительность студентов, которые нарисовали продуктивную диаграмму, с работой студентов, которые не нарисовали продуктивную диаграмму.
| N | Среднее значение | Std.разработчик | p значение | Размер эффекта | |
|---|---|---|---|---|---|
| Задача 1 – натянуто прод. диаг. | 58 | 8,3 | 2,2 | <0,001 | 0,84 |
| Проблема 1 – не нарисовано прод. диаг. | 62 | 6,3 | 2,6 | ||
| Задача 2 – нарисовано прод. диаг. | 91 | 6.6 | 2,9 | <0,001 | 0,91 |
| Проблема 2 – не нарисовано прод. диаг. | 27 | 4,1 | 2,5 | ||
Более высокий уровень детализации на диаграмме ученика соответствует лучшей успеваемости
Для обеих задач 1 и 2 ученики нарисовали продуктивные диаграммы, которые включали различные уровни соответствующих деталей. Например, для задачи 1 некоторые студенты нарисовали два заряда, а также два вектора электрического поля в средней точке (соответствующая деталь 1).Другие студенты нарисовали два заряда, а также два вектора электрического поля и два вектора электрической силы в средней точке (соответствующая деталь 2). Как правило, студенты, которые рисовали второй тип диаграммы, имели две отдельные диаграммы, одну для части электрического поля и одну для части электрической силы. И все же другие студенты нарисовали непродуктивную диаграмму, которая не включает векторы, указывающие направления электрического поля или векторы силы в средней точке. Мы отмечаем, что студенты также могут добавлять в диаграммы детали, которые не имеют прямого отношения к процессу решения проблемы.Например, некоторые студенты нарисовали векторы, идущие наружу от положительного заряда и внутрь к отрицательному заряду во всех направлениях. Интервью показывают, что некоторые из этих студентов воспроизводили то, как выглядит электрическое поле вокруг изолированных положительных и отрицательных зарядов. Хотя это связано с физической ситуацией, представленной в задаче, это напрямую не полезно для решения проблемы, если ученики не осознают, что им нужно учитывать среднюю точку и думать о направлении электрического поля, создаваемого каждым зарядом в этой точке.Таким образом, исследователи посчитали, что продуктивная диаграмма должна содержать детали, которые имеют прямое отношение к решению проблемы.
Для задачи 2 включены производственные диаграммы, например три заряда и две силы, действующие на заряд 1 C (соответствующая деталь 1), или три заряда, две силы, действующие на заряд 1 C, и их компоненты x и y , нарисованные для конкретного выбора координаты система (соответствующая деталь 2). Непродуктивная диаграмма включала только три заряда.Подобно задаче 1, некоторые ученики добавляли в свою схему детали, которые не имели прямого отношения к решению проблемы. Например, некоторые студенты нарисовали векторы, указывающие направление сил, действующих на два заряда 2C. Эти детали могут быть полезны, если в задаче запрашиваются результирующие силы, действующие на заряды 2C, но они бесполезны для определения чистой силы, действующей на заряд 1C. Таким образом, для обеих задач 1 и 2 наше рассмотрение того, какие особенности диаграммы делают ее продуктивной, связано с визуализацией релевантной информации о проблемах, которая полезна для их решения (например,г. направления электрического поля или векторов электрической силы).
Таблица 7, которая показывает успеваемость студентов, которые нарисовали эти разные типы диаграмм для обеих задач, показывает, что более высокий уровень релевантной детализации на диаграмме ученика соответствует более высокому баллу. Для задачи 1 (одномерная задача), которая задавалась как в викторине, так и в промежуточном семестре, существует статистически значимая разница между учениками, которые рисовали непродуктивные диаграммы, и учениками, которые рисовали диаграммы, которые включали более важные детали (оба значения p для сравнения учащиеся, нарисовавшие соответствующие детали 1 или 2 диаграммы, с учащимися, нарисовавшими непродуктивные диаграммы, меньше 0.001, и величина эффекта велика), но разница в успеваемости между студентами, которые нарисовали соответствующие диаграммы деталей 1, и учащимися, нарисовавшими соответствующие диаграммы деталей 2, не является статистически значимой, как показано в таблице 8. Это было обнаружено как в викторине, так и в в среднесрочной перспективе. По задаче 2 (2D-задача) студенты, которые нарисовали соответствующие диаграммы деталей 1, справились значительно лучше, чем студенты, которые нарисовали непродуктивные диаграммы ( p = 0,008, размер эффекта = 0,61), и студенты, которые нарисовали соответствующие диаграммы деталей 2, показали значительно лучшие результаты, чем студенты, которые нарисовал соответствующие диаграммы детали 1 ( p <0.001, величина эффекта = 0,87). Различия между средними показателями по группам весьма заметны, а величина эффекта указывает на средний или большой эффект, несмотря на большие различия внутри каждой группы. Успеваемость студентов, которые рисовали диаграммы с высочайшим уровнем детализации, почти вдвое выше, чем у студентов, рисовавших непродуктивные диаграммы!
