Физика традиционно считается одним из наиболее сложных предметов для сдачи ЕГЭ. Синусы, косинусы, векторы и хороший счет, годы не на подготовку к экзамену, а на систематическое изучение науки — почему это главные условия для получения высокого балла? Сегодня сдает ЕГЭ по физике и отвечает на вопросы учитель Григорий Лапшин.
Для успешной сдачи ЕГЭ нужно владеть всем школьным курсом физики, который изучается на протяжении пяти лет (с 7 по 11 классы). Сюда входят следующие разделы: механика, молекулярная физика и термодинамика, электричество и магнетизм, оптика, квантовая и ядерная физика, начало теории относительности. На все вопросы дается чуть меньше четырех часов. Попытаемся проанализировать, в чем сложность этого экзамена и что необходимо для его успешной сдачи.
Итак, экзамен состоит из трех частей: всего 36 заданий, подавляющее большинство из которых — задачи. На весь экзамен лишь два или три задания на теорию. Надо в первую очередь уметь решать задачи по физике — именно это главное и основное условие успешной сдачи ЕГЭ. Проблема состоит в том, что решать задачи в старшей школе почти не учат. Исключения составляют лишь специализированные школы с углубленным изучение физики и математики, а также профильные классы в обычных школах. Да и то при условии, что учитель с должным вниманием отнесется к этому вопросу.
Физика вызывает трудности у подавляющего большинства школьников, включая тех, для кого это профилирующий предмет при поступлении в вуз
Дело в том, что изучение физики — это не зазубривание правил, формул и алгоритмов, а усвоение идей. Достаточно большого количества непростых идей. Их суть при поверхностном подходе понять сложно. В процессе учебы надо постепенно осознавать физические идеи, каждая из которых дает ключ к решению очередного пласта физических задач. Физику нужно понимать, потому что без этого нельзя научиться решать задачи.
Одного усвоения идей недостаточно — нужно уверенно владеть математическим аппаратом. Сложить векторы, выразить нужную величину из формулы, не путаться в синусах-косинусах и так далее. Отсутствие математических знаний и навыков закрывает путь к решению задач по физике.
При этом школьные курсы физики и математики выстроены таким образом, что, начиная с 7 класса, математика не успевает за физикой
Неудивительно, что многие разделы по физике оказываются как бы недопонятыми с точки зрения математики. Усвоить физические идеи, ясно понять законы физики и научиться решать задачи можно только под руководством квалифицированного преподавателя. Пособия для подготовки к ЕГЭ составлены по материалам прошлых лет и дают лишь ограниченное представление о физике. Следующий экзамен будет содержать уже совершенно иные задачи. Физика как раз и отличается тем, что по каждой теме можно составить огромное количество задач, и они никогда не повторяются.
Задания первой части в основной своей массе весьма просты, однако сыграть в «угадайку» тут не получится по ряду причин. Во-первых, это все-таки задачи, которые требуют именно решения, и выбрать правильный ответ по наитию или руководствуясь только теорией — не наш вариант. Во-вторых, варианты ответов подобраны таким образом, что нас опять отправляют к решению задачи или к анализу графика. В первом блоке собран весь школьный курс физики.
Встречаются весьма интересные и познавательные задачи, требующие умения связывать и преобразовывать размерности физических величин. В школе к этому вопросу учителя относятся зачастую недостаточно серьезно. Уровень сложности этих задач соответствует известному школьному задачнику Рымкевича. Он содержит много простых задач, на которых хорошо набивать руку.
Первая часть
Задания первой части группируются следующим образом (в том варианте, что был у меня):
с 1 по 7 — задачи из основных разделов школьного курса физики (механическое движение, законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон сохранения импульса, механические колебания). Это простые задания и проблем, как правило, не вызывают.
с 8 по 12 — термодинамика. Сам раздел всегда воспринимается школьниками с некоторым трудом, однако и тут особенных подводных камней нет.
с 13 по 24 — задачи на электродинамику, элементы квантовой физики, три задачи на ядерную физику. Они редко бывают сложными, у школьников с ними проблем нет.
Показательна задача № 18 на умение работать с физическими величинами, которая может вызвать трудности. Тут нужно хорошо представлять, что такое 1H и 1Тл, и уметь их выразить через другие единицы. Если с 1H все понятно — это кг м∕с2, — то представить 1Тл через другие единицы без дополнительных знаний не получится. В итоге 1Тл — это кг∕А · с2, а А·с — это не что иное как Кл, в итоге получается кг∕Кл·с.
