О структуре общефизического лабораторного практикума

Изучение идей и методов экспериментальной физики дело не простое, требующее немалого времени для их освоения. При этом важно понимать, что это не то время, которое вы проводите в контакте с учебником или конспектом, а время, в течение которого вы непосредственно контактируете с экспериментальной установкой, анализируя конкретные экспериментальные ситуации. Другими словами это время, которое вы проводите в лаборатории. Поэтому доля времени, отводимого в учебных планах на выполнение лабораторного практикума, значительно. Оно составляет почти 50% от всего времени, выделяемого на изучение общей физики.

Общефизический лабораторный практикум выполняется в течение шести семестров, то есть в период обучения на первых трех курсах физического факультета. Он разбивается на отдельные лабораторные практикумы, выполняемые в течение одного семестра. Такие практикумы, преследуя общую цель обучения экспериментальному методу физики, имеют специфические черты, обусловленные кругом экспериментально изучаемых явлений и процессов. Это связано в первую очередь с последовательностью обучения физики. Так во втором семестре, когда изучается молекулярная физика, выполняется практикум по молекулярной физике, то есть экспериментально исследуются явления, обусловленные молекулярной структурой вещества. В третьем, при изучении раздела "Электричество и магнетизм" выполняется электрический практикум и т.д. В первом семестре выполняется так называемый измерительный практикум.

Измерительный практикум

Такое название лабораторного практикума подчеркивает тот факт, что при его выполнении основное внимание уделяется осмыслению понятия "измерение вообще", организации процедуры измерения, обработке и представлению результатов различных измерений, освоению понятия модели измерительной установки. Уяснение этих непростых понятий происходит на примере экспериментальных исследований в основном механических явлений и процессов (хотя имеется ряд работ, связанных с электрическими измерениями). Знания и навыки, приобретаемые при выполнении измерительного практикума, используются при выполнении других практикумов, то есть являются базовыми. В этом смысле все нижеизложенное представляет собой не только введение к измерительному практикуму, но и введение к общефизическому практикуму в целом.

Об измерениях вообще

Физика - наука экспериментальная. Ее законы базируются на фактах, полученных опытным путем. В ходе исторического развития может изменяться истолкование фактов, но сами они остаются неизменными. Факты являются остовом, каркасом физики. Поэтому при изучении физики, в отличие от математики, недостаточно карандаша, бумаги и головы. Требуется также умение устанавливать факты, что возможно только в результате планомерных наблюдений явлений природы.

Именно с наблюдений начинается исследование любых явлений внешнего мира. При этом, однако, нельзя ограничиваться только качественным впечатлением от явления (как это присуще гуманитариям), следует уметь выделять и фиксировать повторяющиеся, практически важные общие черты отдельных восприятий. Это позволяет сформулировать понятия, что является первым шагом на пути познания природы. При этом для физики важна формулировка таких понятий, которые допускают количественную характеристику, то есть которые можно характеризовать числом. Такие количественные понятия в физике принято называть физическими величинами. Примерами являются - скорость, сила, температура и т.д. Каждая физическая величина имеет точное определение, в котором указывается каким способом можно получить информацию об ее численном значении. Эта процедура называется измерением.

Можно утверждать, что какая-либо область знаний об окружающем мире становится наукой лишь с того момента, когда мы вводим в нее измерение и, как следствие, число. Только благодаря введению в ткань науки измеримых величин она приобретает предсказательную силу.

Достаточно просто определить при помощи измерения количественную характеристику физической величины, непосредственно воспринимаемой нашими органами чувств. Так вводят понятия силы, массы, температуры и т.п. Но есть величины, которые не воспринимаются органами чувств, такие как, например, электрический заряд. Однако они могут быть выражены через другие величины, воспринимаемые человеком, если известны физические законы, связывающие эти величины.