Таблица 7. Количество студентов ( N ), средние (Avg.) И стандартные отклонения (Std. Dev.) Для групп студентов с диаграммами, включающими различные уровни релевантности для задачи 1 в викторине и в промежуточном семестре, и для задачи 2 в загадка.
| Задача 1 – тест | Задача 1 – Среднесрочный период | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| N | Ср. | Std. разработчик | N | Ср. | Std. разработчик | |
| Схема простоя | 62 | 6,4 | 2,6 | 45 | 7.0 | 2,6 |
| Соответствующая деталь 1 | 49 | 8,3 | 2,2 | 51 | 8,4 | 2,0 |
| Соответствующая деталь 2 | 9 | 8,9 | 1,4 | 25 | 9,0 | 1,4 |
| Задача 2 – Тест | ||||||
| N | Ср. | Std. разработчик | ||||
| Схема простоя | 27 | 4,1 | 2,5 | |||
| Соответствующая деталь 1 | 58 | 5,7 | 2,9 | |||
| Соответствующая деталь 2 | 33 | 8,0 | 2,2 | |||
Таблица 8. p. значений и размеров эффекта для сравнения успеваемости учащихся с диаграммами, включающими различные уровни релевантной детализации (UD = непродуктивная диаграмма, RD1 = релевантная деталь 1, RD2 = соответствующая деталь 2) для задачи 1 в викторине и в середине семестра. и для задачи 2 (в викторине).
| УД-РД1 | РД1-РД2 | |||
|---|---|---|---|---|
| p значение | Размер эффекта | p значение | Размер эффекта | |
| Задача 1 – Тест | <0.001 | 0,82 | 0,284 | 0,33 |
| Задача 1 – среднесрочный период | 0,003 | 0,62 | 0,133 | 0,35 |
| Задача 2 | 0,008 | 0,61 | <0,001 | 0,87 |
Как упоминалось ранее, индивидуальные интервью с девятью студентами, которые в то время проходили эквивалентный второй семестр вводного курса физики, основанного на алгебре, проводились с использованием протокола «мысли вслух» [41].Эти интервью показали, что для задачи 2 теория когнитивной нагрузки [43] может быть одной из возможных рамок, которая может объяснить, почему студенты, которые явно рисовали компоненты двух сил, показали лучшие результаты. В частности, двое из опрошенных студентов были практически идентичны по специальностям и оценкам (как в текущем курсе физики, так и в предыдущем). Карен и Дэн оба были специалистами по биологии, и в первом семестре по физике они получили аналогичные оценки (B + и A-, соответственно).Во втором семестре на уроке физики на первом экзамене (средний класс 75/100) они оба получили 81/100, а на втором экзамене (средний класс 65/100) они оба получили 81/100. Обратите внимание, что первый экзамен был сосредоточен в основном на электростатике и включал вопросы, в которых студентам предлагалось рассчитать чистое электрическое поле из-за конфигурации зарядов и чистую силу, действующую на конкретный заряд, но вопросы были в другом контексте.
Решая задачу 2, Карен поняла, что ей нужно найти компоненты обеих сил x и y , обусловленные каждым из 2 зарядов C, и, прежде чем приступить к их поиску, она нарисовала все компоненты на Схема представлена как показано на рисунке 3.Затем она вычислила все компоненты и правильно объединила их, чтобы определить как величину результирующей силы, так и ее направление (угол ниже оси x ). Работая над этой проблемой, было очевидно, что Карен сосредотачивалась только на нескольких вещах одновременно и систематизировала то, как она находила чистую силу. Например, при нахождении компонентов наклонной (не горизонтальной) силы она перерисовала треугольник, в котором эта сила была гипотенузой, и определила углы.Единственная ошибка Карен заключалась в том, что она использовала угол 45 ° вместо 60 °, чтобы найти эти компоненты.
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рис. 3. Силы из-за двух отдельных зарядов заряда 1 C и их компонентов, как показано Карен (студентка).
