ОГЭ: физика: теория

Простыми словами

У каждой физической величины есть «паспорт»: буква, которой её обозначают, единица, в которой её измеряют, и прибор, которым её измеряют. Скорость — $v$, метры в секунду, спидометр. Задание 1 проверяет, знаете ли вы эти паспорта.

Даны два столбца: слева две величины (или явления, приборы), справа — пять вариантов. Каждой позиции слева подбирают одну справа, ответ — две цифры по порядку. 2 балла за полностью верный ответ, 1 балл — если одна ошибка.

Единица — из формулы

Таблицу можно не зубрить: единица любой величины получается из её определяющей формулы. Подставляем единицы входящих величин — и получаем ответ.

Главные паспорта величин

Величина, явление, прибор — не путать

Ещё формулы, единицы и приборы

Приборы: психрометр — влажность воздуха; ареометр — плотность жидкости; транспортир — угол; манометр — давление газа; мензурка — объём жидкости.

Простыми словами

Любая машина — это «приручённое» физическое явление. Термос не пускает тепло, потому что вакуум между стенками не проводит теплоту. Задание 2 спрашивает: какая физика внутри устройства, а не для чего оно нужно.

Слева два устройства, справа пять законов, явлений или превращений энергии. Ответ — две цифры. 2 балла, при одной ошибке — 1 балл.

Четыре закона закрывают половину техники

Как работает гидравлический пресс

Выигрыш в силе равен отношению площадей. Но малый поршень приходится опускать на большее расстояние — выигрыша в работе нет.

Превращение энергии: вход → выход

Вопрос «какое превращение энергии происходит» решается так: что в устройство входит и что из него выходит полезного.

Ещё приборы и устройства

Простыми словами

Описана житейская ситуация: запотело стекло, высохла лужа, волосы прилипли к расчёске. Нужно назвать процесс, который за ней стоит: конденсация, испарение, электризация. Или выбрать верное утверждение о названном явлении.

Ответ — одна цифра из четырёх, 1 балл.

Тепловые явления: признаки

Механические, электрические, световые, квантовые

Как решать

1. Найдите в описании ключевой признак: что во что превращается, что движется, есть ли нагрев, заряд, свет.
2. Определите раздел: тепловое, механическое, электромагнитное, световое, квантовое.
3. Сверьте признак с вариантами — отбросьте похожие, но не подходящие.

Ещё явления и примеры

Простыми словами

Дан короткий рассказ об опыте: что сделали, что увидели и почему. В тексте пропуски (А, Б…), а ниже список слов. Нужно понять опыт и вставить верные слова — как в диктанте, но по физике.

Ответ — последовательность цифр (номера слов по порядку пропусков). 2 балла за полностью верный ответ, 1 балл — при одной ошибке. В списке слов больше, чем пропусков; каждое слово используется не больше одного раза.

Алгоритм

1. Сначала прочитайте весь текст, не глядя в список. Часто ответ виден из самого описания: «стрелка электроскопа отклонилась» — значит, электроскоп получил заряд.
2. Определите, какое явление показывает опыт и какой закон его объясняет.
3. Для каждого пропуска решите, какое слово по смыслу и грамматике там нужно: величина, явление, направление («увеличивается/уменьшается»), знак заряда.
4. Только теперь найдите слово в списке.
5. Подставьте и прочитайте фразу целиком. Стала физически неверной или нескладной — слово не то.

Пример: электроскоп

Классические опыты и их выводы

Простыми словами

Описано явление и даны четыре объяснения «почему так». Верное то, которое называет физическую причину — закон, свойство вещества, изменение величины. Остальные три либо повторяют условие другими словами, либо содержат физическую ошибку.

Ответ — одна цифра, 1 балл.

Как проверять варианты

1. Назовите явление (теплопередача, плавание тел, индукция…).
2. Вспомните закон или формулу, которые им управляют.
3. Проверьте каждое объяснение: верно ли оно само по себе и объясняет ли именно это явление. Нужны оба «да».

Частые ловушки

Объяснения из квантовой физики

Наблюдения задания: механика и тепло

Наблюдения задания: электричество, магнетизм, свет

Простыми словами

Короткая задача на одно действие-два: найти путь, скорость, ускорение или силу. Вся работа — выбрать формулу, перевести единицы в СИ и подставить числа.

Ответ — число (целое или десятичная дробь) в указанных единицах, 1 балл. В ОГЭ принимают $g=10{\text{ м/с}}^2$ — так записано в справочных данных к работе.

Движение

Из покоя ($v_0=0$): $v=at$, $s=\frac{a{t}^2}{2}$. Ускорение — изменение скорости за секунду: $a=\frac{v-v_0}{t}$.

Силы

Равнодействующая сил, направленных вдоль одной прямой: в одну сторону — складывают, в разные — вычитают. При равномерном движении равнодействующая равна нулю: тяга равна трению.

Простыми словами

Расчётная задача по механике 7 класса: плотность и масса, давление, выталкивающая сила, работа и мощность, энергия, рычаг. Почти всегда одна формула и аккуратный перевод единиц.

