Учебник reknow · 8 класс

ВПР: физика: теория

6 тем — объяснения простым языком, формулы, рисунки и разобранные примеры. К каждой теме — тренажёр.

Виды теплопередачи (ВПР, задание 1)
Электрическая цепь: последовательное и параллельное соединение (ВПР, задание 2)
Количество теплоты при нагревании (ВПР, задание 3)
Амперметр, вольтметр, термометр: цена деления и показания (ВПР, задание 6)
Закон Ома для участка цепи (ВПР, задание 8)
Агрегатные состояния вещества и переходы между ними (ВПР, задание 9)

ВПР по физике, 8 класс · Часть 1

Виды теплопередачи (ВПР, задание 1)

Простыми словами

Ложка в горячем чае нагревается до самой ручки, воздух над батареей поднимается и греет комнату, а Солнце греет Землю через пустой космос. Это три разных способа теплопередачи — передачи внутренней энергии без совершения работы.

Теплота всегда сама передаётся от более нагретого тела к менее нагретому, пока их температуры не сравняются.

Три способа

Стержень над пламенем, вода в кастрюле, Солнце и Земля

Способ	Как идёт	Где бывает	Перенос вещества
Теплопроводность	энергия передаётся от частицы к частице при их взаимодействии	лучше всего в металлах; плохо — в газах (воздух, вата, мех)	нет
Конвекция	нагретые слои поднимаются (их плотность меньше), холодные опускаются	только жидкости и газы	да, переносятся потоки
Излучение	энергию переносят невидимые (инфракрасные) лучи	везде, в том числе в вакууме	нет

Как определить способ

Есть пустота (космос) или тепло «видно» на расстоянии без контакта — излучение.
Есть потоки жидкости или газа: тёплый поднимается, холодный опускается — конвекция.
Тела соприкасаются, тепло идёт «по веществу», само вещество не перемещается — теплопроводность.

Каким способом тепло от горячей воды передаётся металлической ложке?

Ложка касается воды, тепло идёт по металлу к ручке. Ответ: теплопроводностью.

Каким способом тепло от Солнца доходит до Земли?

Между ними вакуум, где нет ни частиц, ни потоков. Ответ: излучением.

Ситуация	Способ
нагревание воды в чайнике снизу	конвекция
батарея греет комнату	конвекция (и немного излучение)
ветер, бриз, тяга в печной трубе	конвекция
греемся у костра	излучение
нагревается сковорода на плите, ручка кастрюли	теплопроводность
шуба, двойные рамы, пенопласт сохраняют тепло	плохая теплопроводность воздуха

Запомнить

Конвекции не бывает в твёрдых телах: их частицы не могут перемещаться потоками. А излучение — единственный способ, работающий в вакууме.

Тёмные тела лучше поглощают и испускают излучение, светлые и блестящие — отражают. Поэтому летом носят светлую одежду, а тёмный асфальт на солнце нагревается сильнее светлого песка.

Батарею ставят внизу, у окна, а форточку открывают сверху — так удобнее для конвекции: тёплый воздух поднимается, холодный опускается. В термосе между двойными стенками откачан воздух — вакуум исключает теплопроводность и конвекцию, а зеркальные стенки отражают излучение.

ВПР по физике, 8 класс · Часть 1

Электрическая цепь: последовательное и параллельное соединение (ВПР, задание 2)

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Ток в цепи похож на поток воды в трубах. Напряжение — то, что «гонит» ток, сопротивление — то, насколько трудно ему пройти, сила тока — сколько заряда проходит за секунду. Если поставить два препятствия друг за другом, пройти станет труднее: сопротивления складываются.

Величина	Обозначение	Единица	Прибор
сила тока	$I$	ампер, А	амперметр — включают последовательно
напряжение	$U$	вольт, В	вольтметр — включают параллельно участку
сопротивление	$R$	ом, Ом	—

Схема и обозначения

Резисторы

R_{1}

R_{2}

соединены последовательно; амперметр

A

стоит в разрыве цепи, вольтметр

V

подключён к концам участка

Обозначения: источник тока — длинная (плюс) и короткая (минус) черточки; резистор — прямоугольник; амперметр и вольтметр — кружки с буквами A и V; провода — линии.