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешенияДэн также сразу понял, что компоненты должны быть рассмотрены, и приступил к их поиску после перерисовки заряда 1 C (см. Рисунок 4) и двух сил, действующих на него из-за двух зарядов 2 C.Он работал над этой задачей медленнее, чем Карен, но через некоторое время он правильно определил компоненты наклонной силы x и y и записал их (тригонометрические функции все еще были включены, то есть он записал x ). компонент как 18 × 10 9 cos 30). Однако, в отличие от Карен, он не рисовал эти компоненты на своей диаграмме; его диаграмма сил (показанная на рисунке 4) включала только две силы и их величины.
Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения
Рисунок 4. Силы, действующие на заряд 1 C из-за двух зарядов 2 C, нарисованных Дэном (учеником).
Загрузить рисунок:
Стандартный образ Изображение высокого разрешенияКогда Дэн объединил компоненты, он сделал две ошибки: (1) его компонент сетки на не включал тригонометрическую функцию, которую он ранее записал (когда он нашел составляющую y наклонной силы). Когда он определял чистую составляющую y , он сказал: «Эта [горизонтальная сила] не имеет составляющей y , поэтому она [составляющая y чистой силы] всего лишь 18 умноженная на 10 9. [величина, которую он нашел для наклонной силы] ‘и (2) он вычел две составляющие x вместо их добавления (он вычел горизонтальную силу из составляющей x наклонной силы).В частности, он написал на бумаге для компонента сетки x следующее:
Возможно, что отчасти причина, по которой он вычитал компоненты, заключается в том, что он явно не нарисовал компонент x наклонной силы и возможно, из-за того, что наклонная сила находится в четвертом квадранте (с чем следует обращаться осторожно), он неявно предположил, что одна из ее составляющих должна быть отрицательной или что что-то должно быть вычтено. Он вычел горизонтальную силу из составляющей x наклонной силы, хотя рисунок, который он нарисовал, ясно показывает, что горизонтальная сила имеет положительное направление x .После того, как он закончил работать над всеми задачами в меру своих возможностей, на втором этапе собеседования его попросили уточнить моменты, которые он не разъяснил ранее, и несколько дополнительных вопросов. Например, Дэну задали более простой вопрос. Его попросили добавить две силы: одну в положительном направлении y , другую в первом квадранте, составляющую угол 30 ° с горизонтом. Здесь он также не рисовал компоненты явно на диаграмме и в итоге вычитал составляющие y двух сил точно так же, как он вычитал составляющие x в задаче 2 (проблема треугольника) i.е. он вычел вертикальную силу из составляющей y наклонной силы. Когда его спросили, почему он вычитал эти компоненты, он посмотрел на диаграмму несколько секунд и сказал:
На самом деле, вы добавляете […] извините, я не знаю, почему [я сделал это] […], вы добавляете, потому что здесь есть положительный компонент y [вертикальная сила] и положительный y составляющая здесь [наклонной силы].
Подходы этих двух учеников различались в основном тем, что Карен явно привлекала все силы и компоненты, тогда как Дэн рисовал только силы.Дэн вычел компоненты размером x без объяснения причин, и когда его попросили добавить две силы в математическом контексте (аналогично двум силам в контексте физики), он совершил точно такую же ошибку для двух предполагаемых компонентов. быть добавленным. Когда его спросили о том, почему он вычитал их, он осознал эту ошибку самостоятельно почти сразу, из чего можно было заключить, что, решая обе задачи (задачу 2 и более простую математическую задачу с аналогичным сложением векторов), он не сосредоточился на соответствующей информации.Как только его внимание было привлечено к вопросу о том, следует ли складывать или вычитать векторы в более простой математической задаче, он ясно знал, что необходимо складывать компоненты y . Перед допросом он не рисовал компоненты наклонной силы и, казалось, вычитал компоненты автоматически без явной причины. Кроме того, когда его спросили, почему он вычитал компоненты, он не начал с попытки оправдать это (например, начав предложение со слов «Я вычел их, потому что… ‘), из чего следует, что не было четкой причины, по которой он вычитал компоненты и . Другими словами, вполне возможно, что у него не было никаких когнитивных ресурсов, которые можно было бы использовать для размышлений о том, следует ли добавлять или вычитать компоненты из-за необходимости обрабатывать слишком много информации за один раз в своей рабочей памяти (например, силы, тригонометрические углы , сложение векторов и т. д.). Когда пришло время использовать эту информацию о компонентах наклонной силы, чтобы найти составляющую x чистой силы, он забыл правильно учесть составляющую x .С другой стороны, у Карен были компоненты, явно нарисованные на бумаге, вместо того, чтобы держать эту информацию в голове, и она смогла оглянуться на свои компоненты и правильно учесть знак составляющей x наклонной силы. Теория когнитивной нагрузки [43], которая включает в себя понятие распределенного познания [44, 45], дает одно возможное объяснение неудачному и успешному добавлению векторов Дэном и Карен в этом контексте: отсутствие информации о компонентах на диаграмме Дэна требовало от него сохранения этого информацию в его рабочей памяти, тогда как Карен не нужно было хранить эту информацию в своей рабочей памяти, поскольку она явно включила компоненты в свою диаграмму.Поскольку рабочая память Дэна обрабатывала различную информацию во время решения проблем, у него могла быть когнитивная перегрузка, и информация о компонентах, которые он планировал использовать в подходящее время, чтобы найти компоненты чистой силы, не была задействована должным образом.
