Maxim Dolgolyov
a24c334730
- Удалён physics_11_labs.html из списка файлов - Удалена секция 'Лабораторный эксперимент' в хабе и wireframe - Убрана волна W15 'physics_11_labs.html — 9 лабораторных работ' (W16 polish → W15) - Обновлены счётчики: 10 файлов → 9, ~28 сессий → ~26, 16 волн → 15 - Из итогов убрана строка про 9 лабораторок
524 lines
34 KiB
Markdown
524 lines
34 KiB
Markdown
# План реализации: Физика 11 (Беларусь, Жилко/Маркович/Сокольский, 2021)
|
||
|
||
**Источник:** `fizika_11kl_zhilko_rus_2021.pdf` (286 стр. + приложение)
|
||
**Авторы:** В. В. Жилко, Л. Г. Маркович, А. А. Сокольский
|
||
**Издательство:** «Народная асвета», Минск, 2021
|
||
**Уровень:** Базовый + повышенный (с электронным приложением)
|
||
|
||
> Это **выпускной курс физики**, охватывающий почти всю современную физику от классических колебаний до элементарных частиц. Главные вызовы:
|
||
> 1. **Анимированные осциллограммы** и **симуляторы маятников/контуров** — нужна новая библиотека `phys-fx.js` поверх SVG/Canvas с реальным временем.
|
||
> 2. **Лучевая оптика** (§14-§23): тонкие линзы, сферические зеркала, дифракционные решётки — нужен интерактивный **трассировщик лучей**.
|
||
> 3. **Квантовая физика** (§27-§44): фотоэффект, Бор, ядро — много новых SVG-моделей (атом, ядро, спектры).
|
||
> 4. **45 параграфов** против 22 у Алгебры 10 и 14 у Геометрии 10 — самый большой учебник за весь проект.
|
||
>
|
||
> Это **2-я физика** в системе (после Физики 10). Используем `phys-fx.js` как продолжение опыта `stereo3d.js`.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🎯 Содержание учебника (45 § в 8 главах)
|
||
|
||
### Глава 1. Механические колебания и волны (§§ 1-6, стр. 5-50)
|
||
| § | Тема | Ключевые формулы / явления |
|
||
|---|------|----------------------------|
|
||
| §1 | Колебательное движение. Гармонические колебания | $T=\Delta t/N$, $\nu=1/T$, $\omega=2\pi/T$, $x=A\cos(\omega t+\varphi_0)$. Осциллограмма. |
|
||
| §2 | Пружинный и математический маятники | $T_{пр}=2\pi\sqrt{m/k}$, $T_{мат}=2\pi\sqrt{l/g}$. |
|
||
| §3 | Превращения энергии при гарм. колебаниях | $W_{мех}=\tfrac{kA^2}{2}=\tfrac{m\omega^2 A^2}{2}$. Сохранение полной энергии. |
|
||
| §4 | Свободные и вынужденные колебания. Резонанс | Затухание, диссипация, резонансная кривая, $\omega_{рез}\approx\omega_0$. |
|
||
| §5 | Распространение в упругой среде. Продольные и поперечные волны | $\lambda=vT$, $v=\lambda\nu$. |
|
||
| §6 | Звуковые волны | Слышимый диапазон 16 Гц-20 кГц, $v_{зв}^{возд}\approx 340$ м/с. Интенсивность, громкость. |
|
||
|
||
### Глава 2. Электромагнитные колебания и волны (§§ 7-13, стр. 51-87)
|
||
| § | Тема | Ключевые формулы / явления |
|
||
|---|------|----------------------------|
|
||
| §7 | Колебательный контур. Своб. ЭМ колебания. Формула Томсона | $T=2\pi\sqrt{LC}$. Превращения $W_C \leftrightarrow W_L$. |
|
||
| §8 | Вынужденные ЭМ колебания. Переменный ток | $i=I_0\sin(\omega t)$, $u=U_0\sin(\omega t+\varphi)$. Действ. значения $I=I_0/\sqrt{2}$. |
|
||
| §9 | Преобразование переменного тока. Трансформатор | $k=N_1/N_2=U_1/U_2$. КПД. |
|
||
| §10 | Производство, передача, потребление электроэнергии | ГЭС, ТЭС, АЭС. Потери $P=I^2R$. |