Последовательное соединение

Резисторы идут друг за другом, без развилок.

R = R_{1} + R_{2}, I = I_{1} = I_{2}, U = U_{1} + U_{2}

ток одинаков, напряжения и сопротивления складываются

Силу тока на участке находят по закону Ома: $I = \frac{U}{R}$ , где $U$ — напряжение на участке, $R$ — его общее сопротивление.

Два резистора: $R_{1} = 2$ Ом, $R_{2} = 5$ Ом (последовательно). Общее сопротивление?

$R = 2 + 5 = 7$ Ом. Ответ: 7.

Те же резисторы, напряжение на участке $U = 7$ В. Сила тока?

$R = 7$ Ом.
$I = \frac{U}{R} = \frac{7}{7} = 1$ А. Ответ: 1.
Заодно: $U_{1} = I R_{1} = 2$ В, $U_{2} = I R_{2} = 5$ В, $2 + 5 = 7$ ✓

Резисторов может быть и три: $R = 58 + 85 + 11 = 154$ Ом. Если известно общее сопротивление, неизвестный резистор находят вычитанием: $R = 30$ Ом, $R_{1} = 5$ Ом $\Rightarrow R_{2} = 30 - 5 = 25$ Ом.

Параллельное соединение

Ток разветвляется: резисторы подключены к одним и тем же двум точкам.

\frac{1}{R} = \frac{1}{R _{1}} + \frac{1}{R _{2}}, U = U_{1} = U_{2}, I = I_{1} + I_{2}

напряжение одинаково, токи складываются

Для двух резисторов удобно: $R = \frac{R _{1} R _{2}}{R _{1} + R _{2}}$ . Для двух одинаковых: $R = \frac{R _{1}}{2}$ .

$R_{1} = 6$ Ом и $R_{2} = 3$ Ом параллельно: $R = \frac{6 \cdot 3}{6 + 3} = 2$ Ом.

При параллельном соединении общее сопротивление меньше самого маленького из резисторов. Если вышло больше — перепутаны формулы.

Последовательно — «один путь»: ток общий, всё остальное складывается. Параллельно — «две дорожки»: напряжение общее, токи складываются.

ВПР по физике, 8 класс · Часть 1

Количество теплоты при нагревании (ВПР, задание 3)

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Чтобы вскипятить полный чайник, нужно больше времени, чем половину: тепла требуется тем больше, чем больше масса и чем сильнее нагреваем. А ещё важно, что греем: на плите сковорода нагревается быстрее, чем вода в кастрюле той же массы.

Количество теплоты $Q$ — энергия, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче. Измеряется в джоулях (Дж).

Q = c m Δ t = c m (t_{2} - t_{1})

теплота на нагревание (охлаждение)

где $Q$ — количество теплоты, Дж; $c$ — удельная теплоёмкость вещества, Дж/(кг·°C); $m$ — масса, кг; $Δ t$ — изменение температуры, °C; $t_{1}$ — начальная, $t_{2}$ — конечная температура.

Удельная теплоёмкость

$c$ показывает, сколько джоулей нужно, чтобы нагреть $1$ кг вещества на $1$ °C. У воды $c = 4200$ Дж/(кг·°C): на $1$ кг и $1$ градус — $4200$ Дж.

Вещество	$c$ , Дж/(кг·°C)	Вещество	$c$ , Дж/(кг·°C)
вода	4200	алюминий	920
лёд	2100	железо, сталь	460 (сталь ≈ 500)
масло подсолнечное	1700	медь	400 (в задачах часто 380)
кирпич	880	свинец	140

Одинаковые массы получают одинаковое тепло: вода нагревается примерно в

4, 6

раза меньше алюминия (

4200 : 920

)

Разбор заданий

Выписать $c$ , $m$ , $Δ t$ ; массу — в кг (г разделить на $1000$ ).
Если даны две температуры — найти $Δ t = t_{2} - t_{1}$ (из большей вычесть меньшую).
Перемножить. Ответ в джоулях, если не сказано иначе.

