مقدمه
علم فیزیک، بنیادی‌ترین شاخه از علوم طبیعی است که پرسش از بنیان‌های سازنده واقعیت مادی جهان از مهم‌ترین مسائل آن است. فیزیک، از کوچکترین واحدهای سازنده ماده در جهان (ذرات بنیادی و میدان‌ها) تا بزرگترین ساختارهای جهان (ابرخوشه‌های کهکشانی و کل کیهان) را مورد مطالعه و دقت موشکافانه قرار می‌دهد. دقیق‌ترین ابزارهای ساخته‌ی دست بشر، در علم فیزیک به کار برده می‌شود تا کوچکترین جزئیات از ویژگی‌های ماده بر فیزیکدانان پنهان نماند. گالیله، دانشمند ایتالیایی قرن شانزدهم که به تعبیری پدر علم فیزیک شناخته می‌شود، زمانی گفت که «کتاب طبیعت به زبان ریاضیات نوشته شده است.» در واقع زبان فیزیک برای توصیف طبیعت، ریاضیات است. علم فیزیک پیوند وثیقی با علم ریاضیات دارد. علاوه بر این، در زمانه فعلی با گسترش روزافزون علوم، فیزیک با علوم متعدد دیگر نیز پیوند برقرار کرده است. شاخه‌های مختلفی از فیزیک با علوم کامپیوتر، زیست‌شناسی، شیمی، زمین‌شناسی و غیره ارتباط دارد. در حوزه علوم انسانی نیز، فیزیک، در فلسفه نیز ریشه دوانیده و فلاسفه از دیدگاه‌های مختلف درباره موضوعات فیزیک بحث و مداقه نموده‌اند.
در میان دانش‌آموزان، افراد بسیاری هستند که از دوران کودکی و نوجوانی مجذوب شگفتی‌های جهان می‌شوند و به سراغ علم فیزیک می‌آیند. برای این دانش‌آموزان، خوشبختانه راه‌های مختلفی برای دنبال کردن علاقه و اشتیاق خود به فیزیک وجود دارد. المپیاد فیزیک یکی از راه‌های پروراندن اشتیاق و استعداد دانش‌آموزان است که علاوه بر سوق دادن در مسیر رشد علاقه ایشان، می‌تواند مزایای مختلف دیگری نیز برایشان به همراه داشته باشد. در این نوشتار، می‌خواهیم درباره المپیاد فیزیک در ایران صحبت کنیم و منابع و مراجع آن را نیز معرفی نمائیم.
المپیاد فیزیک
المپیاد فیزیک، یک رقابت علمی جهانی بین دانش‌آموزان سال‌های آخر دبیرستان است که علاقه و توانمندی‌های خوبی در فیزیک دارند. این المپیاد هر سال هم در سطح کشوری و هم در سطح جهانی بین دانش‌آموزان علاقمند برگزار می‌گردد و هدف آن توسعه و آموزش فیزیک و ارزیابی سطح علمی دانش‌آموزان کشورهای مختلف در این رشته است.
المپیاد فیزیک اولین بار در سال ۱۹۶۷ در کشور لهستان و بین دانش‌آموزان ۵ کشور اروپای مرکزی برگزار شد. کشورمان، ایران هم از سال ۱۳۶۷ (۱۹۸۸) با اعزام یک تیم ۵ نفره به المپیاد جهانی فیزیک پیوست و از آن سال تا کنون توانسته است افتخارات زیادی در این المپیاد به دست بیاورد. المپیاد فیزیک فقط به صورت تئوری برگزار نمی‌گردد و مبحثی نیز به مسائل عملی و آزمایشگاه اختصاص دارد.
شرایط ثبت نام در المپیاد فیزیک
- دانش‌آموزان باید مشغول به تحصیل در پایه‌های دهم یا یازدهم باشند.
- دانش‌آموز نباید وقفه تحصیلی در دوره متوسطه داشته باشد.
- دانش‌آموزان سال دهم فقط می‌توانند به صورت آزمایشی در المپیاد فیزیک شرکت کنند اما نمی‌توانند در مرحله جهانی حضور پیدا کنند.