|
||
| §11 | Экологические проблемы энергетики | Альтернативные источники. |
|
||
| §12 | ЭМ волны. Шкала ЭМ волн | $c=3\cdot 10^8$ м/с, радио → γ. $\lambda$ от км до фм. |
|
||
| §13 | Действие ЭМ излучения на живые организмы | Ионизирующее vs неионизирующее. |
|
||
|
||
### Глава 3. Оптика (§§ 14-23, стр. 88-150)
|
||
| § | Тема | Ключевые формулы / явления |
|
||
|---|------|----------------------------|
|
||
| §14 | ЭМ природа света. Скорость света | Опыт Майкельсона, Рёмера. $c$ в вакууме. |
|
||
| §15 | Интерференция света | $\Delta=k\lambda$ (max), $\Delta=(2k+1)\lambda/2$ (min). Кольца Ньютона. |
|
||
| §16 | Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция. Дифр. решётка | $d\sin\varphi=k\lambda$. |
|
||
| §17 | Прямолин. распр. и отражение. Зеркала | $\angle_{пад}=\angle_{отр}$. Плоские зеркала. |
|
||
| §18 | Сферические зеркала. Построение изображений | $\frac{1}{F}=\frac{1}{d}+\frac{1}{f}$, $\Gamma=f/d$. |
|
||
| §19 | Закон преломления. Полное отражение | $n_1\sin\alpha=n_2\sin\beta$, $\sin\alpha_{пр}=1/n$. |
|
||
| §20 | Прохождение света через оптические элементы | Призмы, плоскопарал. пластинки, оптоволокно. |
|
||
| §21 | Формула тонкой линзы | $\frac{1}{F}=\frac{1}{d}+\frac{1}{f}$, $D=1/F$. |
|
||
| §22 | Оптические приборы для действ. изображений | Фотоаппарат, проектор. |
|
||
| §23 | Оптические приборы для увеличения угла зрения | Лупа, микроскоп, телескоп. |
|
||
|
||
### Глава 4. Основы СТО (§§ 24-26, стр. 151-162)
|
||
| § | Тема | Ключевые формулы |
|
||
|---|------|------------------|
|
||
| §24 | Принцип относ. Галилея. Экспериментальные предпосылки СТО | Опыт Майкельсона-Морли. |
|
||
| §25 | Постулаты СТО | 2 постулата Эйнштейна. Преобразования Лоренца. $\Delta t=\gamma \Delta t_0$, $l=l_0/\gamma$. |
|
||
| §26 | Релятивистская динамика. $E=mc^2$ | $p=\gamma m v$, $E_0=mc^2$, $E^2=(mc^2)^2+(pc)^2$. |
|
||
|
||
### Глава 5. Фотоны. Действия света (§§ 27-29, стр. 163-182)
|
||
| § | Тема | Ключевые формулы |
|
||
|---|------|------------------|
|
||
| §27 | Фотоэффект. Эксперим. законы. Гипотеза Планка | $E=h\nu$, $h=6{,}63\cdot 10^{-34}$ Дж·с. |
|
||
| §28 | Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта | $h\nu=A_{вых}+\frac{mv^2_{max}}{2}$, $\nu_{кр}=A/h$. |
|
||
| §29 | Давление света. Корпускулярно-волновой дуализм | $p_{фот}=h\nu/c$. Опыт Лебедева. |
|
||
|
||
### Глава 6. Физика атома (§§ 30-34, стр. 183-207)
|
||
| § | Тема | Ключевые формулы |
|
||
|---|------|------------------|
|
||
| §30 | Ядерная модель атома (Резерфорд) | Опыт с α-частицами. Размер ядра $10^{-15}$ м. |
|
||
| §31 | Квантовые постулаты Бора | $E_n=-E_1/n^2$. Боровский радиус. |
|
||
| §32 | Излучение и поглощение света. Спектры | $h\nu=E_n-E_m$. Линейчатые спектры. |
|
||
| §33 | Спонтанное и индуцированное излучение | Подготовка к лазерам. |
|
||
| §34 | Лазеры | Инверсная населённость. Когерентность. |
|
||
|
||
### Глава 7. Ядерная физика и элементарные частицы (§§ 35-44, стр. 208-265)
|
||
| § | Тема | Ключевые формулы |
|
||
|---|------|------------------|
|
||
| §35 | Протонно-нейтронная модель ядра | $A=Z+N$. Изотопы. |
|
||