Сколько теплоты нужно, чтобы нагреть алюминий массой $14$ кг на $7$ °C? $c = 920$ Дж/(кг·°C).

$Q = 920 \cdot 14 \cdot 7$ .
$920 \cdot 14 = 12880$ ; $12880 \cdot 7 = 90160$ Дж. Ответ: 90160.

Воду массой $8$ кг нагревают на $1$ °C, $c = 4200$ Дж/(кг·°C).

$Q = 4200 \cdot 8 \cdot 1 = 33600$ Дж. Ответ: 33600.

$2$ кг воды нагрели от $20$ °C до $70$ °C.

$Δ t = 70 - 20 = 50$ °C.
$Q = 4200 \cdot 2 \cdot 50 = 420000$ Дж $= 420$ кДж.

Ловушки

В формулу ставят изменение температуры, а не конечную температуру. «Нагрели до $70$ °C» ≠ «нагрели на $70$ °C».

Масса в граммах — переведите: $500$ г $= 0, 5$ кг. Иначе ответ выйдет в $1000$ раз больше.

При охлаждении тело отдаёт столько же теплоты, сколько получило бы при нагревании на те же градусы: $Q = c m (t_{1} - t_{2})$ .

«Цэ-эм-дельта-тэ»: что греем ( $c$ ), сколько ( $m$ ), на сколько ( $Δ t$ ). $1$ кДж $= 1000$ Дж.

Обратные задачи

Из $Q = c m Δ t$ выражают любую величину:

m = \frac{Q}{c Δ t} Δ t = \frac{Q}{c m} t_{2} = t_{1} + \frac{Q}{c m}

масса, изменение температуры, конечная температура

На нагрев железа на $33$ °C затратили $288420$ Дж, $c = 460$ Дж/(кг·°C).

$m = \frac{288 420}{460 \cdot 33} = \frac{288 420}{15 180} = 19$ кг.

Медь $m = 19$ кг при $t_{1} = 18$ °C получила $332120$ Дж, $c = 380$ Дж/(кг·°C).

$Δ t = \frac{332 120}{380 \cdot 19} = \frac{332 120}{7220} = 46$ °C.
$t_{2} = 18 + 46 = 64$ °C. В ответ — конечная температура, а не изменение.

Берите значение $c$ из условия задачи: в разных учебниках табличные значения немного различаются (например, для меди 380 или 400 Дж/(кг·°C)).

ВПР по физике, 8 класс · Часть 2

Амперметр, вольтметр, термометр: цена деления и показания (ВПР, задание 6)

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

У любого прибора со шкалой — свой «шаг»: сколько единиц величины приходится на один маленький промежуток между штрихами. Это цена деления. Зная её, показание читается простым счётом шагов от ближайшей цифры.

C = \frac{a _{2} - a _{1}}{N}

цена деления

где $a_{1}$ , $a_{2}$ — два подписанных значения шкалы ( $a_{2} > a_{1}$ ), $N$ — число делений (промежутков) между ними. Единица — как у прибора: А, В, °C.

Термометр и амперметр

Слева: между

0

- 10

два деления,

C = 5

°C, столбик на

- 15

°C. Справа: от

0

до

2

А десять делений,

C = 0, 2

А, стрелка на

7

-м делении —

1, 4

Алгоритм

Найти два соседних подписанных штриха.
Посчитать промежутки между ними (не штрихи!).
Цена деления: разность подписей : число промежутков.
Показание: от ближайшей подписи прибавить (или для термометра ниже нуля — отнять) нужное число делений × $C$ .

Шкала прибора от $0$ до $2$ , между крайними отметками $10$ делений. Цена деления?

$C = \frac{2 - 0}{10} = 0, 2$ . Ответ: 0,2.

Определите показание термометра (рисунок слева).

