Как подготовиться к экзамену по физике за 50 часов. Или "Ух ты, физика!". Часть 1.
Предыстория этого учебника физики такова. Почти два года назад наши младшие дети перешли в очередной, девятый по счету, класс средней школы.
И сразу же перед семьей встал вопрос, как подготовиться к выпускным экзаменам, которые сейчас называются то ли ОГЭ, то ли ГИА (это так и осталось загадкой).
Как и всякие нормальные родители, мы с женой тут же скупили добрую половину из всего количества литературы, стоявшей на полках сначала ближайшего, а затем и самого крупного в городе книжного магазина. Разно-форматные книги и брошюры в мягких переплетах с яркими обложками и, практически, одинаковыми заголовками.
Далее мы будем говорить только про физику, но и пособия по математике и информатике, которые мы, во всяком случае, видели не лишены тех же особенностей.
Сразу замечу, большинство из этих книг оказались одинаковые внутри. Впоследствии оказалось, что практически все эти пособия есть в интернете, причем совершенно бесплатно. Но, как говаривал наш друг, издатель популярного в прошлом бумажного журнала: «Кто-то любит полистать, пошуршать…»
Самое удивительное для нас оказалось то, что, во-первых, содержание экзамена не всегда соответствует содержанию школьного учебника. А во-вторых, и что самое неприятное для школьников, заметная часть задач была приведена с неправильными решениями. Учитывая, что заметная же часть задач имеет не совсем однозначные формулировки, порой было трудно понять, то ли мы не правильно уяснили суть задания, то ли авторы привели неправильное решение. Причем ряд задач имели настолько загадочные условия, что лишь путем наводящих вопросов детям можно было понять, что спрашивают авторы и какая «глубина» решения требуется в ответе. Некоторые задачи в общей постановке вполне тянули на курсовую или даже дипломную работу студента физического факультета университета. Но, нужно заметить, после детских разъяснений чаще всего становилось понятно, что задачу следует сильно упростить, исключив из нее заодно часть здравого смысла. В результате получался вопрос, ответ на который, в нормальной его постановке, мог бы дать и первоклассник. В общем, особенности образования.
Еще более удивительное ждало нас дальше. Как написано выше, для решения (и даже простого понимания того, о чем спрашивают) многих задач мне, как всякому нормальному выпускнику физфака университета, требовалось сверяться с содержанием школьного учебника по физике. В нашем распоряжении был учебник по физике за 9-й класс. Так как учебники выдаются школьникам бесплатно, а по окончании учебного года сдаются обратно, то учебников физики за седьмой и восьмой класс у нас не было. В интернете было найдено несколько вариантов современных школьных учебников по физике. Но, как оказалось, в учебниках наших детей нет логичной последовательности в изложении предмета. Никакой понятной последовательности. Из учебника за девятый класс, например, совершенно нельзя понять, что было пройдено в предыдущие два года, а что не проходилось вообще. Механика перемежается с теплотой и электромагнетизмом. И так во всех учебниках. С решением задач вообще все грустно. Физика, как известно, это предмет практический. Он направлен именно на решение задач, на математическое описание с помощью уравнений физических моделей реальных явлений природы. В тех же учебниках, которые оказались в нашем распоряжении, основное внимание уделялось словесным определениям физических понятий. Очень много слов и очень мало формул и цифр, на мой взгляд. И формулировки некоторых определений совсем не бесспорные.
Один из братьев был академиком, другой работал в Уральском государственном Университете на нашем физическом факультете. Учебники были нормальные. Просто нормальные, добротные, удобные для понимания предмета учебники. Физика в них представлялась как логически взаимосвязанная простая и понятная наука. Разделы шли один за другим и в целом соответствовали тому, что мы проходили на уроках математики. Определения и формулировки были однозначные, не допускающие каких бы то ни было вольных толкований или неоднозначностей.
Про современные учебники по физике наших детей ничего хорошего, к сожалению, сказать нельзя. У меня лично сложилось такое впечатление, что авторы взяли чей-то учебник физики, разрезали его на части, а затем в произвольном порядке соединили эти части между собой и изменили до неузнаваемости некоторые определения и формулировки законов.
В конце концов мы сделали просто. Скачали из интернета учебники физики братьев Кикоиных за 8-й, 9-й и 10-й классы советской средней школы. Достали с полки Курс Фейнмановских лекций по физике для студентов младших курсов физических факультетов университетов, компилировали все в максимально краткий объем.
Затем, используя черновик нашего краткого курса, дети перерешали множество задач и из книжек, и просто из интернета с многочисленных сайтов по подготовке к ГИА (ОГЭ).
В процессе решения задач и выполнения различных экзаменационных примеров выяснилось, что больше всего для успешного выполнения заданий детям не хватает понимания стройной логически взаимосвязанной физической картины мира.
На самом деле вся школьная программа по физике основывается на совсем небольшом количестве физических законов. Большинство этих законов записываются просто и кратко в виде математических уравнений (формул). Их просто запомнить. Их удобно применять для решения «числовых» задач. Важно научить школьников, как использовать эти уравнения для решения «нечисловых» задач и формулировки физических законов и определений.
По сути дела, курс школьной физики и курс элементарной физики для студентов двух первых курсов физических факультетов это одна и та же физика. Расширяется только математический аппарат, которым владеет ученик. Лучше всего, с моей точки зрения, показывают красоту физики, как науки, рассказы профессора Фейнмана, которые изложены в знаменитом Фейнмановском курсе лекций по физике. Этот курс доступен в интернете и его вполне можно рекомендовать именно для понимания предмета, учащимся девятого класса (и последующих) средней школы. Во всяком случае, начало первого тома и вводные параграфы к разделам.
В процессе нашей подготовки к экзамену теоретическая часть материализовалась в виде записей в тетради, а затем в виде коротких страничек в компьютере. После небольшой обработки из этих страничек родилась эта книжка. Теперь, когда экзамен позади, и дети уже получили свои «красные» аттестаты, мы решили выложить слегка подредактированные записи на суд читателя.
Надеемся, что данная книга поможет кому-то не только подготовиться к успешной сдаче экзаменов в школе, но позволит почувствовать красоту и логику физики, как области человеческого знания, пробудит желание связать свою жизнь с научными исследованиями в областях, связанных с современной физической наукой.
В некотором смысле, данный труд есть применение идей и подходов к изложению физики Ричарда Фейнмана для школьников девятого класса средней школы, с которыми подробнее можно иметь удовольствие ознакомиться в знаменитых Фейнмановских лекциях по физике (Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Тома 1 – 9…).
Не могу не выразить благодарность инициаторам и соавторам данного труда. Нашим младшим детям Ангелине и Григорию, инициировавшим интереснейшую работу на протяжении целого года. Нашей старшей дочери Александре за огромную работу по редактуре и подготовке текста к публикации. И моей жене Оксане за корректуру, правку стилистики текста, безграничное терпение и помощь.
Владимир Пестов
2016 год
