От вопроса к обоснованным данным
Физика строит модели, измеряет мир и честно указывает, что подтверждают данные. Результат без неопределённости неполон.
Цели
- планировать честную проверку с независимой, зависимой и контролируемыми переменными;
- формулировать допущения и пределы модели;
- различать случайный разброс и систематическое смещение;
- записывать и распространять неопределённость;
- проверять модель линеаризацией и остатками.
Цикл исследования
1. Вопрос и прогноз
Превратите общий вопрос в проверяемую зависимость. Гипотеза указывает, что изменяют, что измеряют и почему модель предсказывает картину.
2. Честное измерение
Меняйте независимую переменную, наблюдайте зависимую, сохраняйте контролируемые величины. Записывайте единицы, разрешение и условия; повторяйте показания.
3. Анализ
Стройте график, выбирайте обоснованную модель, изучайте остатки и сравнивайте расхождение с неопределённостью. Укажите вывод и его ограничения.
Модель, валидность и надёжность
Модель сохраняет свойства, нужные для вопроса, и опускает остальные. Для маятника $T=2\pi\sqrt{L/g}$ предполагаются малый угол, точечный груз, лёгкая нерастяжимая нить и малое сопротивление воздуха. Валидность показывает, проверяется ли нужная связь; надёжность — согласуются ли повторы. Смещённый метод может быть надёжным, но неточным.