Ako si dobre počínať vo fyzike: 13 krokov (s obrázkami)

Pre niektorých šťastlivcov je byť dobrý vo fyzike prirodzené. Pre nás ostatných si však získanie dobrej známky z fyziky vyžaduje značné množstvo tvrdej práce. Našťastie, osvojením si dôležitých základných zručností a častým cvičením môže fyzikálnu látku zvládnuť takmer každý. Ešte dôležitejšie ako získanie dobrej známky je však skutočnosť, že lepšie pochopenie fyziky môže objasniť niektoré zdanlivo záhadné sily, ktoré riadia fungovanie sveta.

1. časť z 3:Pochopenie základných fyzikálnych pojmov


Zapamätajte si základné konštanty. Vo fyzike sa niektorým silám, ako je napríklad gravitačná sila zrýchľujúca Zem, priraďujú matematické konštanty.[1]
Toto je jednoducho módny spôsob, ako povedať, že tieto sily sú zvyčajne reprezentované ako rovnaké číslo bez ohľadu na to, kde alebo ako sú použité. Je rozumné zapamätať si najbežnejšie konštanty (a ich jednotky) – často sa v testoch neuvádzajú. Nižšie je uvedených niekoľko najčastejšie používaných konštánt vo fyzike:

  • Gravitácia (na Zemi): 9.81 metrov za sekundu2
  • Rýchlosť svetla: 3 × 108 metrov za sekundu
  • Molárna plynová konštanta: 8.32 Joulov/(mol × Kelvin)
  • Avogadrovo číslo: 6.02 × 1023 na mol
  • Planckova konštanta: 6.63 × 10-34 joulov × sekundy


Zapamätajte si základné rovnice. Vo fyzike sa vzťahy medzi mnohými rôznymi silami pôsobiacimi vo vesmíre opisujú pomocou rovníc. Niektoré z týchto rovníc sú veľmi jednoduché, zatiaľ čo niektoré sú nesmierne zložité. Mať zapamätané najjednoduchšie rovnice a vedieť ich používať je veľmi dôležité pri riešení jednoduchých aj zložitých problémov. Aj zložité a mätúce problémy sa často riešia pomocou niekoľkých jednoduchých rovníc alebo úpravou týchto jednoduchých rovníc tak, aby vyhovovali novým situáciám. Tieto základné rovnice sú najjednoduchšou časťou fyziky, ktorú sa dá naučiť, a ak ich dobre poznáte, je pravdepodobné, že budete vedieť aspoň nejakú časť každého zložitého problému, s ktorým sa stretnete. Len niekoľko najdôležitejších rovníc: [2]

  • Rýchlosť = Zmena polohy/Zmena času (v=dx/dt)
  • Zrýchlenie = Zmena rýchlosti/Zmena času (a=dv/dt)
  • Aktuálna rýchlosť = počiatočná rýchlosť + (zrýchlenie × čas) (v=v0+a×t)
  • Sila = hmotnosť × zrýchlenie (F=m×a)
  • Kinetická energia = (1/2)Hmotnosť × rýchlosť2 (K=(1/2)m×v)
  • Práca = posunutie × sila (W=d×F)
  • Výkon = zmena práce/zmeny v čase (P=dW/dt)
  • Hybnosť = hmotnosť × rýchlosť (p=m×v)


Naštudujte si odvodenie základných rovníc. Zapamätať si jednoduché rovnice je jedna vec – pochopiť Prečo týchto rovníc je úplne iná práca. Ak môžete, venujte čas tomu, aby ste sa naučili, ako sa odvodzujú jednotlivé základné fyzikálne rovnice. Vďaka tomu oveľa lepšie pochopíte vzťahy medzi rovnicami a stanete sa všestrannejším riešiteľom problémov. Keďže v podstate rozumiete tomu, ako rovnica „funguje“, budete ju vedieť používať oveľa efektívnejšie, ako keby to bol len zapamätaný reťazec znakov vo vašej mysli.