| §36 | Ядерные реакции. Законы сохранения | Сохр. заряда, нуклонов, энергии-импульса. |
|
||
| §37 | Энергия связи ядра | $E_{св}=\Delta m c^2$, $\Delta m=Zm_p+Nm_n-m_я$. |
|
||
| §38 | Радиоактивность | α, β, γ-распады. |
|
||
| §39 | Закон радиоактивного распада | $N=N_0 \cdot 2^{-t/T}$. Период полураспада. |
|
||
| §40 | Деление тяжёлых ядер. Цепные реакции | Деление $^{235}$U. $k$ — коэф. размножения. |
|
||
| §41 | Ядерный реактор | Управляющие стержни, замедлители. |
|
||
| §42 | Реакции ядерного синтеза | Термояд. Звёзды. ИТЭР. |
|
||
| §43 | Ионизирующее излучение. Дозиметрия | Доза $D$, эквивалент $H$. Зиверт. |
|
||
| §44 | Элементарные частицы и их взаимодействия | Стандартная модель. 4 фундам. взаимодействия. |
|
||
|
||
### Глава 8. Основы единой физической картины мира (§ 45, стр. 266-273)
|
||
| § | Тема |
|
||
|---|------|
|
||
| §45 | Современная естественнонаучная картина мира |
|
||
|
||
**Итого: 45 параграфов в 8 главах + ответы к 26 упражнениям.**
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🏗️ Архитектура файлов
|
||
|
||
Продолжаем шаблон geom11_ch1 / geom10_r1 (одобрённый стиль).
|
||
|
||
```
|
||
backend/src/db/migrations/
|
||
028_physics_11_hub.sql — hub + 8 chapter children
|
||
|
||
frontend/textbooks/
|
||
physics_11_hub.html — hub (8 карточек глав, шпаргалка, финал курса)
|
||
physics_11_ch1.html — Глава 1 (§1-§6 + Финал)
|
||
physics_11_ch2.html — Глава 2 (§7-§13 + Финал)
|
||
physics_11_ch3.html — Глава 3 (§14-§23 + Финал) ⚠ САМАЯ БОЛЬШАЯ
|
||
physics_11_ch4.html — Глава 4 (§24-§26 + Финал)
|
||
physics_11_ch5.html — Глава 5 (§27-§29 + Финал)
|
||
physics_11_ch6.html — Глава 6 (§30-§34 + Финал)
|
||
physics_11_ch7.html — Глава 7 (§35-§44 + Финал) ⚠ ОЧЕНЬ БОЛЬШАЯ
|
||
physics_11_ch8.html — Глава 8 (§45 + Итог всего курса)
|
||
|
||
frontend/js/
|
||
phys-fx.js — НОВАЯ библиотека: осциллограммы, маятники,
|
||
волны, лучевые трассировщики, спектры, ядра.
|
||
~1000 строк. Анимация через requestAnimationFrame.
|
||
phys11-helpers.js — компоненты глав (квизы, боссы — повторяем geom11).
|
||
```
|
||
|
||
### Цветовая палитра тем (по главам)
|
||
|
||
| Глава | Тема | Watermark | Основной цвет | Тёмный | Светлый |
|
||
|-------|------|-----------|---------------|--------|---------|
|
||
| 1 Колебания и волны | `wave` | `∿` | `#0891b2` (cyan) | `#155e75` | `#a5f3fc` |
|
||
| 2 ЭМ колебания | `bolt` | `⚡` | `#7c3aed` (violet) | `#5b21b6` | `#c4b5fd` |
|
||
| 3 Оптика | `prism` | `◇` | `#f59e0b` (amber) | `#b45309` | `#fde68a` |
|
||
| 4 СТО | `relativity` | `c` | `#0ea5e9` (sky) | `#0369a1` | `#bae6fd` |
|
||
| 5 Фотоны | `photon` | `γ` | `#eab308` (yellow) | `#a16207` | `#fef08a` |
|
||
| 6 Атом | `atom` | `⚛` | `#10b981` (emerald) | `#065f46` | `#a7f3d0` |
|
||
| 7 Ядро | `nucleus` | `☢` | `#dc2626` (red) | `#7f1d1d` | `#fca5a5` |
|
||
| 8 Картина мира | `universe` | `∞` | `#6366f1` (indigo) | `#3730a3` | `#c7d2fe` |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 📚 Библиотека `phys-fx.js` (~1000 строк)
|
||
|
||
Это вторая «движковая» библиотека проекта (после `stereo3d.js`). Главное — **анимация в реальном времени** через `requestAnimationFrame`.