- دانش آموزان پایه دهم که در دوره آموزشی تابستان سال گذشته موفق به دریافت مدال نقره و برنز در المپیاد رشته فیزیک شدند، جهت شرکت مجدد در دوره آموزشی تابستان سال بعد، ملزم به ثبت نام و شرکت در همه مراحل بوده و مانند سایر شرکت‌کنندگان باید برای موفقیت در هر مرحله تلاش کنند.
- ثبت نام به صورت اینترنتی است و باید به سامانه ثبت نام المپیاد علمی دانش‌آموزی به آدرس my.medu.ir مراجعه کنند.
- نام کاربری کد ملی دانش‌آموز و رمز ورود، رمز همگام دانش‌آموزان است.
- علاقه‌مندان به ثبت نام المپیاد فیزیک باید بین مرحله دوم و دوره آموزشی تابستان، در آزمون عملی نیز شرکت نمایند.
- دانش‌آموزان واجد شرایط عمومی و اختصاصی، می‌توانند به جز فیزیک در المپیاد رشته‌های دیگر هم شرکت کنند.
مباحث المپیاد فیزیک
مباحث المپیاد فیزیک در طرح سؤالات به طور کلی به چند دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:
مکانیک:
- مهم‌ترین مبحث المپیاد فیزیک بحث مکانیک (کلاسیک) است و حدود ۴۰ درصد سوالات مرحله اول و دوم از این مبحث طرح می‌شوند. از طرف دیگر مکانیک یکی از دو جزء اصلی سوالات در دوره تابستانی المپیاد فیزیک است. پس بهتر است شما هم برای آمادگی و برنامه‌ریزی برای المپیاد فیزیک ابتدا از این مبحث شروع کنید.
الکترومغناطیس:
- حدود ۲۰ درصد سؤالات مرحله اول و ۲۵ درصد سؤالات مرحله دوم از مبحث الکترومغناطیس طرح می‌شوند. ولی در مرحله سوم المپیاد فیزیک (دوره تابستان)، مبحث الکترومغناطیس معمولاً یکی از دو مبحث مهم دوره تابستانی است.
سیالات و ترمودینامیک:
- تا چند سال قبل خیلی به مبحث سیالات و ترمودینامیک در المپیاد فیزیک توجه نمی‌شد ولی در سال‌های اخیر بطور مداوم از این مبحث سوالاتی طرح می‌شود و از سال ۱۳۹۳ هم جایگزین مبحث الکترومغناطیس در دوره تابستانی شده است چون به دانش ریاضی کم‌تری نیاز دارد.
نور هندسی و امواج:
- از مبحث نور هندسی چند سوال در مرحله‌ی اول و دوم المپیاد فیزیک مطرح می‌شود. شما با این مبحث در کتاب علوم سال هشتم تا حدودی آشنا شده‌اید و اگر مقداری روی هندسه ۱ دبیرستان مسلط باشید و در کنارش کمی خلاقیت به کار ببرید، حتما می‌توانید به سوالات مربوط به نور هندسی پاسخ دهید.
مکانیک سیالات و خواص مواد:
- مکانیک سیالات شامل مدل‌هایی است که بر اساس مکانیک نیوتونی برای سیالات در نظر گرفته می‌شوند و منظور از خواص مواد نیز مباحثی مانند: کشش سطحی یا مویینگی در مایعات است.
فیزیک نوین:
- فیزیک نوین شامل تغییراتی است که در علم فیزیک با ظهور نظریه‌های نسبیت و کوانتوم در قرن بیستم ایجاد شده‌اند. بررسی نور از دیدگاه موجی نیز در حوزه فیزیک نوین قرار می‌گیرد. این سرفصل به طور خاص جزو سرفصل‌هایی است که مطالب آن بیشتر در المپیادهای جهانی و بسیار محدود و به ندرت در المپیادهای داخلی مطرح می‌شوند.
مشتق، حساب دیفرانسیل و انتگرال:
- برای مرحله دوم المپیاد فیزیک سعی کنید روی مباحث مشتق، حساب دیفرانسیل و انتگرال مسلط شوید.
