Разноуровневые формулировки фундаментальных поняти

      Чувашский государственный педагогический университет
                им. И.Я.Яковлева


                Н.Н.Белов


     РАЗНОУРОВНЕВЫЕ ФОРМУЛИРОВКИ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПОНЯТИЙ
                И ЗАКОНОВ ФИЗИКИ

 Чебоксары 2002

 Рецензенты: кандидат педагогических наук, доцент Чувашcко-гогосударственного педагогиского университета им. И.Я.Яковлева Степанов В.А.

 Научный редактор: кандидат педагогических наук, доцент Чуваш-ского республиканского института образования Павлов В.Е.

 Белов Н.Н. Разноуровневые формулировки фундаментальных понятий и законов физики. – Чебоксары: ЧГПУ им. И.Я.Яковлева, 2002. – 24 с.

 Автор – учитель физики Карачевской СОШ Козловского района Чуваш-ской Республики – предлагает разноуровневые формулировки для курсов фи-зики разного уровня с позиции системного подхода.
 Адресован составителям разноуровневых программ и пособий, а также методическим объединениям учителей естественнонаучных дисциплин как материал для широкого обсуждения.

                Введение
 Практика работы в школе показывает, что пониманию основ науки затрудняет излишняя академичность и абстрактность языка учебника. На вопрос школьникам: «Чего вы боитесь при ответах?» большинство отвечает: «Боимся не вспомнить и не сказать так, как написано в учебнике».
 Актуальность этого вопроса особо отмечена в ряде публикаций: «На трудность понимания материала влияет не только длина предло-жений, но и несоответствие синтаксической структуры предложения уровню подготовки читателя. Предложения не должны быть слишком длинными, сложной конструкции, лучше избегать причастных и дее-причастных оборотов, трудных для понимания школьниками. Особен-но следует отрабатывать предложения, отражающие главные мысли текста, а также определения понятий и закономерностей» [2]. Эти вы-воды полностью согласуются с результатами исследований уровня понимания школьниками фундаментальных основ наук, проведенными А.Я.Минком (1977), Н.М.Розенбергом и А.И.Сохором (1978): «Для обеспечения понимания учебного материала следует четко определить обязательный минимум научных понятий».
 Не менее важно учесть, что:
 «Учебный материал должен быть изложен ясным, точным, лако-ничным и понятным для учащихся языком в соответствии с их возрас-тными возможностями, уровнем развития, способностям и интересам, а также с предшествующей образовательной подготовкой» [6].
 «Основные понятия любой науки – это алфавит этой науки. Без знания основных понятий нельзя говорить о знании предмета» – так сказано в материале [7] Павлова В.Е. – учителя физики г.Чебоксары.
 Разноуровневые формулировки фундаментальных понятий
 1.1. Физика – одна из наук о природе и технике.
 1.2. Физика – наука о закономерностях и законах явлений приро-ды и основ техники.
 1.3. Физика – наука о пространственно-временных законах изме-нения неживой материи – тел, веществ, их частиц и полей и совершен-ствования техники.
 1.4. Физика – наука – система знаний о законах взаимосвязи изменений качественных, количественных и ориентационных характеристик явлений и свойств неживой материи – физических величин.
 2.1. Наблюдения и опыты – экспериментальные методы физики.
 2.2. Наблюдения и опыты – источники фактических знаний физи-ки.
 3.1. Методология физики – система и порядок (алгоритм) исполь-зования экспериментальных и логических методов для познания основ науки и новых открытий.
 3.2. К логическим методам познания относятся: анализ, синтез, (обобщение-умозаключение), индукция, дедукция, мысленный экспе-римент, логические доказательства, аналогия.
 4.1. Явление – изменение природы и техники.
 4.2. Явление – изменение неживой материи.
 4.3. Явление – пространственно-временной непрерывный процесс изменения электрических, магнитных, оптических, тепловых и атомных свойств неживой материи.
 Педагог В.Е.Павлов (г. Чебоксары) предлагает сопоставить формулировки понятий из разных наук, чтобы понять общий принцип их составления: «Параллелограмм – это четырехугольник, противопо-ложные стороны которого параллельны», «Вид – группа растений, сходных по внешнему и внутреннему строению и происхождению», «Вольтметр – прибор для измерения электрического напряжения» – эти определения имеют общую структуру: сначала дается название объекта, а далее указывается более общее понятие – название группы объектов, имеющие одинаковые существенные признаки, т.е. дается родовое понятие, а в последней части предложения указывают, чем отличается определяемый объект от остальных, входящих в данный род, т.е. указывается видовое отличие. Таков порядок – алгоритм оп-ределения понятия: название, ближайший род и видовое отличие. «Оно называется определением через род и видовое отличие – самый распространенный способ определений, применяющихся во всех нау-ках» [7].