|
||
|
||
### Архитектура
|
||
|
||
```js
|
||
window.PHYS = {
|
||
// === ВРЕМЕННЫЕ ОСЦИЛЛОГРАММЫ ===
|
||
Oscillogram: class { ... }, // sin/cos/треугольник/меандр + амплитуда+фаза слайдеры
|
||
Lissajous: class { ... }, // фигуры Лиссажу (для §3)
|
||
|
||
// === МАЯТНИКИ ===
|
||
SpringMass: class { ... }, // пружинный маятник (анимация, график x(t))
|
||
Pendulum: class { ... }, // математический маятник (изменение l, g)
|
||
CoupledOscillators: class { ... }, // связанные осцилляторы (для биений)
|
||
|
||
// === ВОЛНЫ ===
|
||
TransverseWave: class { ... }, // поперечная волна (струна)
|
||
LongitudinalWave: class { ... }, // продольная (звук в воздухе) — сжатие/разрежение
|
||
Interference: class { ... }, // 2 источника, кольца, полосы
|
||
Diffraction: class { ... }, // дифр. картина за щелью/решёткой
|
||
Doppler: class { ... }, // эффект Доплера (для §6)
|
||
|
||
// === ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ===
|
||
LCcircuit: class { ... }, // колебательный контур: ток+напряжение+поля
|
||
ACgen: class { ... }, // генератор переменного тока (вращ. рамка)
|
||
Transformer: class { ... }, // схема трансформатора
|
||
RLCresonance: class { ... }, // график U(ω) — резонансная кривая
|
||
|
||
// === ОПТИКА ===
|
||
RayTracer: class { ... }, // ОСНОВНОЙ компонент: трассировщик лучей
|
||
// линзы (тонкие), сферические зеркала, плоские,
|
||
// призмы, преломление, полное отражение.
|
||
// Объект-стрелка, drag, F и 2F маркеры, fx-точки.
|
||
MirrorBuilder: class { ... }, // спец-режим для §17-§18 (сферические зеркала)
|
||
PrismRefraction: class { ... }, // §20 — призма со спектром
|
||
EMSpectrum: class { ... }, // шкала ЭМ волн (§12) — кликаемая
|
||
|
||
// === КВАНТЫ И АТОМ ===
|
||
PhotoelectricLab: class { ... }, // §27-§28: установка с UV-источником, ток vs U
|
||
PlanckCurve: class { ... }, // распределение энергии излучения
|
||
BohrAtom: class { ... }, // §31: атом Бора с переходами электрона
|
||
Spectrum: class { ... }, // §32: линейчатые спектры H, He, Na
|
||
Laser: class { ... }, // §34: накачка/индукция (анимация)
|
||
|
||
// === ЯДРО ===
|
||
Nucleus: class { ... }, // §35: ядро из протонов и нейтронов
|
||
AlphaScattering: class { ... }, // §30: опыт Резерфорда (полёт α-частиц)
|
||
RadioactiveDecay: class { ... }, // §38-§39: экспоненциальный распад
|
||
// (анимация атомов: распадаются по времени)
|
||
Chain: class { ... }, // §40: цепная реакция (расщепление 235U)
|
||
ReactorSchema: class { ... }, // §41: схема реактора (стержни, замедлитель)
|
||
Fusion: class { ... }, // §42: H + H -> He (анимация)
|
||
|
||
// === КОММУНИКАЦИЯ ===
|
||
util: {
|
||
animate(fn) { ... }, // requestAnimationFrame обёртка
|
||
pause(handle) { ... },
|
||
plot(data, opts) { ... } // график (x, y) с сеткой и осями
|
||
}
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### Ключевые компоненты подробно
|
||
|
||
#### 1. `PHYS.RayTracer` (для всех §17-§22)
|
||
|
||
Самый сложный компонент. Должен поддерживать:
|
||
- **Объект-стрелка** (можно тащить мышью, изменять размер)
|
||
- **3 опорных луча** автоматически (через F, через центр, параллельно оси)
|
||
- **Линзы**: собирающая/рассеивающая, изменяемый $F$
|
||
- **Сферические зеркала**: вогнутое/выпуклое
|
||
- **Действительное vs мнимое изображение** (разный цвет)
|
||
- **Формулы внизу**: $\frac{1}{F}=\frac{1}{d}+\frac{1}{f}$, $\Gamma=f/d$ — обновляются live
|
||
- **Drag-режимы**: можно тащить $F$, можно тащить объект
|
||
|
||
#### 2. `PHYS.Oscillogram`
|
||
|
||
- Конструктор: `new PHYS.Oscillogram(container, { width, height, fn: t => Math.sin(t) })`
|
||
- Слайдеры: A (амплитуда), ω (частота), φ (фаза), затухание γ
|
||
- Showcase для §1, §3 (превращения энергии — показываем кинетическую и потенциальную одновременно)
|
||
|
||
#### 3. `PHYS.RadioactiveDecay`
|
||
|
||
- Сетка из 1000 «атомов» (точек)
|
||
- По таймеру каждая точка с вероятностью $1-e^{-\lambda \Delta t}$ распадается (меняет цвет)
|
||
- График $N(t)$ строится в реальном времени
|
||
- Демонстрирует $N=N_0 e^{-\lambda t}$ или $N=N_0 \cdot 2^{-t/T}$
|
||
|
||
#### 4. `PHYS.BohrAtom`
|
||
|
||
- Концентрические орбиты (1, 2, 3, ...)