Интервью с другими студентами, которые рисовали диаграммы с более высоким уровнем детализации, показали, что включение информации в диаграмму может помочь высвободить когнитивные ресурсы для обработки информации о сложении векторов и о проблемах в целом, что помогло им выполнить соответствующие вычисления и найти свои ошибки .С другой стороны, студенты, которые рисовали непродуктивные диаграммы или вообще не рисовали диаграммы, иногда, казалось, имели когнитивную перегрузку, поскольку, как и Дэн, они делали ошибки при первоначальном решении задач. Однако, возвращаясь к проблеме после того, как их спросили об их решениях, они иногда сами выявляли свои ошибки. Это говорит о том, что, когда они изначально решали проблемы, они, возможно, не принимали тщательно решения относительно решения проблемы отчасти из-за того, что у них снизились когнитивные способности обработки.Включая информацию о проблемах в явном виде, например Использование схематических представлений может помочь учащимся увеличить когнитивные способности обработки, распределяя их познания [44, 45].
Пять картинок, которые мы рисуем, когда говорим о физике
Один из физических блогов, которые я регулярно читаю, – это Physics and Physicists ZapperZ, где на прошлой неделе он опубликовал интересное наблюдение о разнице между предметами, когда дело доходит до способов обсуждения. В частности, для разговора о науке, похоже, требуются другие инструменты:
Нам было комфортно просто разговаривать, когда мы обсуждали политику и т. Д.Но когда мы перешли к физике, нам пришлось принести несколько листов бумаги и начать либо делать наброски, либо, в моем случае, писать простые простые уравнения и числа. Это не должно вызывать удивления, потому что рисование чего-либо в физике часто является самым простым и прямым способом продемонстрировать или объяснить что-то. Мы, физики, инженеры и другие ученые, склонны хватать почти все, что можем (салфетки, мятую бумагу и т. Д.), Когда сидим и говорим о том, что делаем. Даже в школе очевидно, как преподаются разные предметы.Я помню, как был на уроке литературы, где преподаватель почти ничего не писал на доске. Это неслыханно для занятий по математике, физике и т. Д., Где инструктору нередко требуется несколько досок или приходится стирать одну доску снова и снова на протяжении всего занятия.
Я не могу не думать, что, среди прочего, это ясно означает разницу между одним типом дисциплины и другим. Хотя определенно области экономики, политики и т. Д.есть более точные компоненты, интересно, что все мы можем просто поговорить об этом устно, чтобы понять суть … или можем? С другой стороны, тема STEM часто требует иллюстраций, элементарных расчетов и т. Д., Когда мы обсуждаем вещи.
Это определенно согласуется с моим опытом физики как дисциплины с высокой степенью визуализации, иногда до смешных крайностей. Когда я изучал термодинамику в бакалавриате, мы обсуждали бесконечное количество примеров проблем, которые начинались с рассмотрения идеального газа в коробке, которую профессор указывал, рисуя прямоугольник на доске.Затем мы перебрали целую кучу уравнений, никогда больше не обращаясь к прямоугольнику. Однажды, через несколько недель в семестре, он нарисовал обязательный прямоугольник, затем остановился, повернулся лицом к классу и сказал: «Потому что, конечно, вы бы не узнали, что это была коробка, если бы я не нарисовал ее. ”
Конечно, не все диаграммы, которые мы рисуем, говоря о физике, рефлексивны. Это привлекло мое внимание во многом потому, что мой урок в тот день закончился обсуждением использования диаграмм во вводной физике.Я задал классу несколько вопросов, специально разработанных для проверки их интуиции при рисовании диаграмм сил, действующих на различные объекты. Это то, чему мы уделяем довольно много времени во вступительной последовательности, что иногда приводит в замешательство студентов, которые не сразу понимают суть. На самом деле, однако, множество задач, которые мы решаем во вводной ньютоновской механике, намного проще, если вы начнете с рисования четкой диаграммы, показывающей действующие силы; если вы просто начнете записывать уравнения, очень легко потеряться в математике.