 Знание этого алгоритма очень важно и полезно для учащихся и учителей всех предметов.
 Предлагаем к обсуждению с учащимися следующие определения, имеющие мировоззренческое значение:
 Наука – система знаний, имеющих логическую связь. Физика – система знаний, совокупность фактов существования, взаимосвязи и изменений объектов неживой материи – физических тел, их веществ, частиц и физических полей. Физическая теория – результат логическо-го обобщения полученных знаний из практики и рассуждений. Теория – система знаний, полученных экспериментальными и логическими методами познания.
 Физическими явлениями называются изменения неживой материи в пространстве с течением времени, поэтому нет надобности в каждом определении явлений упоминать выражение «в пространстве с течени-ем времени».
 Указанным выше требованиям не в полной мере удовлетворяют даже стабильные учебники. Например, ученик прочитает: «Изменение с течением времени положения тела относительно других тел называ-ется механическим движением» [8]. Мои учащиеся легче запоминают такое определение: «Механическим движением называется изменение положения тела относительно любого другого тела, называемого телом отсчета», т.к. он лучше согласуется с правилами грамматики – после слова «изменение» напрашивается вопрос «чего?»
 При определении понятия «явление» нужно ответить на три вопроса: что? где? когда? Для выявления возможности упрощения языка учебника весьма любопытно сопоставление и анализ формулировок понятий, данных разными авторскими коллективами.
 «Механическим движением тела называется изменение его поло-жения в пространстве относительно других тел с течением времени» [3].
 «Механическим движением тела называют изменение с течением времени его положения в пространстве относительно других тел» [14].
 В проведенном мною уроке-семинаре на тему: «Обсуждаем учеб-ники физики 9 класса (на фестивале уроков «Физика–93», школа №54 г. Че¬бок¬са¬ры) учащимся понравилось следующее определение: «Ме-ханическим движением называют изменение положения тела относи-тельно других тел» [11]. Почему? Оно содержит меньше слов, самое существенное высказано в первую очередь, поэтому легко запоминает-ся, в нем опущены слова «в пространстве с течением времени» как само собой разумеющееся, а это позволяет также уменьшить затраты времени на опрос, что не менее важно для учителя.
 Мы предлагаем еще более простое и лаконичное определение, по-зволяющее понять суть механического движения и его относитель-ность: «Механическим движением называется взаимное изменение положения тел (любой из них можно считать неподвижным – принять за тело отсчета, а движение остальных рассматривать относительно него)». Здесь первая часть обязательна для изучения физики по про-грамме базового уровня, а выделенная скобками – для учащихся, изу-чающих предмет углубленно.
 Приведем еще несколько конкретных формулировок:
 «Траектория – это линия, по которой происходит движения тела» [3].
 «Непрерывную линию, которую описывает движущееся тело (рассматриваемая как материальная точка) по отношению к выбранной системе отсчета, называют траекторией» [14].
 «Линия, которую описывает при своем движении материальная точка, называется траекторией» [11].
 Из этих определений предпочтительнее первое, но в разных слу-чаях траектории разных частей тела могут быть разными, поэтому та-кое определение не бесспорно, а последующие два сложны и содержат понятие «материальная точка» – ее указание накладывает ограничение на невозможность определения другого понятия «траектории разных частей тела при сложных движениях».
 Это понятие вполне можно определить так: «Траектория – это ли-ния движения любой частицы тела».
 Семиклассникам [8] дали такое определение: «Длина траектории, по которой движется тело в течение некоторого промежутка времени, называется путем, пройденным за этот промежуток времени» – оно сложнее, чем дано девятиклассникам: «Расстояние, пройденное телом (материальной точкой) вдоль траектории движения, называют путем» [14].
 «Путь – это длина траектории, которую описывает материальная точка за данный промежуток времени» [11] – только не ясно, за какой промежуток.
 Мы предлагаем такое: «Длину траектории называют кратко путь (он равен сумме длин всех участков траектории)» (кратко и понятен принцип измерения пути даже при криволинейном движении).
 Неконкретны в учебниках (7–9) определения понятия «матери-альная точка». Мы предлагаем такое: «Тело можно считать материаль-ной точкой, т.е. размерами его можно пренебречь, если все его части движутся параллельно и проходят равный путь, значительно больший его размеров».
 Определение однородных понятий
 В учебниках также отсутствует система определения однородных понятий. Рассмотрим варианты их формулировок.
