Физика

Система физических знаний

 

Физика – наука, изучающая свойства неживой материи, имеет свой язык, включающий физические понятия, величины, модели, названия физических процессов, явлений, принципов, законов, измерительных приборов, устройств, механизмов, физических констант и элементарных частиц.

 

Для успешной сдачи ЕГЭ учащиеся должны знать определения физических понятий и моделей, содержание и механизм процессов и явлений, формулировки принципов и законов физики, назначение и принцип действия механизмов и измерительных приборов, обозначение физических констант, физических величин и элементарных частиц.

Физические величины – ключевой элемент языка физики. Необходимо знать определение каждой физической величины, её обозначение, формулу определения, единицу измерения, её наименование, определение и выражение через основные единицы международной системы СИ и способ измерения физической величины.

Физические величины могут быть скалярными и векторными. Скалярные не имеют направления, а имеют лишь численные значения (например, плотность). Векторные физические величины имеют и направление, и численное значение (вектор скорости, вектор силы и т. д.).

В физике векторы делятся на три группы: связанные (с определённой точкой), скользящие (можно переносить только вдоль линии действия), свободные (можно рисовать из любой точки).

Все физические величины являются мерой свойства какой-либо объективной реальности. В природе все свойства связаны между собой, поэтому связаны между собой и физические величины. Формулы связи можно разбить на два класса:

1. фундаментальные законы (например, закон всемирного тяготения)

  

2. простые формулы связи

 

Связь между физическими величинами может быть представлена графически. На рисунке 1 показана зависимость силы гравитационного взаимодействия от расстояния между телами с массами , а зависимость этой же силы от массы второго тела при неизменном  и  показана на рисунке 2.

Рис. 1. Зависимость силы гравитационного взаимодействия от расстояния между телами	Рис. 2. Зависимость силы гравитационного взаимодействия от массы второго тела

В международной системе единиц СИ все единицы измерения делятся на два класса:

1. основные – метр (м), килограмм (кг), секунда (с), кельвин (К), ампер (А), кандел (кд);
2. производные, выражаются через основные. Например:

 

 

В систему физических знаний включены также сведения о внесистемных единицах измерения. Например: скорость (км/с), давление атмосферы (мм. рт. ст.) – торр.

В систему физических знаний, которые проверяются на ЕГЭ, вносятся сведения о фундаментальных физических экспериментах (опыт Кулона, опыт Резерфорда) и сведения, полученные при выполнении лабораторных работ в курсе физики.

 

Структура заданий ЕГЭ по физике

 

 

Материал, вынесенный на ЕГЭ, разбит на 10 тем. В каждое экзаменационное задание входит:

 

• задачи типа А – задание с выбором ответа, для решения которых необходимо знать соответствующие формулы, провести вычисления и выбрать один из четырёх ответов.
• задания типа Б. Бывают двух видов:

1. на умение провести качественное сравнение каких-то двух состояний системы;
2. на выбор соответствия между названиями физических процессов, законов и явлений с предложенными вариантами ответов.

• задания типа С. Требуют от вас знания полного курса физики, так как они являются комплексными, то есть в них затрагиваются темы из различных разделов физики. Необходимо подробно записывать решение, указывая все законы, используемые при решении, а также получить числовой ответ.

 

Задача 1 (типа А)

 

 

Длина минутной стрелки часов в 1,5 раза больше длины часовой стрелки. Во сколько раз скорость конца минутной стрелки больше скорости конца часовой? Варианты ответа: 1. 12; 2. 18; 3. 24; 4. 30.

 

Дано:  – отношение длины минутной стрелки к часовой; ;  – периоды обращения часовой и минутной стрелки соответственно.

Найти:  – отношение скорости минутной стрелки к часовой

Решение

Для решения данной задачи воспользуемся формулой нахождения скорости:

 

 

Подставляем в искомое отношение формулу скорости с параметрами минутной и часовой стрелки.

 

Ответ: 2. 18

 

Задача 2 (типа B)

 

 

Тело массой m соскальзывает без трения по наклонному желобу, переходящему в мёртвую петлю из точки, расположенной на высоте  (R – радиус петли) от нижней точки петли. Впишите в таблицу 1 номера формул, по которым можно определить значения соответствующих физических величин в верхней точке мёртвой петли. Варианты формул: 1. ; 2. ; 3. ; 4. ; 5. ; 6. .

