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: 
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?
Список литературы
- Громцева О.И. ЕГЭ. Физика. Полный курс. Самостоятельная подготовка к ЕГЭ. – М.: «Экзамен», 2015.
- 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.
- Касьянов В.А. Иллюстрированный Атлас по физике. 10 класс. – М.: «Экзамен», 2010.
- Касьянов В.А. Иллюстрированный Атлас по физике. 11 класс. – М.: «Экзамен», 2010.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