 «Если какое-нибудь тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути, то его движение называют равномерным» [8].
 «Прямолинейным равномерным называют такое движение, при котором тело (точка) за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения» [14].
 «Равномерным движением называют такое движение, при кото-ром тело за любые равные промежутки времени проводит соответст-венно равные расстояния» – подобные вышеупомянутые определения огорчали и продолжают огорчать не одно десятилетие школьников своей подробной дотошностью, но требующие еще дополнительных разъяснений. Неужели нет более простого и понятного! Мы предлага-ем определить так: «Движение тела называется прямолинейным рав-номерным, если его путь изменяется пропорционально времени – при увеличении времени движения в несколько раз путь увеличивается во столько же раз».
 Еще короче: «Прямолинейное движение тела называется равно-мерным, если перемещение пропорционально времени (т.е. выполня-ется закон равномерного движения)». Можно дать и такое определе-ние: «Движение называют равномерным, если тело за любые равные промежутки времени пути равны». Нет особой надобности говорить «путь, пройденный телом», т.к. эти слова употреблены в самом поня-тии: «путь – длина траектории, пройденная телом». Этот пример по-зволяет сделать вывод: использование ранее введенных понятий по-зволяет лаконично определять новые понятия и очень важно использо-вание математики. Еще в 17 веке Г.Галилей произнес: «Язык физики – математика». Это нужно нам помнить.
 Итак, порядок определения однородного понятия таков: в на-чале указывают, к какой подгруппе можно отнести процесс или объект, а затем указывают, при наличии какого существенного признака (свойства).
 Пример: «Процесс называется адиабатным, если он происходит без теплопередач».
 В [4] написано: «Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало». А ведь можно сформули-ровать проще: «Газ называется идеальным, если взаимодействие его молекул пренебрежимо мало». Для углубленного уровня: «Газ называ-ется идеальным, если потенциальная энергия взаимодействия его мо-лекул во много раз меньше кинетической энергии теплового движе-ния».
 Из этих примеров видно, что однородному понятию присваива-ется специальное название, если объект имеет однотипную, но с отличительным признаком характеристики.
 В том же учебнике читаем: «Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однород-ным». Проще такая формулировка: «Электрополе называется одно-родным, если ее напряженность везде одинакова». Для учащихся уг-лубленного уровня: «Электрополе называется однородным, если везде его характеристики одинаковы: графические, силовые, энергетические, т.е. одинаковы: напряженность и густота ее линий и плотность энергии этого поля».
 Реакция называется ядерной, если изменяется электрический за-ряд ядер – число протонов при их взаимодействии или с элементарны-ми частицами.
 Формулировка физических величин
 Общеизвестно: «Основные понятия физики – физические ве-личины – количественные и ориентационные характеристики свойств реальных объектов (физических тел и полей) и процессов, получаемые в результате измерения». (Заметим, что ни в одном из ныне существующих публикаций в определении понятия «физическая величина» не упомянуто слово - «ориентационная»!!) Мы считаем, что ее обязательно необходимо упомянуть, см., например /7/. Свойст-ва материальных объектов: протяженность, инертность, жесткость, теплопроводность и др. Протяженность характеризует физическая ве-личина длина тела, инертность характеризует масса тела и т.д. Свойст-ва процессов и явлений: длительность, быстрота. Они характеризуются соответственно физическими величинами промежутком времени и скоростью изменения их» [3]. Учащимся полезно сообщить, что физи-ческие величины бывают скалярные – они имеют лишь численные значения, векторные – имеют модуль (численное значение) и направ-ление, фундаментальная постоянная, размерный коэффициент, безраз-мерный коэффициент.
 Алгоритм формулирования физической величины: после на-звания указать, какой она является – скалярной или векторной, какое свойство реально объекта или процесса она характеризует, а затем указать, на основании какой формулы определяется ее чис-ленное значение. /7/ Заметим, что такой порядок формулировки тре-бует заучивания –« какой она является – скалярной или векторной?» - мы считаем более целесообразным дать так:
 «Скорость характеризует быстроту и направление движения, рав-на отношению вектора перемещения к промежутку времени его со-вершения, направлена вдоль него, поэтому является вектором» – уча-щиеся считают вполне хорошим и понятным.
 Т.е. мы предлагаем такой порядок: название величины – что она характеризует – отношению каких величин она равна и как она направлена.

