10 самых сложных тем школьной физики с разбором

Физика в школе устроена коварно: первые темы кажутся простыми («плотность — это масса на объём»), и никто не замечает момент, когда перестал понимать. А потом в 9-м классе — законы Ньютона, и выясняется, что ты не переводишь километры в метры, путаешь массу с весом и не знаешь, что делать с тремя формулами сразу.

Ниже — десять тем, на которых спотыкаются чаще всего, с 7-го по 11-й класс. По каждой: настоящая причина трудности (обычно не та, что кажется), типичная ошибка и задача с полным решением по шагам, с единицами и проверкой. Если в каком-то пункте узнаёшь себя — это твоя точка старта.

Почему физика «не идёт»

У физики две трудности, которых нет в математике. Первая — связь с реальностью: формула описывает мир, и надо понимать, что она значит, а не только как её переписать. Вторая — единицы: числа без единиц в физике не существуют, и половина неправильных ответов — из-за сантиметров вместо метров или граммов вместо килограммов.

Плюс общий для всех тем навык — алгоритм решения: записать дано, перевести в СИ, нарисовать, выбрать закон, вывести формулу в буквах, подставить, проверить размерность. Кто его не освоил в 7-м классе, в 9-м тонет.

1. Единицы измерения: всё в СИ до формулы

Кажется мелочью, но это причина номер один неправильных ответов. Формулы работают только в СИ: метры, килограммы, секунды. Сантиметры и километры в час подставлять нельзя.

Задача. Перевести 72 км/ч в м/с.

1. 1 км = 1000 м, 1 ч = 3600 с.
2. 72 км/ч = 72 · 1000 м / 3600 с = 72000 / 3600 = 20 м/с.

Ответ: 20 м/с.

Быстрый способ: км/ч → м/с — делить на 3,6. 72 / 3,6 = 20. Обратно — умножать на 3,6.

Полезная таблица переводов:

2. Давление: сила делится на площадь

Задача. Человек массой 60 кг стоит на двух ногах. Площадь подошвы одного ботинка — 150 см². Какое давление он оказывает на пол? (g = 10 Н/кг)

1. Сила — это вес: F = mg = 60 · 10 = 600 Н.
2. Площадь опоры — две подошвы: S = 2 · 150 = 300 см². В СИ: 300 см² = 300 · 0,0001 м² = 0,03 м².
3. p = F / S = 600 / 0,03 = 20 000 Па = 20 кПа.

Ответ: 20 кПа.

Типичные ошибки: подставить 60 вместо 600 (масса вместо силы); забыть, что ног две; не перевести см² в м² (1 м² = 10 000 см², а не 100).

3. Сила Архимеда: зависит от объёма, а не от массы

Задача. Тело объёмом 2 л полностью погружено в воду. Найти силу Архимеда. (плотность воды 1000 кг/м³, g = 10 Н/кг)

1. F_A = ρ_жидкости · g · V_погружённой части. Здесь плотность — воды, а не тела.
2. V = 2 л = 0,002 м³.
3. F_A = 1000 · 10 · 0,002 = 20 Н.

Ответ: 20 Н.

Типичная ошибка — подставить плотность тела. Сила Архимеда не зависит ни от массы тела, ни от его материала: два тела одинакового объёма — камень и пенопласт — в воде выталкиваются одинаково. Разница в том, что камень тонет, потому что его вес больше 20 Н, а пенопласт всплывает.

4. Законы Ньютона: равнодействующая, а не «сила»

Второй закон — F = ma — выглядит просто. Трудность: F — это сумма всех сил с учётом направлений, а не «та сила, которую приложили».

Задача. На тело массой 2 кг действует сила тяги 6 Н, сила трения — 2 Н. Найти ускорение.

1. Рисуем: тяга вправо, трение влево (против движения).
2. Равнодействующая вдоль движения: F = 6 − 2 = 4 Н.
3. a = F / m = 4 / 2 = 2 м/с².

Ответ: 2 м/с².

Если взять только тягу — получится 3 м/с², и это неверно. Алгоритм для любой задачи на динамику: рисунок со всеми силами, выбор оси, проекции, сумма проекций = ma. Подробнее: Разбор законов Ньютона.

5. Равноускоренное движение: три формулы

v = v₀ + at, s = v₀t + at²/2, v² − v₀² = 2as. Какую брать? Ту, где известны все величины, кроме одной искомой.

Задача. Автомобиль трогается с места и разгоняется с ускорением 2 м/с². Какой путь он пройдёт за 5 с и какую скорость наберёт?

1. Дано: v₀ = 0, a = 2, t = 5. Найти s и v.
2. Путь: s = v₀t + at²/2 = 0 + 2 · 25 / 2 = 25 м.
3. Скорость: v = v₀ + at = 0 + 2 · 5 = 10 м/с.
4. Проверка третьей формулой: v² − v₀² = 100 − 0 = 100; 2as = 2 · 2 · 25 = 100. Сходится.

Ответ: 25 м; 10 м/с.

Типичная ошибка — считать путь как v · t = 10 · 5 = 50 м. Это для равномерного движения; при разгоне скорость была 10 только в конце, а в среднем — 5 м/с, отсюда 25 м.