Между $0$ и $- 10$ — $2$ деления: $C = \frac{0 - ( - 10 )}{2} = 5$ °C.
Верх столбика на одно деление ниже $- 10$ : $- 10 - 5 = - 15$ °C.
Ответ: −15.

Ниже нуля значения растут вниз по модулю: шаг вниз от $- 10$ — это $- 15$ , а не $- 5$ . Проверьте, где ноль, и не потеряйте знак «минус» в ответе.

Считайте промежутки, а не штрихи. Между $0$ и $2$ на рисунке $11$ штрихов, но $10$ делений.

Как подключают приборы

Амперметризмеряет силу тока

I

, А. Включают последовательно — в разрыв цепи. «+» прибора — к «+» источника.

Вольтметризмеряет напряжение

U

, В. Включают параллельно участку — к его концам.

Термометризмеряет температуру

t

, °C. Показание читают по верхнему краю столбика, глаз — на уровне столбика.

Погрешность прибора обычно принимают равной половине цены деления (иногда — цене деления; это указано в задании). Запись: $I = (1, 4 \pm 0, 1)$ А.

Ещё один прибор: омметр измеряет сопротивление $R$ , Ом. Итого: силу тока — амперметром, напряжение — вольтметром, сопротивление — омметром, температуру — термометром.

«Разность подписей делим на число прыжков». Ответ — десятичной дробью: $0, 2$ .

ВПР по физике, 8 класс · Часть 2

Закон Ома для участка цепи (ВПР, задание 8)

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Чем сильнее «напор» (напряжение), тем больше ток. Чем больше «помеха» (сопротивление), тем ток меньше. Это и говорит закон Ома.

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению.

I = \frac{U}{R}

закон Ома для участка цепи

где $I$ — сила тока, А (ампер); $U$ — напряжение, В (вольт); $R$ — сопротивление, Ом.

Ток

I = \frac{U}{R}

Напряжение

U = I \cdot R

Сопротивление

R = \frac{U}{I}

Треугольник « $U$ сверху, $I$ и $R$ снизу»: закройте искомую букву — останется формула. Закрыли $U$ — видно $I \cdot R$ ; закрыли $I$ — $\frac{U}{R}$ .

Разбор заданий

$U = 4$ В, $R = 2$ Ом. Найдите силу тока.

$I = \frac{U}{R} = \frac{4}{2} = 2$ А. Ответ: 2.

$I = 2$ А, $R = 2$ Ом. Найдите напряжение.

$U = I R = 2 \cdot 2 = 4$ В. Ответ: 4.

$U = 12$ В, $I = 0, 5$ А. Найдите сопротивление.

$R = \frac{U}{I} = \frac{12}{0 , 5} = 24$ Ом.

Переводите приставки: $1$ мА $= 0, 001$ А, $1$ кОм $= 1000$ Ом, $1$ кВ $= 1000$ В. Ток $200$ мА — это $0, 2$ А.

График зависимости тока от напряжения

Точка

(4 В; 2 А)

R = \frac{4}{2} = 2

Ом. Чем круче прямая, тем меньше сопротивление

Чтобы найти $R$ по графику, возьмите точку в узле сетки, снимите $U$ и $I$ и разделите: $R = \frac{U}{I}$ .

Сопротивление проводника не зависит от тока и напряжения: если $U$ увеличить вдвое, вдвое вырастет и $I$ , а $R$ останется прежним.

От чего зависит сопротивление

R = ρ \frac{l}{S}

сопротивление проводника

где $ρ$ — удельное сопротивление материала, Ом·мм²/м; $l$ — длина проводника, м; $S$ — площадь поперечного сечения, мм². Длиннее и тоньше провод — больше сопротивление. У меди $ρ = 0, 017$ , у нихрома $1, 1$ Ом·мм²/м.

Медный провод $l = 100$ м, $S = 1, 7$ мм²: $R = 0, 017 \cdot \frac{100}{1 , 7} = 1$ Ом.