 Любопытно сопоставление формулировок физических величин, например, одно и того же авторского коллектива [10]:
 «Механическим напряжением называют отношение модуля силы упругости к площади поперечного сечения тела».
 «Напряженность электрического поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду». Мы пред-лагаем ее сформулировать так: «Напряженность электрополя равна отношению силы поля к заряду, на который оно действует и сонаправ-лена с силой, если заряды положительные, а если заряд, создающий поле отрицателен, то – к нему».
 В курсе базового уровня можно ограничиться таким определени-ем: «Напряженность электрополя равна отношению силы поля к заря-ду, помещенному в него».
 «Потенциалом электростатического поля (здесь надо конкретно – «в точке, где находится заряд»!) называют отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду».
 «Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводни-ком и соседним». Мы предлагаем: «Электроемкостью конденсатора называют отношение модуля заряда одного из его проводников к на-пряжению между ними.
 «Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду». Возникает вопрос: когда в определениях следует употребить слово «называют», а когда вместо этого слова сказать «представляет собой», но физическая величина – абстрактное понятие, ее как раз и представить то нельзя, поэтому последнее из них следует сформулировать так: «Электродвижущая сила источника тока равна отношению работы к заряду, перемещенному вдоль контура сторонними силами».
 Как видно, в этих определениях совершенно отсутствуют ответы на вопросы: какое свойство характеризует и какой она является – скалярной или векторной?- а лишь есть указание, чему она равна численно. Это оправдано тем, чтобы чрезмерно не удлинять их – дать самую существенную характеристику. Мы считаем, что качественную характеристику следует дать в конце определения, например: «Емкость конденсатора характеризует его свойство накапливать электрический заряд, равна отношению заряда одного из проводников к напряжению между ними и является скалярной величиной».
 Сопоставим еще несколько понятий физических величин, данных в разных учебниках:
 «Плотность есть физическая величина, равная отношению массы тела к его объему». Школьники сами дают такое определение: «Плотность равна отношению массы к объему тела». Почему? Чтобы не потерять логическую связь.
 «Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением» [8]. Семиклассникам нравится более лаконичное: «Давлением называют отношение силы к площади поверхности, перпендикулярной к ней».
 Часто встречается в учебниках: «Мощность равна отношению работы ко времени, за которое она была совершена». Мы предлагаем такое: «Мощность равна отношению работы ко времени ее соверше-ния» – в некоторых из этих определений вообще отсутствует струк-турное слово «называется».
 «Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1 ;С, называется удельной теплоемкостью» [6]. Это не является определением, а является сутью выяснения физического смысла величины.
 Если воспользоваться методом аналогии, то справедливо такое определение: «Удельной теплоемкостью вещества называется отношение массы полученного или отданного телом количества теплоты к произведению его массы на изменение температуры».
 Утверждение «Индуктивность – это физическая величина, чис-ленно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с» [5] является толкованием физического смысла этой величины. Один из важнейших принципов методологии – аналогия, согласно ей любая физическая величина должна опреде-ляться через отношение известных физических величин, поэтому справедливо утверждение: «Индуктивностью цепи называется отно-шение ЭДС самоиндукции к скорости изменения тока в ней». Можно еще проще, но согласно той же структуре определения: «Индуктивно-стью контура называют отношение магнитного потока к силе тока, создающей этот поток».
 Определение физических величин
 для углубленного курса
 Строго говоря, физическая величина равна по сути не просто от-ношению, а значению этого отношения – первой производной другой физической величины, которой она пропорциональна, при изменении третьей, которая является независимой переменной.
 Подтверждением сказанного является определение скорости и ус-корения: «Скорость движения тела равна первой производной перемещения по времени, а ускорение – первой производной скорости по времени и являются векторными величинами, т.к. перемещение и скорость являются векторными». Проекция скорости на ось равна первой производной его координаты по времени, а проекция ускорения равна первой производной проекции скорости по времени. Аналогично «Мощность машины – первая производная ее работы по времени», «Сила тока – первая производная заряда по времени» – в них незави-симой переменной является время.
 Знание производных позволяет характеризовать свойства не толь-ко явлений, но и физических тел и полей: «Поля и тела однородны, если производные их физических величин по другой величине одина-кова для любой их части, например, тело, однородно, если производ-ная его массы по объему – плотность везде одинакова». Поля и тела неизменны, если производные их физических величин по времени рав-ны нулю. Жесткость равна первой производной силы упругости по координате его незакрепленного конца. Тело называется абсолютно твердым, если упомянутая производная бесконечно велика, что озна-чает: даже при малейших смещениях его частиц при деформации в теле возникают весьма большие силы упругости.
 На факультативных занятиях учащимся полезно сообщать, что для характеристики свойств объектов и явлений используют не только производные, но и другие математические понятия, позволяющие кратко и ясно изложить полученные знания.
 Формулировка законов
 До сих пор в школьных учебниках отсутствуют формулировки законов по единой алгоритмической системе – в них содержатся струк-турные слова: «равно (равен, равна)» или «пропорционален», поэтому школьник не только базового уровня развития, но и старшеклассник не может обойтись без зубрежки и гадает: когда следует сказать «равен», а когда «пропорционален», например, «Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение» [3]. В своей практике я даю такую формулировку: «Сила равна произ-ведению массы тела на ускорение, сообщенное ею», поверьте, лучше и быстрее запоминают.