ریاضیات کلاسیک:
- همان‌طور که در مقدمه گفتیم، زبان اصلی علم فیزیک، ریاضیات است و مفاهیم فیزیکی ازطریق ریاضی منتقل می‌شوند. بنابراین برای شرکت در المپیاد فیزیک باید دانش ریاضی قوی داشته باشید. تا حد امکان برای مرحله اول باید روی مطالب کتابهای درسی تسلط کافی داشته باشید.
آزمایشگاه فیزیک:
- مبحث آزمایشگاه فیزیک هم خیلی جذاب است و هم تا اندازه زیادی روی نتیجه مرحله دوم و سوم تاثیرگذار است. شما برای قبولی در مرحله دوم المپیاد نیاز دارید به ۵۰ درصد سوال‌ها پاسخ درست بدهید؛ یعنی یا باید برای حدود ۵ سوال تشریحی جواب دقیق و درست داشته باشید. یا این‌که مثلا به ۳ یا ۴ سوال تشریحی درست جواب دهید و درکنارش یک سوال آزمایشگاه را هم به خوبی پاسخ بدهید که حالت دوم حالت راحت‌تر و دست‌یافتنی‌تری است.
منابع المپیاد فیزیک دانش‌آموزی
در این بخش، هم به معرفی منابع مطالعاتی برای یادگیری هر مبحث المپیاد می‌پردازیم و هم منابعی برای سؤالات و تمرین‌های المپیاد را معرفی خواهیم کرد.
معرفی منابع المپیاد فیزیک برای مبحث مکانیک
- مبانی فیزیک جلد اول / تالیف دیوید هالیدی، جرل واکر، رابرت رزنیک
- آشنایی با مکانیک / تالیف دنیل کلپنر، رابرت کلنکو
تقریب و اختلال در مکانیک/ حجت اله مظفری/ انتشارات خوشخوان
کتاب مبانی فیزیک در چند جلد ترجمه شده است. برای مبحث مکانیک، جلد اول کافی است. اما جلدهای دیگر این کتاب برای دیگر مباحث المپیاد می‌توانند مفید باشند. در مورد کتاب مکانیک کلپنر، در ویراست جدید کتاب، به صورت دو جلدی ترجمه شده است. می‌توانید هر دو جلد را تهیه نمائید. برای مبحث مکانیک در المپیاد، مطالعه ۵ فصل ابتدایی کتاب کلپنر ضروری است. کتاب تقریب و اختلال در مکانیک برای یادگیری روش حل مسائل به صورت اختلالی کتاب خوبی است.
منابع مبحث فیزیک پایه برای المپیاد فیزیک
- فیزیک پایه / تالیف ج.بلت/ انتشارات فاطمی
- مکانیک کلاسیک / نوشته مورین/ نشر نیاز دانش
- مسائل فیزیک عمومی (جلد اول) نوشته ایرودوف
مباحث کتاب فیزیک پایه تا حدی شبیه به مباحث فیزیک هالیدی است و چون کمتر از ریاضیات پیشرفته استفاده می‌کند، کمی سبک‌تر هستند. برای شروع یادگیری مکانیک می‌توانید از این کتاب استفاده نمائید. کتابهای مورین و ایرودوف بیشتر برای تمرین سوال‌های با سبک و سیاق المپیاد مناسب هستند و آموزش‌های مختصری دارند.
منابع مبحث الکتریسیته و مغناطیس
- جلد سوم کتاب هالیدی
این کتاب درسنامه‌های خوبی درمورد مبحث الکتریسیته و مغناطیس دارد و پایان هر فصل هم مسائلی برای درک بهتر مباحث طراحی شده‌اند. البته مسئله‌های پایان هر فصل بیشتر جنبه محاسباتی و عددی دارند و چندان برای تمرین مباحث المپیاد مناسب نیستند بنابراین نیاز نیست خیلی رویشان تمرکز کنید.
- الفبای الکتریسیته و مغناطیس نوشته یوسف صباغی و مهدی متقی‌پور/ انتشارات دانش پژوهان جوان
اگر این کتاب را خوب بخوانید و مباحثش را بفهمید می‌توانید به سوالات مرحله اول و دوم المپیاد فیزیک از مبحث الکتریسیته و مغناطیس پاسخ بدهید. مسائل مطرح شده در کتاب الفبای الکترومغناطیس شبیه به مسائل المپیاد هستند و حل کردن‌شان می‌تواند برایتان مفید باشد.