Итак, вот несколько картинок, которые мы активно используем, размышляя и говоря о физике.
Схемы свободного тела
Место для начала – это место, с которого студенты начинают, с введения ньютоновской физики и использования диаграмм для обозначения сил, действующих на конкретный интересующий объект. Обычно это стрелки, длина которых указывает относительную величину силы и указывает в соответствующем направлении.
Это полезный инструмент, потому что они помогают сосредоточить внимание на важных частях проблемы.Глядя на направления стрелок, можно предложить наилучшее расположение осей для использования при создании уравнений – на рисунке выше стандартные вертикальные и горизонтальные координаты имеют смысл, потому что это сводит две силы к одному компоненту, упрощая математика. Однако для задачи «скольжение блока по наклонной плоскости» (проклятие многих изучающих механику) диаграмма быстро показывает, что вертикальный и горизонтальный были бы ужасным выбором, в то время как оси, параллельные и перпендикулярные рампе, были бы намного проще .
Они также полезны, потому что рисование диаграммы иногда может помешать вам приложить силы, которых не существует. Это часто случается с круговым движением – учащиеся знают, что движение по кругу требует центростремительной силы, и иногда рефлекторно добавляют термин «центростремительная сила» в свои уравнения. Однако центростремительная сила – это не вещь сама по себе, а нечто, возникающее из других сил. Наличие диаграммы требует, чтобы учащиеся идентифицировали источник всех нарисованных ими стрелок, а отсутствие источника стрелки «центростремительной силы» устраняет некоторые ошибки.
Электромагнитные поля
Следующим важным видом изображений, используемых в физике, в стандартном педагогическом порядке являются электрические и магнитные поля. Они зародились как идея, опередившая свое время. Майкл Фарадей был одним из первых, кто представил идею «силовых линий», связанных с зарядами и токоведущими проводами, и у него было отличное интуитивное представление о том, что мы теперь знаем как электрические и магнитные поля. Однако Фарадей происходил из скромных людей и имел очень мало формального образования, поэтому он так и не смог воплотить свои интуитивные представления в строгую математику, и в результате столкнулся с противодействием и даже насмешками со стороны других ученых того времени.Джеймс Клерк Максвелл обладал необходимыми математическими навыками и в конечном итоге сумел четко выразить идеи Фарадея в виде набора уравнений, которые обеспечивают полную картину электричества и магнетизма и создают основу для теории относительности Эйнштейна.
Диаграммы электрического и магнитного поля – еще один важный инструмент для решения проблем. Одним из лучших занятий, которые я вел в аспирантуре, был курс по электромагнетизму, который часто бывает ужасным. Тем не менее, профессор I поставил задачу развить интуицию в отношении поведения электрических и магнитных полей с помощью таких диаграмм и показал, как они могут быть неоценимым руководством, чтобы не потеряться в дебрях дифференциальных уравнений.
Пространственно-временные диаграммы
Теория относительности Эйнштейна имеет устрашающую репутацию, но на самом деле есть простой способ реализовать ее, используя изображения (я использую их несколько в Как научить свою собаку теории относительности , но я рекомендую Иллюстрированное руководство Тацу Такеучи , чтобы Относительность для действительно подробного рассмотрения). Эти «пространственно-временные диаграммы» во многом являются результатом работы Германа Минковского, одного из профессоров Эйнштейна, на которого молодой Альберт-студент не произвел большого впечатления, но он был одним из первых и наиболее восторженных приверженцев специальной теории относительности.Минковский понял, что теорию Эйнштейна можно сформулировать в геометрических терминах, как набор правил для рисования изображений движения объектов в пространстве и времени. Эйнштейн изначально скептически относился к геометрическому подходу, но вскоре понял, что для расширения специальной теории относительности необходимо включить эффекты ускорения и гравитации, а общая теория относительности полностью выражена в терминах геометрии пространства-времени.