 Этот же закон в [11] сформулирован по-другому: «Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе». Заметим, что в первой части сказано о теле, масса которого неизменно и если вспомнить определе-ние понятия «равнодействующей силой называют векторную сумму приложенных к телу сил», то отпадает надобность повторного упоми-нания в этом законе, поэтому вполне можно дать такое: «Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей силе, если его масса постоянна». Если масса тела тоже меняется, то проще сформулировать  : « Ускорение равно отношению силы к массе тела».
 Итак, поставленный мною вопрос еще более обостряется. Те же недостатки присущи этой: «Ускорение, приобретенное телом в резуль-тате взаимодействия с другим телом, прямо пропорционально дейст-вующей на него силе и обратно пропорционально его массе» [10].
 Как известно, Точная математическая количественная связь физи-ческих величин называется законом физики. Возникает вопрос – какую величину назвать в законе в первую очередь? Например, закон Гука сформулирован тоже по-разному: «Сила упругости, возникающая в теле при упругих деформациях, прямо пропорциональна его удлине-нию» [11]. Можно проще: «Сила упругости пропорциональна удлине-нию тела».
 «Абсолютное удлинение при упругих деформациях прямо про-порционально приложенной силе» [14]. Авторами пропущено слово «тела».
 Эти примеры подтверждают о том, что пока еще нет единого под-хода к формулировкам законов.
 Этот проблемный вопрос я предлагаю разрешить так. В законе фигурируют физические величины, характеризующие явления, напри-мер, в законе Гука – деформацию. Главная характеристика деформа-ции – удлинение тела, поэтому в них должно содержаться структурное слово «прямо или обратно пропорционально». Мы предлагаем «Удли-нение тела пропорционально деформирующей силе».
 «Электрический ток – направленное движение заряженных час-тиц, его действия зависят от силы тока, которое увеличивается при увеличении скорости их движения заряженных частиц и уменьшении тепловых потерь электроэнергии, которую характеризует сопротивле-ние проводника». Следовательно, порядок формулировки закона по единой схеме таков: название физической величины, характери-зующее самое важное свойство явления, а затем – каким величи-нам она пропорциональна и, наконец, каким обратно пропорцио-нальна. Прототипом является формулировка закона Ома: «Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и об-ратно пропорциональна его сопротивлению» [9]. Закон всемирного тяготения обычно формулируют так: «Тела притягиваются друг к дру-гу с силой, модуль которой пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними» [3]. Мы предлагаем: «Модуль силы тяготения – взаимного притяжения тел пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними». В курсе базового уровня мы счи-таем, что закон можно формулировать так, как читаем ее формулу – с применением структурного слова «равно».
 В законах сохранения используется структурное слово «равно». В курсе углубленного уровня можно рекомендовать более общее опре-деление, легко трансформируемое в частные и: «В замкнутой системе тел алгебраическая сумма однородных величин, связанных с массой ли энергией, остается постоянной». Частные законы, например, Бойля-Мариотта лучше формулировать так: «При изотермическом процессе – неизменной массе и температуре – произведение давления газа на его объем постоянно». Его формулировка в [4] неудачна – в ней слово «газа» использовано трижды.
 Формулировка законов в академическом курсе
 Анализ литературы показал, что в пособиях высших учебных за-ведений нет единого подхода к формулировкам законов.
 Здесь полезно вначале еще раз напомнить, что закономерность – качественная связь между явлениями или их характеристиками – фи-зическими величинами, а закон – точная математическая связь между физическими величинами, выражаемая математическим равенством.
 В курсе «Механика» мы предлагаем следующие формулировки:
 Если при движении тела соблюдается закономерность – путь или перемещение пропорциональны времени, то выполняется закон рав-номерного движения – отношение пути к этому промежутку времени остается величиной постоянной, равной первой производной переме-щения по времени, называемой скоростью.
 Движение называется равноускоренным, если выполняется зако-номерность – изменение скорости тела пропорционально времени и выполняется закон: их отношение постоянно и при больших проме-жутках времени и оно равно первой производной скорости по времени, называемому ускорением.
 Закономерность пути равноускоренного движения тела без на-чальной скорости: путь пропорционален произведению ускорения на квадрат времени движения; закон – их отношение равно одной второй.
 Как видно, в курсе базового уровня учащимся можно дать воз-можность формулировки закона в порядке прочтения формулы закона согласно правилам математики – путь равен половине произведения ускорения на квадрат времени движения тела.
 Путь при стабильном обращении тела по окружности скорость пропорциональна отношению радиуса окружности к периоду, а отно-шение скорости к упомянутому отношению равен двум ;.
 Первый закон Ньютона мы предлагаем кратко формулировать так:
 Относительная скорость абсолютно свободных тел неизменна и ее производная по времени равна нулю.
 Этот же закон Ньютона можно получить как следствие второго закона: «Если результирующая сила равна нулю, то скорость тела не-изменна.»
 Ускорение тела пропорционально силе, а их отношение силы к ускорению есть величина постоянная, называемая инертной массой тела.
 Силы взаимодействия любой пары тел одинаковы по природе, равны по модулю и точно противоположно направлены, поэтому их отношение их модулей равно единице.
 Модуль силы упругости пропорционален удлинению тела, а их отношение есть величина постоянная, называемая жесткостью тела.