|
||
- Электрон бегает по орбите
|
||
- Кнопки «возбуждение» — электрон прыгает на верхний уровень
|
||
- При спонтанном возврате — испускает фотон (стрелка с λ)
|
||
- Связано с диаграммой уровней: $E_n=-13{,}6/n^2$ эВ
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🌊 Особенности глав
|
||
|
||
### Глава 1 (Колебания, ~7 wave)
|
||
Самый «движковый» материал. Каждый § требует анимации.
|
||
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §1 | Осциллограмма с 3 ползунками + осциллоскоп-симулятор |
|
||
| §2 | Пружинный + матем. маятник side-by-side, изменяем $m, k, l, g$ — наблюдаем $T$ |
|
||
| §3 | Энергия осциллятора: показываем $W_к(t), W_п(t), W_{мех}(t)$ — суммарная константа |
|
||
| §4 | Резонансная кривая: ω-ползунок, выбор затухания γ. Графики ωᵣ |
|
||
| §5 | Распространение волны: показываем «снимок» в момент $t$ и точку в момент $t$ |
|
||
| §6 | Звук: ползунок частоты (16-20000 Гц) с фактическим воспроизведением `<audio>` |
|
||
|
||
**Боссы:** 7 (по 1 на §) + 4-5 финальных = **11-12 боссов** в главе.
|
||
|
||
### Глава 2 (ЭМ колебания, ~6 wave)
|
||
Электротехнические схемы — нужен SVG-стандарт для конденсаторов, катушек, источников.
|
||
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §7 | LC-контур: анимация заряда и тока, поле в C и L |
|
||
| §8 | Переменный ток: вращающаяся рамка → синусоида (синхронно) |
|
||
| §9 | Трансформатор: схема + расчёт $U_2$ по $k$ |
|
||
| §10 | Схема энергосистемы: ТЭС → ЛЭП → потребитель (анимация потерь) |
|
||
| §11 | Эко-карточки (ВЭС, СЭС) — статика |
|
||
| §12 | Шкала ЭМ волн: интерактивная (клик → описание + примеры) |
|
||
| §13 | Дозы излучения (статика) |
|
||
|
||
**Боссы:** 7 + 4 финальных.
|
||
|
||
### Глава 3 (Оптика, ~9 wave) — САМАЯ БОЛЬШАЯ ГЛАВА
|
||
10 параграфов с лучевыми построениями.
|
||
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §14 | Опыт Майкельсона (анимация интерферометра) |
|
||
| §15 | Интерференция от 2 щелей (Юнг) — кольца/полосы. Слайдер расстояния |
|
||
| §16 | Дифр. решётка: показ спектра, слайдер $d$ и $\lambda$ |
|
||
| §17 | Плоское зеркало: построение изображения |
|
||
| §18 | Сферическое зеркало: вогнутое/выпуклое, $F$-маркеры, drag-объект |
|
||
| §19 | Закон Снелла: интерактив с углами, $n$-ползунок. Полное отражение |
|
||
| §20 | Призма со спектром (как на обложке учебника!) |
|
||
| §21 | Тонкая линза: ТРАССИРОВКА (главный интерактив всей главы) |
|
||
| §22 | Фотоаппарат, проектор — схемы с расчётами |
|
||
| §23 | Микроскоп, телескоп — схемы |
|
||
|
||
**Боссы:** 10 + 5 финальных. Финал главы 3 — мини-курсовик по оптике.
|
||
|
||
### Глава 4 (СТО, ~3 wave)
|
||
Концептуально сложно, но мало параграфов.