Диаграммы пространства-времени предоставляют мощный инструмент для рассуждений о поведении объектов, движущихся с релятивистскими скоростями, и в своих публичных выступлениях по этому поводу я использую изображения, воспроизведенные выше, чтобы показать противоречия, присущие путешествию со скоростью, превышающей скорость света.Я также использовал их в своем блоге, чтобы показать, как объект FTL будет выглядеть для наблюдателя, наблюдающего, как он движется. Любой физик, говорящий о теории относительности, неизбежно нарисует подобные диаграммы.
Схемы внедрения
Они связаны с описанными выше пространственно-временными диаграммами, но не идентичны им, и может показаться обманом добавление двух мест в списке к изображениям, связанным с теорией относительности. Но они в основном неизбежны при обсуждении общей теории относительности и поэтому заслуживают упоминания.
Эти диаграммы являются выражением искажения пространства и времени вблизи массивного объекта. Общая теория относительности говорит нам, что измерения пространства и времени различны для наблюдателей в разных местах – то, что один наблюдатель видит как чисто время или просто пространство, будет казаться удаленному наблюдателю как смесь пространства и времени. В частности, измерения расстояния, выполненные наблюдателем рядом с массивным объектом, будут казаться слишком большими, чем ожидал бы удаленный наблюдатель, и время будет идти медленнее рядом с массивным объектом.Эффект времени можно напрямую измерить с помощью атомных часов, а эксперименты по измерению времени с радиосигналами от зондов Марса подтверждают космические эффекты.
Пространственная часть этого может быть проиллюстрирована «диаграммой встраивания», которая представляет собой двумерный срез некоторой области пространства, который затем растягивается в воображаемом третьем измерении, чтобы отразить «растяжение» пространства-времени, предсказанное общими относительность. Это имеет некоторые последствия для геометрии, которые можно проиллюстрировать измерениями на игрушках для малышей, и обычно описывается аналогией с массивным объектом, растягивающим резиновый лист (что дает мне повод для ссылки на один из моих любимых комиксов xkcd).
Диаграммы Фейнмана
Наконец, невозможно составить список изображений, используемых в физике, без включения диаграмм, представленных Ричардом Фейнманом для описания его формулировки квантовой электродинамики (КЭД). Эти маленькие снимки приобрели культовый статус и появляются повсюду при обсуждении физики высоких энергий.
Возможно, это немного обман, потому что диаграммы Фейнмана на самом деле не являются картинами реальных физических ситуаций. Они представляют собой своего рода графическое обозначение сложных вычислений – каждая диаграмма представляет собой интеграл, который вносит вклад в энергию частиц, которые взаимодействуют электромагнитно.Однако они являются мощным инструментом, поскольку обеспечивают компактный способ представления сложных вычислений – существуют простые правила преобразования числа и типа частиц, показанных на диаграмме, в математику интеграла. Что еще более важно, это визуальный способ навязать повествование о физике высоких энергий и задействовать наш мощный инстинкт истории.
Формулировка КЭД Фейнмана математически эквивалентна формулировке, созданной в то же время Джулианом Швингером и Син-Итиро Томонага, но метод Швингера, в частности, опирается на чрезвычайно формальные математические методы, с которыми большинство физиков считали почти невозможными работать.Маленькие картинки Фейнмана, с другой стороны, включают взаимодействия в рассказ о поведении отдельных частиц – электрон движется, поглощая и испуская различные частицы, которые изменяют его энергию способами, которые можно точно вычислить из соответствующих интегралов. Хотя подход Фейнмана первоначально считался слишком неортодоксальным, он быстро стал доминирующим концептуальным инструментом для описания КЭД, до такой степени, что описания методов Швингера (которые также все еще используются) в учебниках, как правило, иллюстрируются диаграммами Фейнмана.
Итак, вот некоторые из вещей, которые физики, вероятно, будут рисовать, когда они будут рисовать на салфетках для коктейлей и обратной стороне конвертов, обсуждая физику. Однако это едва ли касается поверхности – я попытался ограничить это в основном изображениями, которые соответствуют определенному расположению реальных вещей, но существует бесконечное количество разновидностей графиков, которые также используются для иллюстрации и обсуждения физики.
Все эти изображения в конечном итоге связаны с наборами уравнений – настоящее дело физики – это, в конечном счете, количественные вычисления и измерения.Но изображения, диаграммы и графики – отличный способ упаковать большой объем информации в относительно небольшое пространство, и это остается верным независимо от того, используются ли они для выражения тысячи слов в английском, китайском или математическом.
.