- فیزیک عمومی نوشته ایرودوف (جلد اول)
- آشنایی با الکترودینامیک نوشته گریفیث/ مرکز نشر دانشگاهی
برای خواندن و فهمیدن مطالب این کتابهای المپیاد فیزیک (ایرودوف و کتاب گریفیث) باید روی مباحث پیشرفته ریاضی تسلط خوبی پیدا کرده باشید. مطالعه این کتاب‌ها برای آمادگی مرحله سوم المپیاد توصیه می‌شوند.
منابع مبحث ریاضیات و حساب دیفرانسیل و انتگرال برای المپیاد فیزیک
حساب دیفرانسیل و انتگرال (توماس)
حساب دیفرانسیل انتگرال / اثر رابرت ا. آدامز
منابع مبحث سیالات و ترمودینامیک المپیاد فیزیک
- فیزیک پایه تالیف بلت/ انتشارات فاطمی
مطالب این کتاب المپیاد فیزیک بسیار خوب است و مباحث مربوط به سیالات را خیلی مفهومی توضیح داده است. اگر درحال برنامه‌ریزی برای المپیاد فیزیک هستید مطالعه این کتاب را حتما در برنامه‌تان قرار دهید و با مباحث مربوط به سیالات و ترمودینامیک به‌طور پایه‌ای آشنا شوید.
- الفبای حرارت و سیالات نوشته مهدی تقی‌پور/ انتشارات دانش پژوهان جوان
مطالب و نکته‌های این کتاب را در هیچ کتاب دیگری پیدا نخواهید کرد و با مطالعه‌اش با مفاهیم مربوط به سیالات هم در سطح ساده و هم پیشرفته و سنگین آشنا خواهید شد.
- مکانیک شاره‌ها نوشته دکتر آقامحمدی/ انتشارات دانشگاه الزهرا
در این کتاب به صورت تخصصی‌تر به مبحث سیالات و ترمودینامیک پرداخته شده است و برای درک مطالب کتاب باید دانش ریاضی قوی داشته باشید.
منابع مبحث نور هندسی برای المپیاد فیزیک
- الفبای نور هندسی نوشته مهدی متقی‌پور/ انتشارات دانش پژوهان جوان
- المپیادهای فیزیک ایران( مرحله اول) جلد اول و دوم نوشته دکتر علیرضا صادقی‌راد و یوسف عباسی‌اصل/ انتشارات دانش پژوهان جوان
معرفی منابع المپیاد فیزیک برای مبحث آزمایشگاه فیزیک
- آشنایی با اصول آزمایش‌های فیزیک نوشته علیرضا نوروزشاد/ انتشارات دانش پژوهان جوان
هرنکته‌ای که برای مبحث مربوط به آزمایشگاه فیزیک باید بدانید را در این کتاب پیدا خواهید کرد. مطالبی که به‌طور پراکنده ممکن است در کتابهای دیگر وجود داشته باشد در این کتاب به‌طور کامل می‌توانید پیدا کنید و بخوانید.
منابع برای سؤالات و تمرین‌های بیشتر برای شرکت در المپیاد فیزیک
- مسائل فیزیک روسیه تالیف اپتیتیود/ انتشارات دانش پژوهان جوان
- مسئله‌های پیکارجوی فیزیک تالیف علی فنونی/ انتشارات فاطمی
- ۱۰۰ مسئله در فیزیک کلاسیک/ انتشارات فاطمی
- ۲۰۰ مسئله شگفت‌انگیز فیزیک کلاسیک/ انتشارات فاطمی
المپیادهای فیزیک آمریکا ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۷/ انتشارات دانش پژوهان جوان
دوره درسی فیزیک – تمرینها و مسائل / فاطمی
مسئله‌های ناب فیزیک/ فاطمی
المپیادهای فیزیک در ایران (مرحله اول)/ محمدتقی نصیری، حسن نصیری/ انتشارات خوشخوان
مراحل المپیاد فیزیک
تا اینجا درمورد معرفی منابع المپیاد فیزیک توضیح دادیم ولی از اینجا به بعد می‌خواهیم شما را با مراحل مختلف المپیاد فیزیک آشنا کنیم که در ۴ مرحله برگزار می‌شود.