|
||
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §24 | Опыт Майкельсона-Морли (схема + результат) |
|
||
| §25 | Замедление времени, сокращение длин — слайдер $v/c$ |
|
||
| §26 | Релятивистская энергия: график $E(v)$ |
|
||
|
||
**Боссы:** 3 + 4 финальных. Финал — задачи на «парадокс близнецов».
|
||
|
||
### Глава 5 (Фотоны, ~3 wave)
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §27 | Опыт фотоэффекта: лампа → катод, $I(U)$ — ползунок $U$ |
|
||
| §28 | Уравнение Эйнштейна: вычисление $v_{max}$ от $\nu$ |
|
||
| §29 | Давление света: опыт Лебедева (вертушка) |
|
||
|
||
**Боссы:** 3 + 4 финальных.
|
||
|
||
### Глава 6 (Атом, ~5 wave)
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §30 | Опыт Резерфорда: запуск α-частиц на золотую фольгу |
|
||
| §31 | Атом Бора: уровни энергии, переходы $E_n - E_m$ |
|
||
| §32 | Спектры: H, He, Na — клик по λ → формула |
|
||
| §33 | Спонтанное vs индуцированное (анимация) |
|
||
| §34 | Лазер: схема накачки + луч |
|
||
|
||
**Боссы:** 5 + 4 финальных.
|
||
|
||
### Глава 7 (Ядро, ~10 wave) — ВТОРАЯ ПО СЛОЖНОСТИ
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §35 | Модель ядра: $A, Z, N$ — построение ядра разных элементов |
|
||
| §36 | Ядерные реакции: уравнение с проверкой балансов |
|
||
| §37 | Энергия связи: график $E_{св}/A$ от $A$ (классический!) |
|
||
| §38 | α, β, γ распады — анимация |
|
||
| §39 | Закон распада: $N(t)$ — слайдер $T$ и время |
|
||
| §40 | Деление $^{235}$U: анимация цепной реакции |
|
||
| §41 | Схема ядерного реактора (управляющие стержни, замедлитель) |
|
||
| §42 | Термояд: $D+T \to ^4He+n$. Анимация |
|
||
| §43 | Дозиметрия: расчёт дозы + СИ-зиверт |
|
||
| §44 | Стандартная модель: таблица кварков и лептонов |
|
||
|
||
**Боссы:** 10 + 5 финальных.
|
||
|
||
### Глава 8 (Картина мира, ~2 wave)
|
||
| § | Главный интерактив |
|
||
|---|--------------------|
|
||
| §45 | Схема физических теорий и их связей. Интерактивная карта эволюции картины мира. |
|
||
|
||
**Финал курса**: 12 интегральных боссов из всех глав. Мега-ачивка `phys11_master`.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🎮 Игровая механика (унифицированная с алгеброй/геометрией)
|
||
|
||
- **XP** в `localStorage` под ключом `physics11_xp`
|
||
- **Ачивки** в `physics11_achievements[]`
|
||
- **Ачивки по главам**: `phys11_ch1_master` ... `phys11_ch8_master`
|
||
- **Мега-ачивка курса**: `phys11_master` (если все 8 ачивок + финал курса)
|
||
- **Уровни**: $L=\lfloor\sqrt{XP/100}\rfloor + 1$
|
||
|
||
### Бюджет XP (примерно)
|
||
|
||
| Источник | XP |
|
||
|----------|-----|
|
||
| 45 «Прочитал §» × 10 | 450 |
|
||
| ~135 квизов × ~12 | 1620 |
|
||
| ~48 боссов параграфов × 70 | 3360 |
|
||
| 8 финалов глав × ~150 (4-5 боссов) | 1200 |
|
||
| 8 ачивок разделов × 100 | 800 |
|
||
| Финал курса (12 боссов) | 600 |
|
||
| Мега-ачивка | 250 |
|
||
| **Итого:** | **~8280 XP** |
|
||
|
||
При формуле уровней — это ~9-й уровень. Достаточно для игровой мотивации.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🌐 Хаб-страница
|
||
|
||
`physics_11_hub.html` — обзор курса с 8 карточками глав (4 в ряд на десктопе, 2 на планшете, 1 на мобиле).