  • Pozrime sa napríklad na veľmi jednoduchú rovnicu: Zrýchlenie = Zmena rýchlosti/Zmena času,[3]
    alebo a = Delta(v)/Delta(t). Zrýchlenie je sila, ktorá spôsobuje zmenu rýchlosti objektu. Ak má objekt počiatočnú rýchlosť v0 v čase t0 a konečnú rýchlosť v v čase t, možno povedať, že objekt zrýchľuje, keď sa mení z v0 to v. Zrýchlenie nemôže byť okamžité – bez ohľadu na to, ako rýchlo nastane, bude existovať určitý časový rozdiel medzi tým, keď sa objekt pohybuje počiatočnou rýchlosťou a keď dosiahne konečnú rýchlosť. Teda a = (v – v0/t – t0) = Delta(v)/Delta(t).


Naučte sa matematické zručnosti potrebné na riešenie fyzikálnych problémov. O matematike sa často hovorí, že je „jazykom fyziky.“ Stať sa odborníkom na základy matematiky je skvelý spôsob, ako zlepšiť svoju schopnosť zvládnuť fyzikálne problémy. Riešenie niektorých zložitých fyzikálnych rovníc si dokonca vyžaduje špecializované matematické zručnosti (ako napríklad branie derivácií a integrálov). Nižšie je uvedených len niekoľko matematických tém, ktoré vám môžu pomôcť pri riešení fyzikálnych úloh, zoradených podľa zložitosti:

  • Predalgebra a algebra (pre základné rovnice a úlohy typu „nájdi neznámu“)
  • Trigonometria (pre silové diagramy, úlohy o otáčaní a uhlové sústavy)
  • Geometria (pre problémy týkajúce sa plochy, objemu atď.)
  • Predkalkulus a kalkulus (na odvodzovanie a integrovanie fyzikálnych rovníc – zvyčajne pokročilé témy)
  • Lineárna algebra (pre výpočty zahŕňajúce vektory – zvyčajne pokročilé témy).

Časť 2 z 3:Používanie stratégií na zvýšenie skóre


Zamerajte sa na dôležité informácie v každom probléme. Fyzikálne problémy často obsahujú „červené slede“ – informácie, ktoré nie sú potrebné na vyriešenie problému. Pri čítaní fyzikálneho problému identifikujte časti informácií, ktoré ste dostali, a potom určte, čo sa snažíte vyriešiť.[4]
Odborný zdroj
Sean Alexander, MS
Učiteľ fyziky
Odborný rozhovor. 14. mája 2020.
Napíšte rovnicu (rovnice), ktorú budete potrebovať na vyriešenie problému, a potom priraďte každú informáciu v probléme k príslušným premenným. Ignorujte informácie, ktoré nie sú potrebné, pretože vás môžu spomaliť a sťažia nájdenie správneho postupu riešenia problému.

  • Napríklad povedzme, že potrebujeme nájsť zrýchlenie, ktoré zažije auto, keď sa jeho rýchlosť zmení v priebehu dvoch sekúnd. Ak auto váži 1 000 kg, začína sa pohybovať rýchlosťou 9 m/s a končí rýchlosťou 22 m/s, môžeme povedať, že v0 = 9 m/s, v = 22 m/s, m = 1 000 t = 2 s. Ako je uvedené vyššie, štandardná rovnica zrýchlenia je a = (v – v0/t – t0). Všimnite si, že sa tu nezohľadňuje hmotnosť objektu, takže môžeme ignorovať skutočnosť, že auto váži 1 000 kg.
  • Vyriešili by sme to takto: a = (v – v0/t – t0) = ((22 – 9)/(2 – 0)) = (13/2) = 6.5 m/s2


Pri každom probléme používajte správne jednotky. Zabudnutie na označenie odpovede alebo použitie nesprávnych jednotiek je spoľahlivým spôsobom, ako prísť o ľahké body. Aby ste mali istotu, že dostanete plný počet bodov za akýkoľvek problém, nezabudnite označiť svoju odpoveď správnymi jednotkami podľa typu vyjadrenej informácie.[5]
Odborný zdroj
Sean Alexander, MS
Učebnica fyziky
Rozhovor s odborníkom. 14. mája 2020.
Nižšie sú uvedené niektoré z najčastejšie používaných jednotiek pre bežné merania vo fyzike – všimnite si, že v úlohách z fyziky sa spravidla takmer vždy používajú metrické miery/SI:

  • Hmotnosť: Gramy alebo kilogramy
  • Sila: Newtony
  • Rýchlosť: metre za sekundu (niekedy kilometre za hodinu)
  • Zrýchlenie v metroch za sekundu2
  • Energia/práca: Jouly alebo kilojouly
  • Výkon: Watts


Nezabudnite na drobné detaily (ako trenie, odpor vzduchu atď.). Fyzikálne problémy sú zvyčajne modely reálnych situácií – to znamená, že zjednodušujú skutočný spôsob, akým veci fungujú, aby sa situácia dala ľahšie pochopiť. Niekedy to znamená, že sily, ktoré môžu zmeniť výsledok problému (ako napríklad trenie), sú v probléme zámerne vynechané. Avšak nie vždy je to tak. Ak tieto drobné detaily nie sú v úlohe výslovne vynechané a máte dostatok informácií, aby ste ich mohli zohľadniť v odpovedi, nezabudnite ich zahrnúť, aby ste získali čo najpresnejšiu odpoveď.

  • Povedzme napríklad, že v úlohe sa od vás žiada, aby ste zistili, akou rýchlosťou sa zrýchľuje 5-kilogramový drevený kváder po hladkej podlahe, ak je tlačený silou 50 newtonov. Keďže F = m × a, môže sa zdať, že odpoveď je taká jednoduchá, ako vyriešiť a v rovnici 50 = 5 × a. V reálnom svete však sila trenia pôsobí proti pohybu predmetu vpred, čím účinne znižuje silu, ktorou je predmet tlačený. Vynechanie tohto údaju v úlohe bude mať za následok odpoveď, podľa ktorej bude kváder zrýchľovať o niečo rýchlejšie, ako by v skutočnosti mal.


Dvakrát si skontrolujte svoje odpovede. Priemerne náročný fyzikálny problém môže ľahko zahŕňať približne tucet matematických výpočtov. Chyba v ktoromkoľvek z týchto údajov môže spôsobiť, že vaša odpoveď nebude správna, preto počas práce venujte veľkú pozornosť svojim výpočtom a ak máte čas, na konci si svoju odpoveď dvakrát skontrolujte, aby ste sa uistili, že vaše výpočty „sedia.“[6]
Zdroj experta
Sean Alexander, MS
Učiteľ fyziky
Rozhovor s odborníkom. 14. mája 2020.

  • Aj keď jednoduchá opakovaná práca je jedným zo spôsobov, ako skontrolovať svoje matematické výpočty, môžete tiež použiť zdravý rozum a prepojiť svoj problém s reálnym životom ako spôsob kontroly svojej odpovede. Ak sa napríklad snažíte zistiť hybnosť (hmotnosť × rýchlosť) objektu pohybujúceho sa smerom dopredu, neočakávali by ste zápornú odpoveď, pretože hmotnosť nemôže byť záporná a rýchlosť je záporná len vtedy, ak je v „zápornom“ smere (i.e., proti smeru „vpred“ vo vašom referenčnom rámci). Ak teda dostanete zápornú odpoveď, pravdepodobne ste niekde v priebehu výpočtov urobili chybu.

Časť 3 z 3:Ako najlepšie sa dá na hodine fyziky


Prečítajte si tému pred prednáškou. V ideálnom prípade by ste sa s novými fyzikálnymi pojmami nemali stretnúť na hodine po prvýkrát. Namiesto toho sa pokúste, prečítať si nadchádzajúce učivo v učebnici deň predtým, ako sa bude preberať na hodine.[7]
Nefixujte sa na presnú matematiku témy – v tejto fáze sa sústreďte na pochopenie všeobecných pojmov a snažte sa pochopiť, o čom sa diskutuje. Získate tak pevné základy vedomostí, na ktorých budete môcť uplatniť matematické zručnosti, ktoré sa naučíte na hodinách.


Dávajte pozor počas hodiny. Počas hodiny vám učiteľ vysvetlí pojmy, s ktorými ste sa stretli pri predbežnom čítaní, a objasní vám všetky oblasti látky, ktorým dobre nerozumiete. Robte si poznámky a kladte veľa otázok. Váš učiteľ pravdepodobne preberie matematiku z danej témy. Keď tak urobí, snažte sa mať všeobecnú predstavu o tom, „čo sa deje“, aj keď si nepamätáte presné odvodenia jednotlivých rovníc – mať takýto „cit“ pre materiál je veľkou výhodou.