 Модуль силы тяготения любых двух тел пропорционален отноше-нию произведения их масс к квадрату расстояния между ними, а их отношение равно гравитационной постоянной, равной силе тяготения двух тел массами 1 кг каждый с расстояния 1 м.
 Модуль силы трения пропорционален силе давления (закономер-ность трения), а их отношение есть величина постоянная, называемая коэффициентом трения (закон трения).
 Давление в жидкости там меньше, где скорость течения жидкости больше (закономерность Бернулли).
 Импульс изолированной группы абсолютно свободных тел неиз-менна – отношение изменений импульсов любой пары равно единице.
 Сумма всех видов энергии изолированной группы абсолютно сво-бодных тел неизменна, а отношение их изменений при любом превра-щении равно единице.
 Полная механическая энергия пружинного маятника пропорцио-нальна произведению жесткости пружины на квадрат амплитуды ко-лебаний, а их отношение равно одной второй.
 Период свободных колебаний математического маятника пропор-ционален корню квадратному из отношения его длины к ускорению свободного падения, а их отношение равно двум ;.
 Порядок формулировки академического уровня: «Зависимая пе-ременная величина пропорциональна другой величине (или про-порциональна отношению других величин с указанием их степе-ни),а их отношение постоянно и равно производной величине – коэффициенту пропорциональности».
 Предлагаем следующие формулировки законов молекулярной фи-зики и термодинамики:
 Давление идеального газа пропорционально произведению кон-центрации молекул на среднюю кинетическую энергию молекулы, а отношение давления к этому произведению равно двум треть для од-ноатомного газа.
 Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул од-ноатомного газа пропорциональна абсолютной температуре, а их от-ношение есть величина постоянная, в полтора раза большая постоян-ной Больцмана.
 Произведение давления на объем идеального газа пропорцио-нально произведению числа молекул на абсолютную температуру, а их отношение есть величина постоянная, называемая постоянной Больц-мана, численно равная работе, совершаемой каждой молекулой в про-цессе изобарного расширения при нагревании на 1 К.
 Давление одноатомного идеального газа пропорционально произ-ведению концентрации молекул на абсолютную температуру, а их от-ношение равно постоянной Больцмана.
 Произведение давления газа на объем пропорционально произве-дению количества вещества на абсолютную температуру, а их отно-шение равно постоянной величине, называемой газовой постоянной, численно равной работе, совершенной при изобарном расширении одного моля газа при нагревании на 1 К.
 Формулировки газовых законов:
 Произведение давления на объем газа постоянно, если масса и температура не меняются, т.е. – если процесс изотермический.
 Отношение объема к температуре газа неизменно, если давление и масса неизменны, т.е. если процесс изобарный.
 Отношение давления к температуре газа постоянно, если объем и масса газа не меняются, т.е. если процесс изохорный.
 Механическое напряжение пропорционально относительному уд-линению, их отношение есть величина постоянная для данного мате-риала, называемая модулем Юнга.
 Внутренняя энергия идеального одноатомного газа прямо про-порциональна произведению количества вещества на абсолютную температуру, а их отношение в полтора раза больше газовой постоян-ной.
 Изменение внутренней энергии системы равно сумме работы внешних сил и теплоэнергии, полученной системой.
 Убыль внутренней энергии тела, охлаждаемого в холодильнике, пропорциональна энергозатратам компрессора, а их отношение назы-вают КПД холодильника.
 Формулировки законов электродинамики:
 В изолированной системе алгебраическая сумма изменений заря-дов тел равна нулю.
 Модуль силы взаимодействия двух зарядов пропорционален от-ношению произведения модулей заряда к квадрату расстояния между ними, а отношение модуля этой силы к упомянутому отношению есть величина постоянная, называемая гравитационной постоянной, чис-ленно равный девяти миллиардам ньютон, если заряды точечные, не-подвижны и находятся в вакууме.
 Сила электрополя действует на заряд пропорционально заряду, а их отношение есть величина постоянная, называемая напряженностью этого поля.
 Работа электрополя пропорциональна перемещенному заряду, а их отношение есть величина постоянная, называемая напряжением между концами траектории перемещенного заряда.
 Напряжение на конденсаторе пропорционально заряду одного из его проводников, а отношение заряда к напряжению равно постоянной величине, называемой электроемкостью.
 Энергия заряженного конденсатора пропорциональна произведе-нию электроемкости на квадрат напряжения, а ее отношение к этому произведению равно одной второй.
 Работа сторонних сил источника тока пропорционально заряду, перемещенному по замкнутой цепи, а их отношение есть величина постоянная, называемая электродвижущей силой .
 Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС источника к пол-ному сопротивлению цепи (для базового уровня).
 Сила тока в замкнутой цепи пропорциональна ЭДС источника, а их отношение равно полному сопротивлению цепи.
 Модуль силы Ампера пропорционален произведению силы тока на длину участка проводника и на синус угла между магнитной индук-цией и направлением тока, а их отношение постоянно в этой данной области магнитного поля, называется магнитной индукцией.
 Сила Лоренца пропорциональна произведению заряда на ее ско-рость, а их отношение постоянно и равно векторной величине, назы-ваемой магнитной индукцией.
 Масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорцио-нальна произведению силы тока и времени электролиза, их отношение есть величина постоянная, называемая его электрохимическим эквива-лентом.
 Кинетическая энергия свободного электрона пропорциональна произведению модуля заряда на длину свободного пробега электрона, а их отношение равно модулю электронапряженности. Т.е. мы счита-ем, что эту величину можно определить сиспользованием понятия «энергия».
 ЭДС электромагнитной индукции равно по модулю скорости из-менения магнитного потока через поверхность, ограниченную конту-ром.