 

Кинетическая энергия	Потенциальная энергия	Модуль импульса
1	2	5

Табл. 1. Физические величины

Дано: ; m – масса тела

Найти:  – кинетическую энергию;  – потенциальную энергию;  – модуль импульса

Решение

При решении данной задачи воспользуемся законом сохранения энергии: начальная энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергии в любой точке траектории.

 

В верхней точке потенциальная энергия зависит от высоты, которая равна  (диаметр петли) (см. рис. 3)

Рис. 3. Иллюстрация к задаче

Следовательно, потенциальная энергия равна:

 

Кинетическая энергия равна:

 

Выведем связь между кинетической энергией и импульсом тела

 

Домножаем числитель и знаменталь на m:

 

Так как

 

То

 

Следовательно:

 

 

 

Ответ:

; ; .

Номера правильных ответов вносим в таблицу.

 

Задача 3 (типа С)

 

 

Наибольшая высота подъёма тела, брошенного к горизонту, – 10 м, а радиус кривизны траектории в точке наивысшего подъёма – 20 м. Определите начальную скорость тела.

 

Дано: ; ;  – ускорение движения равно ускорению свободного падения.

Найти:

Решение

На рисунке 4 изображена иллюстрация к задаче: координатная плоскость XY; начальная скорость  имеет две составляющие  и . X-овая составляющая скорости не меняет своего значения во всём процессе полёта, а Y-овая составляющая скорости меняется вследствие ускорения свободного падения. В верхней точке траектории скорость имеет только одну составляющую .

Рис. 4. Иллюстрация к задаче

Модуль любого вектора равен квадратному корню из суммы квадратов составляющих этого вектора:

 

Из курса кинематики известно, что высота максимального подъёма равна:

 

Следовательно:

 

Ускорение в верхней точке траектории является центростремительным, так как gперпендикулярно скорости v.

 

Следовательно:

 

Таким образом:

 

Ответ:  

 

Список литературы

1. Громцева О. И. ЕГЭ. Физика. Полный курс. Самостоятельная подготовка к ЕГЭ. – М.: «Экзамен», 2015.
2. Орлов В. А., Демидова М. Ю., Никифоров Г. Г., Ханнанов Н. К. Оптимальный банк заданий для подготовки к ЕГЭ. Единый государственный экзамен 2015. Физика. Учебное пособие. – М.: Интеллект-Центр, 2015.
3. Касьянов В. А. Иллюстрированный Атлас по физике. 10 класс. – М.: «Экзамен», 2010.
4. Касьянов В. А. Иллюстрированный Атлас по физике. 11 класс. – М.: «Экзамен», 2010.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «ege.yandex.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «fizolimpiada.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «festival.1september.ru» (Источник)

 

Домашнее задание

Что необходимо знать ученику для успешной сдачи ЕГЭ по физике?

• Какие опыты доказывают существование хаотического теплового движения молекул? Варианты ответа: 1. Наблюдение диффузии веществ; 2. Наблюдение броуновского движения; 3. Непосредственное наблюдение движения молекул при помощи оптического микроскопа; 4. Первый и второй из описанных выше опытов.
• Комета движется по эллиптической орбите вокруг Солнца. Изменяются ли перечисленные в первом столбце физические величины во время ее удаления от Солнца и если изменяются, то как? Считаем, что на комету действует только сила тяготения Солнца. Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце.

ИХ ИЗМЕНЕНИЯ	ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1. не изменяется
2. только увеличивается по величине	А) скорость
3. только уменьшается по величине	Б) ускорение
4. увеличивается по величине и изменяется по направлению	В) кинетическая энергия
5. уменьшается по величине и изменяется по направлению	Г) потенциальная
6. увеличивается по величине, не изменяется по направлению	Д) полная механическая энергия
7. уменьшается по величине, не изменяется по направлению

• Постройте изображение предмета в двугранном зеркале с углом при вершине . Чем отличается это изображение от изображения в плоском зеркале?