مرحله اول المپیاد فیزیک
مرحله‌ی اول المپیاد فیزیک هر سال بهمن‌ماه برگزار می‌شود. دانش‌آموزان پایه دهم و یازدهم می‌توانند در این مرحله شرکت کنند. شرکت کنندگان باید به ۳۰ تا ۴۰ سوال تستی و حدود ۷ تا ۱۰ سوال با پاسخ‌های کوتاه، جواب بدهند. مرحله اول المپیاد فیزیک کمی با مرحله اول بقیه المپیادها فرق می‌کند. بعضی از سوال‌ها ممکن است پنج یا شش گزینه‌ای مطرح شوند و سوال‌های جواب کوتاه هم تقریبا طوری طراحی می‌شوند که پاسخ عددی بین یک تا صد باشد. برای قبولی در این مرحله باید روی تمام کتاب های المپیاد فیزیک تسلط نسبی داشته باشید. مبحث مکانیک مهم‌ترین بخش مرحله اول به حساب می‌آید. بین ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ نفر در این مرحله پذیرفته می‌شوند و به مرحله بعدی می‌روند.
مرحله دوم المپیاد فیزیک
کسانی که در مرحله اول پذیرفته می‌شوند باید به فکر برنامه ریزی برای المپیاد فیزیک مرحله دوم باشند. این آزمون در اردیبهشت ماه برگزار می‌شود. شرکت‌کنندگان باید به ۷ تا ۱۰ سوال تشریحی و ۱ سوال آزمایشگاه پاسخ بدهند. آزمون با سوال آزمایشگاه شروع می‌شود. دانش‌آموزان حدود ۴۵ دقیقه وقت دارند با وسایل ساده آزمایشگاهی به این سوال جواب بدهند. پاسخ درست و کامل به این سوال برای قبولی مرحله دوم خیلی سرنوشت‌ساز است. بعد از پاسخ به سوال آزمایشگاه، نوبت به سوالات تشریحی می‌رسد. شرکت‌کنندگان حدود ۳ ساعت وقت دارند به این سوالات جواب بدهند. حدود ۴۰ تا ۴۵ نفر از این مرحله عبور می‌کنند و می‌توانند به فکر برنامه‌ریزی برای المپیاد فیزیک دوره تابستانه باشند.
مرحله سوم المپیاد فیزیک یا دوره تابستانی
سطح دوره سوم المپیاد فیزیک خیلی از دو دوره قبلی بالاتر است. شرکت کنندگان حدود ۸ تا ۹ هفته در کلاس‌های موازی تئوری و عملی شرکت می‌کنند و با مباحث مکانیک، الکترومغناطیس، ترمودینامیک به‌طور پیشرفته آشنا می‌شوند. در انتها حدود ۶ تا ۸ آزمون تئوری و عملی برگزار می‌شود و به شرکت‌کنندگان مدال‌های مختلف تعلق می‌گیرد. ۱۰ نفر اول برنده مدال طلا می‌شوند و بقیه مدال‌های نقره و برنز دریافت می‌کنند. ضرایب آزمون‌های مرحله سوم با هم برابر نیستند و هرچه جلوتر می‌روید ضریب آزمون‌ها بالاتر می‌رود و سوال‌ها هم به مرور سخت‌تر می‌شوند. بخش تئوری ۶۰ درصد نمره را شامل می‌شود و بخش عملی ۴۰ درصد در تعیین نمره نهایی تاثیر دارد. البته اختلاف نمره شرکت‌کنندگان در بخش عملی قابل‌توجه‌تر است و در واقع تفاوت بین دانش‌آموزان در همین مرحله عملی مشخص می‌شود.
مرحله چهارم المپیاد فیزیک
۱۰ نفر برنده مدال طلا به مدت یک سال در کلاس‌های باشگاه دانش‌پژوهان جوان شرکت می‌کنند و بعد از آن ۵ نفر برای شرکت در المپیاد جهانی فیزیک انتخاب می‌شوند.
در صورت درخواست کلاس المپیاد و یا داشتن سؤال می‌توانید به صفحه تماس با من مراجعه نمائید.