|
||
|
||
### Дополнительные секции хаба
|
||
|
||
1. **Карта прогресса** — большая визуальная карта от Колебаний до Картины Мира с галочками
|
||
2. **Шпаргалка курса** — 8 cheat-cards с ключевыми формулами по главам
|
||
3. **Финал курса** (аккордеон):
|
||
- 12 интегральных боссов, охватывающих все 8 глав
|
||
- При победе — `phys11_master` + 200 XP
|
||
|
||
### Wireframe (структура)
|
||
|
||
```
|
||
[Header: Физика 11 / Жилко-Маркович-Сокольский]
|
||
[Overall progress: 0 из 45 параграфов · 0%]
|
||
[Cheatsheet preview: формулы T=2π√(L/k), E=hν, E=mc², ...]
|
||
[8 chapter cards]
|
||
- Глава 1: ∿ Колебания и волны (cyan)
|
||
- Глава 2: ⚡ ЭМ колебания (violet)
|
||
- Глава 3: ◇ Оптика (amber)
|
||
- Глава 4: c СТО (sky)
|
||
- Глава 5: γ Фотоны (yellow)
|
||
- Глава 6: ⚛ Атом (emerald)
|
||
- Глава 7: ☢ Ядро (red)
|
||
- Глава 8: ∞ Картина мира (indigo)
|
||
[Final accordion: 12 интегральных боссов]
|
||
[Achievements bar: 0/9 ачивок]
|
||
[Footer]
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🌊 Волны реализации (план работ)
|
||
|
||
| Волна | Содержание | Длительность |
|
||
|-------|-----------|--------------|
|
||
| **W0** | Миграция БД + `phys-fx.js` базовый (Oscillogram + Pendulum + SpringMass + util.animate) + 9 stub-страниц. | 2 сессии |
|
||
| **W1** | Hub-страница + Глава 1 §1-§3 (колебания, маятники, энергия) | 2 сессии |
|
||
| **W2** | Глава 1 §4-§6 + Финал главы 1 (волны, звук) | 2 сессии |
|
||
| **W3** | `phys-fx`: LCcircuit, ACgen, Transformer + Глава 2 §7-§9 | 2 сессии |
|
||
| **W4** | Глава 2 §10-§13 + Финал главы 2 | 1 сессия |
|
||
| **W5** | `phys-fx`: RayTracer базовый + Глава 3 §14-§17 (интерференция, дифракция, зеркала) | 3 сессии |
|
||
| **W6** | Глава 3 §18-§20 (сферические зеркала, преломление, призма) | 2 сессии |
|
||
| **W7** | Глава 3 §21-§23 + Финал главы 3 (линзы и приборы — главный RayTracer) | 2 сессии |
|
||
| **W8** | Глава 4 §24-§26 + Финал главы 4 (СТО полностью) | 1 сессия |
|
||
| **W9** | `phys-fx`: PhotoelectricLab, PlanckCurve + Глава 5 §27-§29 + Финал | 2 сессии |
|
||
| **W10** | `phys-fx`: BohrAtom, Spectrum + Глава 6 §30-§32 | 2 сессии |
|
||
| **W11** | Глава 6 §33-§34 + Финал главы 6 (лазеры) | 1 сессия |
|
||
| **W12** | `phys-fx`: Nucleus, RadioactiveDecay, AlphaScattering + Глава 7 §35-§39 | 3 сессии |
|
||
| **W13** | Глава 7 §40-§44 + Финал главы 7 (реакторы, термояд, СМ) | 2 сессии |
|
||
| **W14** | Глава 8 §45 + Финал курса (12 интегральных боссов + `phys11_master`) | 1 сессия |
|
||
| **W15** | Polish: мобильная адаптация, тёмная тема, кросс-браузер, регрессия `phys-fx` | 1 сессия |
|
||
|
||
**Итого: ~26 сессий = курс «Физика 11» полностью реализован.**
|
||
|
||
Это **самый большой курс** проекта (для сравнения: Алгебра 10 — 8 волн, Геометрия 10 — 10 волн, Физика 11 — ~15 волн).