  • Ak máte po hodine pretrvávajúce otázky, obráťte sa na svojho učiteľa. Snažte sa, aby vaše otázky boli čo najkonkrétnejšie – učiteľovi to ukáže, že ste ho počúvali. Ak učiteľ nie je zaneprázdnený, pravdepodobne si s vami bude môcť dohodnúť stretnutie, aby s vami prešiel látku a pomohol vám ju pochopiť.
  • Môžete sa dokonca opýtať svojho profesora alebo učiteľa, či by vám umožnil nahrávať si prednášky, aby ste si ich mohli neskôr znova vypočuť. To by vám umožnilo požiadať o vysvetlenie všetkého, čo vám po opätovnom vypočutí prednášky stále nie je jasné.


Preskúmajte si doma svoje poznámky. Aby ste dokončili úlohu učenia a zdokonalili svoje vedomosti z fyziky, venujte niekoľko chvíľ tomu, aby ste si doma prešli svoje poznámky, len čo budete mať príležitosť. Ak to urobíte, pomôže vám to uchovať si vedomosti, ktoré ste získali na dennej hodine. Čím dlhšie budete čakať po tom, čo si urobíte poznámky, aby ste si ich preštudovali, tým ťažšie si ich zapamätáte a tým „cudzorodejšie“ sa vám budú zdať pojmy, preto buďte aktívni a upevnite si svoje vedomosti tým, že si poznámky preštudujete doma.


Riešte praktické otázky. Rovnako ako matematika, písanie alebo programovanie, aj riešenie fyzikálnych problémov je mentálna zručnosť. Čím viac budete túto zručnosť používať, tým ľahšia bude. Ak máte s fyzikou problémy, nezabudnite si veľa precvičovať riešenie úloh. Nielenže vás to pripraví na skúšky, ale pomôže vám to objasniť mnohé pojmy, keď sa budete prebíjať učebnou látkou.

  • Ak nie ste spokojní so svojou známkou z fyziky, neuspokojte sa len s tým, že na precvičenie použijete úlohy zadané v domácej úlohe. Vynaložte dodatočné úsilie na riešenie úloh, s ktorými by ste sa bežne nestretli – môžu to byť úlohy v učebnici, ktoré vám neboli zadané, bezplatné úlohy na internete alebo dokonca úlohy v cvičebniciach fyziky (zvyčajne sa predávajú v akademických kníhkupectvách).

  • Využite zdroje pomoci, ktoré máte k dispozícii. Nemusíte sa snažiť vydržať náročný kurz fyziky sami – v závislosti od situácie vo vašej škole môžu existovať doslova desiatky spôsobov, ako získať pomoc. Vyhľadajte a využite všetky zdroje pomoci, ktoré potrebujete na lepšie pochopenie fyzikálnej látky. Hoci niektoré zdroje pomoci môžu stáť peniaze, väčšina študentov má k dispozícii aspoň niekoľko bezplatných možností. Nižšie uvádzame len niekoľko nápadov, koho a čo môžete vyhľadať, ak potrebujete pomoc s fyzikou:

    • Váš učiteľ (prostredníctvom stretnutia po vyučovaní)
    • Vaši priatelia (prostredníctvom študijných skupín a domácich úloh)
    • Doučovatelia (buď súkromne najatí, alebo v rámci školského programu)
    • Zdroje tretích strán (napríklad knihy s fyzikálnymi problémami, vzdelávacie stránky ako Khan Academy atď.)
  • Odkazy

      http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tabuľky/funcon.html

      http://physics.info/rovnice/

      https://www.physicsclassroom.com/class/1DKin/Lesson-1/Acceleration

      Sean Alexander, MS. Učiteľ fyziky. Rozhovor s odborníkom. 14. mája 2020.

      Sean Alexander, MS. Učiteľ fyziky. Rozhovor s odborníkom. 14. mája 2020.

      Sean Alexander, MS. Učiteľ fyziky. Rozhovor s odborníkom. 14. mája 2020.

      https://www2.le.ac.uk/offices/ld/resources/study/making-most-of-lectures