Физический опыт

Чем занимается и чем не занимается физика (задача на различение предмета и объекта науки). Разные способы получения ответов на вопросы, введение в экспериментальный метод изучения природы.

Физический опыт. Различение и описание начального («что было») и конечного («что стало») состояний. Выделение и описание основного (существенного) действия по воспроизводству явления (переводу объектов из начального состояния в конечное). Различение «видимого» и «мыслимого» через противопоставление двух типов вывода к опыту:

1) обращенного к самому явлению и условиям его воспроизводства;
2) обращенного к причинам наблюдаемого явления. Различение «мышления» и «измышления», «точки зрения» и «мнения» по критерию обоснованности (проверяемости).

... и его схематизация

Предварительная (промежуточная) схематизация физического опыта (прообраз функции одной переменной). Введение обратного действия, возобновляемость явления через воссоздание начальных условий, первоначальные представления об обратимости и необратимости процессов. Интерпретация взаимно обратных арифметических действий (сложение и вычитание, умножение и деление) через промежуточную схему опыта; перевод текста в схему и обратно для простейших ситуаций (движение, взвешивание).

Полная схема физического опыта (прообраз функции двух переменных). Поиск «нетривиального» обратного действия и обнаружение необходимости трансформации схемы (замена конкретных состояний на наблюдаемые явления). Первоначальное представление о динамическом равновесии через обнаружение «нулевого преобразования». Интерпретация прямой пропорциональной зависимости через схему опыта; перевод текста и таблицы в схему и обратно для алгебраических задач на движение, взвешивание, работу.

Управление весом

Различение массы и веса (обнаружение зависимости веса тела от окружающей среды). Изготовление пружинных весов (простейшего динамометра). Изображение «борьбы сил» с помощью стрелочек (на примере силы тяжести, веса тела, силы упругости, выталкивающей силы). Векторные и скалярные величины. Сложение сил, направленных вдоль одной прямой (на примере задачи определения веса тела в разных условиях). Пропорциональность силы тяжести и массы тела. Закон Архимеда.

Поведение тел в жидкостях, условия плавания. Плотность тела (пример введения относительного понятия). Представление об однородном и неоднородном материале. Средняя плотность. Зависимость массы тела от объема при постоянной плотности. Зависимость массы тела от плотности при постоянном объеме.

Управление силой

Управление силой с помощью простых механизмов (рычаги I и II родов, неподвижные и подвижные блоки, полиспасты, наклонная плоскость). «Выигрыш» в силе, правило рычага (отношение сил равно обратному отношению плеч). Поиск сохраняющейся величины для равноплечего рычага в статике (находящегося в равновесии). Введение «площадной модели», момента силы (пример введения мультипликативного понятия).

Управление силой с помощью гидравлического пресса. Поиск сохраняющейся величины для гидравлического пресса в статике. Давление, закон Паскаля. Зависимость давления от веса тела (силы давления) при постоянной площади опоры. Зависимость давления от площади опоры при постоянной силе давлении. Зависимость силы давления от площади опоры при постоянном давлении. Давление столба жидкости, гидростатический парадокс.

Управление работой

Позволяют ли простые механизмы «выиграть» в энергии и повысить КПД («золотое правило» механики, невозможность создания вечного двигателя первого рода). Поиск сохраняющейся величины в динамике для разных простых механизмов. Введение представления о механической работе. Единицы измерения работы. Формула для расчета мощности. Единицы измерения мощности.

Решение расчетных задач с использованием нескольких формул (подстановка, проверка размерности).