 ЭДС индукции в контуре равно первой производной по времени магнитного потока через него, взятой со знаком минус.
 Работа вихревого электрополя по перемещению заряда по замкнутой цепи пропорциональна заряду, а их отношение (отношение работы к заряду) есть величина постоянная, называемая полным напряжением элмагиндукции (сокращенное название понятия «электромагнитная индукция»).
 ЭДС индукции в проводнике пир его движении в магнитном поле пропорционально произведению длины проводника и скорости его движения, а их отношение равно модулю магнитной индукции.
 ЭДС самоиндукции пропорционально скорости (быстроте) изменения силы тока, а их отношение есть величина постоянная, называемая индуктивностью цепи – она численно равна ЭДС при скорости изменения тока в один ампер за секунду.
 Энергия магнитного поля пропорциональна произведению квадрата силы тока на индуктивность цепи, а их отношение равно одной второй.
 ЭДС самоиндукции пропорционально по модулю первой произ-водной силы тока по времени, а их отношение равно индуктивности цепи.
 Полная энергия электромагнитного поля контура постоянно, если можно пренебречь омическим сопротивлением контура и его излучением .
 Первая производная энергии заряженного конденсатора контура равна по модулю первой производной от энергии магнитного поля по времени, поэтому их отношение равно единице – убыль энергии магнитного поля за секунду равен увеличению энергии электрического поля, если потерями энергии можно пренебречь.
 Период свободных электромагнитных колебаний в контуре пропорционален корню квадратному из произведения индуктивности на емкость контура, а их отношение равно двум ;.
 Затраты электроэнергии за секунду – мощности тока в первичной и во вторичной цепях трансформатора равны, если пренебречь нагреванием сердечника и обмоток, т.е. произодные электроэнергий по вре-мени в этих цепях равны.
 Энергия электромагнитной волны пропорциональна произведению площади поверхности источника на время излучения, а их отношение есть величина постоянная, называемая плотностью потока излучения.
 Закономерность отражения:
 Падающий и отраженный лучи, падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости, перпендикулярной к границе раздела двух сред.
 Закон отражения:
 Угол отражения любого излучения (звука, света) равен углу падения.
 Для углубленного уровня:
 Угол отражения любого излучения равен углу падения, т.е. их отношение равно единице, если среды находятся в стабильных фазовых состояниях (при обычных условиях), если энергия кванта излучения значительно меньше энергии взаимодействия атомов среды.
 Синус угла преломления пропорционален синусу угла падения, а отношение синуса угла падения к синусу угла отражения есть величи-на постоянная, называемая показателем преломления второй среды относительно первой, численно равной отношению скоростей света в первой и во второй среде.
 Интерференцией называется взаимное усиление или гашение когерентных волн при их сложении – перераспределение энергии при сложении волн когерентных источников – установление постоянной амплитуды колебаний в разных точках пространства при сложении когерентных волн.
 Релятивистский закон изменения массы:
 Масса движущегося тела пропорционально его массе покоя, а их отношение равно отношению скорости света в вакууме к корню квад-ратному из разности квадратов скорости света и тела.
 Полная энергия тела пропорциональна произведению его массы покоя на квадрат скорости света, а их отношение равно отношению скорости света к корню квадратному из разности квадратов скорости света и тела.
 Энергия фотона (или другого кванта электромагнитного излуче-ния) пропорциональна частоте, а их отношение равно постоянной величине, называемой постоянной Планка.
 Порция энергии света – энергия кванта света – равна сумме работы выхода электрона (энергии, затраченной на извлечение электрона из металла) и кинетической энергии вырванного электрона, а отношение этой суммы энергии к частоте равно постоянной Планка.
 Закон радиоактивного распада:
 Радиоактивность пропорциональна числу не распавшихся нестабильных ядер атомов, а отношение числа не распавшихся атомов к начальному числу атомов равно двум в отрицательной степени, равной числу периодов полураспада.
 О неудачных физических терминах
 В языке физики не только школьных учебников, но и в других по-собий, до сих пор употребляется целый ряд неудачных терминов, за-трудняющих понимание сути величин, например, «Количество теплоты – это та часть внутренней энергии, которую тело теряет или получает при теплопередаче». В технике употребляется термин «теплоэнергия», ею вполне можно заменить неудачный и длинный термин «количество теплоты». Тогда вместо «Количество теплоты, выделенное сгоревшим топливом» можно сказать более кратко «теплоэнергия, выделенная сгоревшим топливом», вместо «удельная теплоемкость» – «удельная энергоемкость».
 Критикой ряда публикаций теперь искоренено понятие «равномерное движение тела по окружности», т.к. любое криволинейное движение является не равномерным, а ускоренным движением. Сейчас в программах есть вопрос «Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью», но нет краткого названия этого понятия. Это понятие я предлагаю обозначить термином «стабильное вращение» и «стационарное обращение» – «Вращение тела называется стабильным, если модуль скорости любой точки тела неизменна».
 Термин «электродвижущая сила» весьма неудачна, его мы предлагаем заменить термином «полное напряжение источника тока», кратко ПНИТ, а неудачное название «сторонние силы» переименовать в «внутренние силы источника тока», кратко ВСИТ; «ЭДС индукции» предлагаем назвать «полное напряжение электромагнитной индук-ции», кратко ПНЭМИ; « ЭДС самоиндукции» – « полное напряжение самоиндукции.»
 «Сила тока» тоже неудачно, ее в принципе можно заменить термином «интенсивность тока».
 В заключение отметим, что мы отнюдь не настаиваем на их быстрое внедрение в современный язык физики, но жизнь покажет их приемлемость в учебниках физики будущего века.


 АВТОРСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОНЯТИЙ

 Центром масс называется точка, вокруг которой вращается любая точка тела, закрученного в любом из направлений.
 Центром масс называется точка пересечения плоскостей, делящих тело на части с равными моментами инерции.
 Теорема: любая плоскость, проходящая через центр масс делит тела на две части с равными моментами инерции относительно любой оси с этим центром.
 Интерференцией называется взаимное усиление или гашение когерентных волн при их сложении (в результате которого в каждой точ-ке пространства устанавливается постоянная во времени амплитуда результирующих колебаний, не зависящая от времени.
 Потенциальную энергию тела в поле тяготения предлагаем назвать «Гравитопотенциальная энергия тела»; энергию упруго деформированного тела – «Квазипотенциальная энергия тела».
 Теплоэнегия, выделяемая в проводнике с током пропорциональна произведению квадрата силы тока на время, а их отношение является скалярной величиной, называемой активным сопротивлением.
 Литература
 1. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики. В 4-х т. –М.: Просвещение, 1982.
 2. Калмыкова З.И. Понимание школьниками учебного материала // Вопросы психологии. –1985. –№1.
 3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. –М.: Просвещение, 1990.
 4. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 10 кл. сред. шк. –М.: Просвещение, 1990.
 5. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 11 кл. сред. шк. –М.: Просвещение, 1991.
 6. О конкурсах на создание школьных учебников // Учительская газета, 30 января 1986 г.
 7. Павлов В.Е. Введение физических величин: Учебные задания для учащихся 8–10 классов. –М.: АПН СССР, 1987.
 8. . Перышки А.В., Родина Н.А. Физика: Учеб. для 7 кл. сред. шк. –10-е изд., перераб. –М.: Просвещение, 1989.
 9. Перышкин А.В., Родина Н.А. Физика: Учеб. для 8 кл. сред. шк. –М.: Просвещение, 1993.
 10. Пинская А.А., Разумовская В.Г. Физика и астрономия: Проб. учебник для 7 кл. сред. шк. –М.: Просвещение, 1993.
 11. Саенко П.Г. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. –М.: Просвеще-ние, 1990.
 12. Физический энциклопедический словарь. –М.: Советская эн-циклопедия, 1983.
 13. Чертов А.Г. Физические величины. –М.: Высшая школа, 1990.
 14. Шахмаев Н.М. и др. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. –М.: Просвещение, 1990.

 Содержание
 ВВЕДЕНИЕ 3
 РАЗНОУРОВНЕВЫЕ ФОРМУЛИРОВКИ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПОНЯТИЙ 4
 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОДНОРОДНЫХ ПОНЯТИЙ 7
 ФОРМУЛИРОВКА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 8
 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ДЛЯ УГЛУБЛЕННОГО КУРСА 11
 ФОРМУЛИРОВКА ЗАКОНОВ 12
 ФОРМУЛИРОВКА ЗАКОНОВ В АКАДЕМИЧЕСКОМ КУРСЕ 13
 О НЕУДАЧНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ТЕРМИНАХ 20
 ЛИТЕРАТУРА 21
 СОДЕРЖАНИЕ 22
 АВТОРСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОНТИЙ…………………… 23

 ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………..24

 Автор: 4belovnn