Вторая часть
Задания второй части с 25 по 27, как вы уже догадались, представляют собой задачи. Как правило, они из механики, термодинамики, электростатики или электродинамики. В моем варианте попались:
№ 25 на применение силы Архимеда
№ 26 термодинамика
№ 27 электродинамика
Уровень сложности этих задач уже повыше. Для их решения необходимо правильно построить рисунок, указать направления действия сил и так далее. При этом последние две могут вызвать трудности, а вот задача № 25 будет по плечу даже восьмикласснику.
Третья часть
Задания третьей части — это задачи повышенной сложности. Такие задачи в школьных учебниках и задачниках не встречаются и требуют особой подготовки. Необходимо уметь думать и иметь большой опыт в решении задач, видеть задачу не узконаправленно, а всеобъемлюще.
Ученика нужно научить пытаться решить задачу различными способами, искать оптимальные пути, а не отступать через две минуты, если что-то не получается. В третьей части нет задач, которые решаются за несколько минут, тут необходимо думать и рассуждать. Очень кстати придется опыт и навык решения олимпиадных заданий, которые предполагают наличие нестандартного мышления.
Итак, передо мной пять задач по следующим темам: механические колебания, работа энергии, термодинамика, электродинамика, квантовая физика.
Задача № 29
Два шарика, массы которых m = 0,1 кг и М = 0,2 кг, висят, соприкасаясь, на вертикальных нитях одинаковой длины L. Левый шарик отклоняют на угол 90° и отпускают с начальной скоростью, равной нулю. В результате абсолютно не упругого удара шариков выделяется количество теплоты Q=1 Дж. Определите длину нитей L.
Решение довольно простое:
Закон сохранения энергии: mgL=mv12/2 где v1 — скорость шара с массой m в момент удара.
Закон сохранения импульса: mv=(m+M)v2 где v2 — скорость шаров после неупругого удара.
Разность кинетических энергий до удара и после удара равна количеству теплоты, которое выделилось. Q= mv12/2-(m+M)v22/2
Решая совместно эти три уравнения, получаем L.
L=Q(m+M)/mMg. Численный ответ будет L=1,5 м.
Кстати, эта задача (или подобная) встречалась в ОГЭ по физике в 9 классе. Так что она вполне по силам 11 классу.
Задачи № 30 и 31 заставят школьников поломать голову, особенно первая. А вот следующая задача хоть и выглядит на первый взгляд серьезно — трудностей не представляет.
Задача № 32
Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) сосуда, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Е = 5·104 В/м. До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь S = 5·10—4 м? Релятивистские эффекты не учитывать.
Решение:
Вспоминаем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: в соответствии с ним начальная скорость электрона равна 0.
Работа силы электрического поля идет на увеличение кинетической энергии A=mv2/2, где m- масса нашего электрона.
Работа силы связана с напряженностью электрического поля и пройденным расстоянием. A=FS=eES, где e — это заряд электрона, который нам дан в таблице.
Получаем следующее уравнение: mv2/2= eES, откуда выражаем v2=2eES/m, извлекаем квадратный корень, подставляем числа и получаем v≈3·106 м/с.
Школьный ЕГЭ по физике — достаточно серьезное испытание, к которому надо готовиться заранее и систематически. Нельзя вдруг решить за несколько месяцев до экзамена, что нужна именно физика. Тогда полноценно подготовиться при помощи репетиторов и тем более самостоятельно уже не получится.
Подготовку к экзамену надо начинать заранее и лучше всего потратить на это два года
Если хотите как следует подготовиться к ЕГЭ по физике — забудьте о ЕГЭ. Не существует каких-то особенных вопросов и задач, характерных для экзамена. Физика — это наука. Необходимо вникать в суть физических законов и понимать смысл формул. Научиться решать разнообразные примеры не из пособий для подготовки к ЕГЭ, а из задачников, ценность и качество которых проверена временем.
Автор немного странно ранжировал сложность заданий. 27 всё же сложнее, чем 28. И за не дают 3 балла, а за 28 только 2. К тому же 27 — задача качественная, и это дополнительно усложняет жизнь участников экзамена.
Подготовиться к ЕГЭ по физике вне физматкласса без дополнительных занятий невозможно. Просто невозможно, что бы ни делал учитель. Банально не хватит часов для объяснения материала.
Если ученик умён, сообразителен и не плавает в математике, то для подготовки хватит 5 уроков в неделю+ дз и самостоятельная отработка западающих тем. А если под рукой нет физмат школы, то часов 10-15 в неделю самостоятельного изучения по учебникам, задачникам и видео-курсам в течение 10-11 класса.
Поэтому учить физику можно только по любви:)). Без нее столько не влезет.