Ответ — число в указанных единицах, 1 балл. Принимают $g=10{\text{ м/с}}^2$.

Плотность и давление

Одна и та же сила даёт разное давление на разной площади: острый гвоздь и шляпка давят с одной силой, но остриё — с огромным давлением. $1{\text{ см}}^2=10^{-4}{\text{ м}}^2$.

Архимедова сила

Тело плавает, если $F_{\text{А}}=mg$ (тогда плотность тела меньше плотности жидкости или равна ей); тонет, если ${\rho }_{\text{тела}}>{\rho }_{\text{ж}}$. Вес тела в жидкости: $P=mg-F_{\text{А}}$.

Работа, мощность, энергия

Без трения полная механическая энергия сохраняется: $E_{\text{к}}+E_{\text{п}}=\text{const}$. Например, тело падает с высоты $h$: $mgh=\frac{m{v}^2}{2}$, откуда $v=\sqrt{2gh}$.

Рычаг и блоки

Неподвижный блок меняет только направление силы. Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза, но верёвку приходится вытянуть вдвое длиннее.

Простыми словами

Чтобы нагреть чайник, расплавить лёд или вскипятить воду, нужна энергия — количество теплоты $Q$, в джоулях. Сколько именно — зависит от процесса. Главное в задаче — сначала понять, какой процесс идёт, и взять его формулу.

Ответ — число, 1 балл. Удельные величины (теплоёмкость, теплота плавления) обычно даны в условии или в справочных данных.

Четыре формулы

$m$ — масса, кг. Удельная — значит «на 1 кг» (а для $c$ — ещё и на 1 °C): $c_{\text{воды}}=4200$ Дж/(кг·°C) означает, что для нагрева 1 кг воды на 1 °C нужно 4200 Дж.

График нагревания льда

Примеры

Тепловой баланс и КПД

Если часть теплоты теряется: $\eta =\frac{Q_{\text{полезн}}}{Q_{\text{затр}}}\cdot 100\%$, например $Q_{\text{полезн}}=cm\Delta t$ для воды, $Q_{\text{затр}}=q{m}_{\text{топл}}$ для сгоревшего топлива.

Простыми словами

Ток похож на поток воды в трубах: напряжение $U$ — «напор», сопротивление $R$ — «узость трубы», сила тока $I$ — сколько «воды» проходит за секунду. Чем больше напор и шире труба, тем сильнее поток.

Ответ — число, 1 балл.

Закон Ома и заряд

Это одна формула в трёх видах — берите ту, где искомое слева.

Заряд, прошедший через проводник: $q=It$ ($q$ — Кл, $t$ — с).

Сопротивление проводника

Длиннее провод — больше сопротивление; толще — меньше.

Два соединения — два правила

Простыми словами

Чайник за минуту «съедает» электрическую энергию и превращает её в тепло. Сколько энергии — это работа тока, как быстро — мощность. Вторая часть номера — линзы: насколько сильно линза преломляет лучи, показывает оптическая сила.

Ответ — число, 1 балл.

Мощность и работа тока

Какой вид брать — зависит от данных: даны $U$ и $I$ — $P=UI$; $I$ и $R$ — $P=I^{2}R$; $U$ и $R$ — $P=\frac{U^2}{R}$.

Закон Джоуля — Ленца

Ток входит в квадрате: при вдвое большем токе нагрев вчетверо больше — поэтому перегрузка сети опасна, и её останавливает предохранитель.

Если вся работа тока идёт на нагрев (чайник, плитка), то $Q=A$ и можно считать по $Q=UIt$ или $\frac{U^2}{R}t$.

Линзы и оптическая сила

У собирающей линзы $D>0$, у рассеивающей $D<0$. Чем короче фокус, тем сильнее линза.

Простыми словами

Ядро атома собрано из протонов (заряд $+1$) и нейтронов (без заряда) — вместе их называют нуклонами. Запись ядра — это «этикетка», по которой их можно пересчитать. Радиоактивное ядро со временем распадается и превращается в ядро другого элемента.

Ответ — число, 1 балл.

Как читается запись ядра

В нейтральном атоме электронов столько же, сколько протонов: $Z$. Изотопы — ядра одного элемента (одинаковый $Z$) с разным числом нейтронов, например ${}_{92}^{235}\mathrm{U}$ и ${}_{92}^{238}\mathrm{U}$.

Распады и реакции

Период полураспада

Период полураспада $T$ — время, за которое распадается половина имеющихся радиоактивных ядер.

Простыми словами

Описан процесс: что-то нагрели, перелили, переставили. Для двух величин нужно сказать, как они изменятся: 1 — увеличится, 2 — уменьшится, 3 — не изменится. Цифры в ответе могут повторяться.

Ответ — две цифры по порядку величин. 2 балла за полностью верный ответ, 1 балл — при одной ошибке.