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## ✅ Ключевые принципы качества
|
||
|
||
1. **Каждый § — минимум 1 интерактивная симуляция** через `phys-fx.js` (живая анимация).
|
||
2. **Все формулы — через KaTeX** с `onload`-инициализацией (паттерн geom11).
|
||
3. **Дизайн-стиль идентичен geom11**: 2-кол layout, `.psel-grid`, `.sec` секции, `.wg` workshops, sidebar с XP/cheat sheet.
|
||
4. **8 тем глав** с уникальными цветовыми палитрами (см. таблицу выше).
|
||
5. **Прогресс синхронизируется с сервером** через `/api/textbooks/physics-11-chN/progress`.
|
||
6. **`phys-fx.js` без зависимостей** — чистый JS + SVG + Canvas. Никаких Three.js / D3.
|
||
7. **Анимации экономят CPU**: один `requestAnimationFrame` на страницу, симуляции получают `dt` извне.
|
||
8. **Звук работает только по клику** (политика автоплея браузеров) — для §6.
|
||
9. **RayTracer** должен работать **с тачами на мобильных** (drag через `pointer` events).
|
||
10. **Лабораторки** — отдельная страница, без боссов (это методичка).
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🔬 Особенности `phys-fx.js` (детальнее)
|
||
|
||
### Анимация одного компонента
|
||
```js
|
||
const osc = new PHYS.Oscillogram(el, {
|
||
width: 600, height: 200,
|
||
fn: t => Math.sin(t),
|
||
sliders: { A: [0, 1, 0.5], omega: [0.5, 5, 2] }
|
||
});
|
||
osc.start(); // requestAnimationFrame
|
||
osc.pause();
|
||
osc.setSlider('A', 0.7);
|
||
osc.destroy(); // освобождает RAF
|
||
```
|
||
|
||
### Глобальный таймер
|
||
Все компоненты должны делиться **одним глобальным RAF-циклом**:
|
||
|
||
```js
|
||
const TICKER = { t: 0, last: 0, subs: [] };
|
||
function tick(ts) {
|
||
const dt = TICKER.last ? (ts - TICKER.last)/1000 : 0;
|
||
TICKER.last = ts;
|
||
TICKER.t += dt;
|
||
TICKER.subs.forEach(s => s.update(dt, TICKER.t));
|
||
requestAnimationFrame(tick);
|
||
}
|
||
requestAnimationFrame(tick);
|
||
|
||
PHYS.util.subscribe = sub => TICKER.subs.push(sub);
|
||
PHYS.util.unsubscribe = sub => {
|
||
const i = TICKER.subs.indexOf(sub);
|
||
if (i >= 0) TICKER.subs.splice(i, 1);
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
Это позволит 5-10 симуляций жить на одной странице без 5-10 отдельных RAF.
|
||
|
||
### Пауза при невидимости
|
||
Используем IntersectionObserver — если симуляция не видна, она не симулируется. Экономит батарею на мобильных.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 📊 Объём работы (оценка)
|
||
|
||
| Параметр | Значение |
|
||
|----------|----------|
|
||
| Параграфов | 45 |
|
||
| Глав | 8 |
|
||
| Файлов HTML | 9 (hub + 8 ch) |
|
||
| Боссов параграфов | ~48 |
|
||
| Финальных боссов глав | ~32 |
|
||
| Финальных боссов курса | 12 |
|
||
| **Всего боссов** | **~92** |
|
||
| Квизов | ~135 |
|
||
| Ачивок | 9 (8 + мега) |
|
||
| Размер `phys-fx.js` | ~1000 строк |
|
||
| Средний размер главы | ~80-100 КБ |
|
||
| Итого фронтенда | ~900 КБ-1 МБ |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🚀 Старт реализации
|
||
|
||
После утверждения плана начинаем с **W0**:
|
||
|
||
1. Миграция `028_physics_11_hub.sql` (hub + 8 ребёнка)
|
||
2. `frontend/js/phys-fx.js` — базовая инфраструктура (Ticker, util.animate, Oscillogram, SpringMass, Pendulum)
|
||
3. 9 stub-страниц (hub + 8 chN) с заглушками
|
||
4. Регистрация в `textbooks.html` каталоге
|
||
|
||
Затем последовательно идём W1-W15.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
**Готово.** Это самый большой план проекта. Курс «Физика 11» покрывает 45 параграфов в 8 главах, с собственной физической библиотекой `phys-fx.js` (~1000 строк), 92 боссами, 135 квизами и 9 ачивками. Стиль — единый с geom11/geom10. Время реализации — ~15-26 сессий (зависит от сложности симуляций оптики и квантовой физики).
|