ВПР по физике, 8 класс · Часть 2

Агрегатные состояния вещества и переходы между ними (ВПР, задание 9)

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Лёд, вода и пар — одно и то же вещество в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Молекулы те же, меняется только их расположение и движение. Чтобы перейти «вверх» (лёд → вода → пар), веществу нужно получить энергию, «вниз» — оно её отдаёт.

Розовые стрелки — вещество поглощает теплоту, зелёные — выделяет

Названия переходов

Переход	Название	Теплота	Пример
твёрдое → жидкое	плавление	поглощается	тает лёд, плавится олово
жидкое → твёрдое	кристаллизация (отвердевание)	выделяется	замерзает вода
жидкое → газ	парообразование: испарение и кипение	поглощается	сохнут лужи, кипит чайник
газ → жидкое	конденсация	выделяется	роса, запотевшие очки
твёрдое → газ	сублимация (возгонка)	поглощается	сохнет бельё на морозе
газ → твёрдое	десублимация	выделяется	иней, узоры на стекле

Испарениес поверхности жидкости, при любой температуре. Быстрее при высокой температуре, большой площади, ветре.

Кипениепо всему объёму, с пузырьками, при определённой температуре — температуре кипения (вода:

100

°C при нормальном давлении).

Как называется переход вещества из твёрдого состояния в жидкое?

Ответ: плавление.

Как называется переход из жидкого состояния в твёрдое?

Ответ: кристаллизация (отвердевание).

Не путайте конденсацию (газ → жидкость) с кристаллизацией (жидкость → твёрдое). Подсказка: «конденсат» — капли воды из пара.

График нагревания льда

AB — нагревается лёд; BC — лёд плавится, температура не меняется; CD — нагревается вода; DE — вода кипит при

100

°C

Пока идёт плавление или кипение, температура не меняется — на графике горизонтальный участок. Вся теплота уходит на перестройку вещества. Температура плавления равна температуре кристаллизации (у льда $0$ °C).

Горизонтальный участок — это не «нагревание прекратилось»: теплота поступает, но тратится на смену состояния. На графике остывания тот же участок означает кристаллизацию или конденсацию.

Формулы теплоты

Q = λm

плавление (кристаллизация) при температуре плавления

где $λ$ («лямбда») — удельная теплота плавления, Дж/кг (лёд: $3, 4 \cdot 1 0^{5}$ Дж/кг); $m$ — масса, кг.

Q = L m

парообразование (конденсация) при температуре кипения

где $L$ — удельная теплота парообразования, Дж/кг (вода: $2, 3 \cdot 1 0^{6}$ Дж/кг).

Расплавить $2$ кг льда при $0$ °C: $Q = 3, 4 \cdot 1 0^{5} \cdot 2 = 6, 8 \cdot 1 0^{5}$ Дж $= 680$ кДж.

Переход к «более свободному» состоянию (твёрдое → жидкое → газ) требует теплоты, обратный — отдаёт её. Поэтому ожог паром сильнее ожога кипятком: пар при конденсации ещё отдаёт теплоту $L m$ .

ВПР: физика: теория

Оглавление

Виды теплопередачи (ВПР, задание 1)

Простыми словами

Три способа

Как определить способ

Запомнить

Электрическая цепь: последовательное и параллельное соединение (ВПР, задание 2)

Простыми словами

Схема и обозначения

Последовательное соединение

Параллельное соединение

Количество теплоты при нагревании (ВПР, задание 3)

Простыми словами

Удельная теплоёмкость

Разбор заданий

Ловушки

Обратные задачи

Амперметр, вольтметр, термометр: цена деления и показания (ВПР, задание 6)

Простыми словами

Термометр и амперметр

Алгоритм

Как подключают приборы

Закон Ома для участка цепи (ВПР, задание 8)

Простыми словами

Разбор заданий

График зависимости тока от напряжения

От чего зависит сопротивление

Агрегатные состояния вещества и переходы между ними (ВПР, задание 9)

Простыми словами

Названия переходов

График нагревания льда

Формулы теплоты