Алгоритм

1. Сначала ищите то, что не меняется. Свойства вещества и тела от процесса не зависят: масса (при нагревании, переливании), удельная теплоёмкость, плотность вещества, жёсткость пружины, коэффициент трения. Температура постоянна при плавлении и кипении.
2. Дальше — формула. Выпишите формулу, в которую входит величина, и посмотрите, что в ней изменилось.
3. Если изменившейся величины в формуле нет — ответ «не изменится».
4. Следите, не меняются ли две величины сразу: тогда смотрите, что сохраняется (момент, энергия, масса).

Пример: перелили воду

Пример: рычаг

Шпаргалка зависимостей

Простыми словами

Как и в задании 12, описан процесс, а для двух величин нужно выбрать: 1 — увеличится, 2 — уменьшится, 3 — не изменится. Только теперь речь об электричестве, магнетизме, свете и ядрах.

Ответ — две цифры, цифры могут повторяться. 2 балла, при одной ошибке — 1 балл.

Свойства от опыта не зависят

Электрические цепи

Магнетизм и индукция

Ток индукции в катушке существует, только пока меняется магнитный поток через неё. Магнит остановили — ток исчез, хотя поле осталось. Чем быстрее меняется поток, тем больше ток индукции; при движении магнита в обратную сторону ток меняет направление.

Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле, растёт с ростом силы тока, индукции поля и длины проводника в поле.

Линзы

Угол отражения всегда равен углу падения: увеличили один — увеличился и другой. При переходе света в оптически более плотную среду (из воздуха в воду) угол преломления меньше угла падения.

Ядерные превращения

Простыми словами

Дан график, таблица или схема и пять утверждений. Верных ровно два. Каждое утверждение — маленькая задача: найдите на графике нужные числа и проверьте.

Ответ — две цифры в любом порядке. 2 балла за верный ответ, 1 балл — если допущена одна ошибка. Задание повышенного уровня.

Сначала оси, потом утверждения

1. Прочитайте подписи осей или столбцов и единицы: это скорость или координата? секунды или минуты?
2. Определите цену деления по осям.
3. Разбейте график на участки: где величина растёт, где постоянна, где убывает.
4. Каждое утверждение проверяйте числами, а не на глаз.

График скорости: наклон и площадь

Равнодействующая сила пропорциональна ускорению ($F=ma$): на участке равномерного движения она равна нулю, на торможении направлена против движения.

Другие графики

Задания с таблицами

• Плотности. Тело плавает в жидкости, если его плотность меньше плотности жидкости (${\rho }_{\text{воды}}=1000$ кг/м³): дуб, лёд — плавают; алюминий, железо, медь, свинец, олово — тонут. Плотность — свойство вещества, от формы и размеров тела не зависит.
• Электроприборы. Мощность измеряется в ваттах или киловаттах; израсходованная энергия $W=Pt$ — в киловатт-часах: прибор 2,2 кВт за 2 ч расходует $2,2\cdot 2=4,4$ кВт·ч.
• Удельная теплоёмкость — свойство вещества, от массы тела не зависит. У воды она очень велика (4200 Дж/(кг·°C)) — больше, чем у металлов; поэтому при одинаковой массе и нагреве разным веществам нужно разное количество теплоты $Q=cm\Delta t$.
• Вольт-амперная характеристика. Для проводника $I=\frac{U}{R}$: сила тока растёт пропорционально напряжению, а сопротивление от напряжения не зависит.
• Путь по графику $v(t)$ — площадь под графиком; горизонтальный участок графика $x(t)$ означает, что тело покоится.

Простыми словами

Любой прибор со шкалой — это «линейка» для своей величины. Чтобы снять показание, надо знать, сколько стоит одно мелкое деление, — это цена деления. Ещё задание проверяет, как прибор подключают: амперметр и вольтметр включают по-разному.

Ответ — одна цифра из четырёх, 1 балл.

Цена деления и показание

Погрешность

Ни один прибор не измеряет абсолютно точно. Если в условии не сказано иное, погрешность прямого измерения принимают равной половине цены деления (так принято в школьных лабораторных работах). Иногда в задании прямо сказано: «погрешность равна цене деления» — тогда берут её.

Как включать приборы

Клемму «+» прибора соединяют с проводом, идущим от «+» источника. Динамометр держат так, чтобы пружина была вдоль силы; термометр — не касаясь стенок и дна сосуда.

Простыми словами

Описан школьный опыт и дана таблица результатов. Из пяти утверждений нужно выбрать два, которые действительно следуют из этого опыта. Ловушка в том, что неверные утверждения часто физически правильные — но именно этот опыт их не доказывает.

Ответ — две цифры в любом порядке. 2 балла, при одной ошибке — 1 балл. Повышенный уровень.

Меняем одно, держим остальное

В любом исследовании есть три вида величин:

Проверка «во сколько раз»

Направление («больше — больше») ещё не говорит о прямой пропорциональности. Проверьте отношение: если величина $x$ выросла в $k$ раз, а $y$ — тоже в $k$ раз, то $y\sim x$. Если при увеличении длины маятника вчетверо период вырос только вдвое, зависимость не прямая пропорциональность.

Разбор