01. Система физических знаний. Структура заданий ЕГЭ по физике

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 массамии , а зависимость этой же силы от массы второго тела при неизменномипоказана на рисунке 2.

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(– 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.

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)

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 составляющиеи. 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

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 «fizolimpiada.ru» (Источник)

2. 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.

• Постройте изображение предмета в двугранном зеркале с углом при вершине 90°. Чем отличается это изображение от изображения в плоском зеркале?