6. Тепловые расчёты: разные процессы

Нагревание, плавление, кипение — три разные формулы, и в одной задаче их может быть несколько. Трудность — понять, какие процессы происходят.

Задача. Сколько теплоты нужно, чтобы нагреть 2 кг воды от 20 °C до 70 °C? (c воды = 4200 Дж/(кг·°C))

1. Процесс один — нагревание без смены состояния (кипения нет, 70 < 100).
2. Q = c · m · Δt = 4200 · 2 · (70 − 20) = 4200 · 2 · 50 = 420 000 Дж = 420 кДж.

Ответ: 420 кДж.

Типичные ошибки: подставить 70 вместо разности температур; перепутать удельную теплоёмкость (c, нагревание) с удельной теплотой плавления (λ) или парообразования (L). Если в задаче лёд от −10 °C до пара — это четыре процесса: нагрев льда, плавление, нагрев воды, кипение. Считать каждый отдельно и складывать. Подробнее: Разбор тепловых задач.

7. Закон Ома и соединения проводников

I = U / R — просто. Сложно — когда резисторов несколько: что у них общее, а что делится.

Задача. Два резистора 6 Ом и 3 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 12 В. Найти общее сопротивление и общий ток.

1. Параллельно: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 = 1/2, значит R = 2 Ом. Для двух резисторов быстрее: R = R₁R₂ / (R₁ + R₂) = 18 / 9 = 2.
2. Общий ток: I = U / R = 12 / 2 = 6 А.
3. Проверка: при параллельном соединении напряжение на каждом — 12 В. I₁ = 12/6 = 2 А, I₂ = 12/3 = 4 А, сумма 6 А. Сходится.

Ответ: 2 Ом; 6 А.

Типичная ошибка — сложить сопротивления (9 Ом): это для последовательного соединения. Правило: параллельно — общее сопротивление меньше меньшего; если получилось больше — ошибка. Подробнее: Разбор закона Ома.

8. Линзы: формула плюс геометрия

Задача. Предмет стоит на расстоянии 30 см от собирающей линзы с фокусным расстоянием 10 см. Где изображение и какое оно?

1. Формула тонкой линзы: 1/F = 1/d + 1/f, где d — до предмета, f — до изображения.
2. 1/f = 1/F − 1/d = 1/10 − 1/30 = 3/30 − 1/30 = 2/30 = 1/15. Значит f = 15 см.
3. Увеличение: Г = f / d = 15 / 30 = 0,5 — изображение в два раза меньше предмета.
4. Предмет за двойным фокусом (30 > 20) — изображение действительное, перевёрнутое, уменьшенное, между F и 2F (15 см — между 10 и 20). Сходится.

Ответ: 15 см от линзы; действительное, перевёрнутое, уменьшенное.

Типичная ошибка — сложить 1/10 + 1/30. Формула для действительного изображения — 1/F = 1/d + 1/f, и выражать f надо вычитанием. Проверяй правилом: предмет за 2F — изображение между F и 2F. Подробнее: Разбор оптики.

9. Закон сохранения энергии

Идея простая — энергия не исчезает, а переходит из одного вида в другой. Трудность — увидеть, какая энергия во что переходит.

Задача. Тело падает с высоты 20 м без начальной скорости. Найти скорость у земли, сопротивлением воздуха пренебречь. (g = 10 м/с²)

1. Наверху: потенциальная mgh, кинетическая 0. У земли: потенциальная 0, кинетическая mv²/2.
2. Закон сохранения: mgh = mv²/2. Масса сокращается: gh = v²/2.
3. v² = 2gh = 2 · 10 · 20 = 400, v = 20 м/с.

Ответ: 20 м/с.

Заметь: масса не нужна и в условии её нет. Ученики, не заметив этого, «не могут решить, потому что не дана масса». Если величина сокращается — её и не дают.

10. Колебания: период не зависит от амплитуды

Маятник качается — интуиция говорит: сильнее толкнул — быстрее качается. Нет: период математического маятника зависит только от длины и g.

Задача. Найти период колебаний математического маятника длиной 1 м. (g ≈ 10 м/с², π ≈ 3,14)

1. T = 2π · √(L/g) = 2 · 3,14 · √(1/10) = 6,28 · √0,1.
2. √0,1 ≈ 0,316.
3. T ≈ 6,28 · 0,316 ≈ 1,98 с ≈ 2 с.

Ответ: ≈ 2 с.

Чтобы период стал вдвое больше, длину надо увеличить в четыре раза (корень). Типичная ошибка — «удвоить длину — удвоится период». Для пружинного маятника аналогично: T = 2π√(m/k), зависит от массы и жёсткости, не от амплитуды.

Универсальный алгоритм решения задачи по физике

1. Дано — выписать все величины с единицами. Перевести в СИ сразу, в столбике «Дано».
2. Рисунок — даже если кажется лишним. Силы, направления, оси, лучи.
3. Какой раздел и какой закон. Движение с ускорением — кинематика; силы — Ньютон; ток — Ом; нагревание — теплота.
4. Формула в буквах — выразить искомое, не подставляя числа. Так видно, что сокращается.
5. Подстановка и счёт — с единицами: если получилось «кг·м/с²», это ньютон, всё верно; если «кг·м» — ошибка в формуле.
6. Здравый смысл — скорость автомобиля 300 м/с, давление ботинка 20 Па, ток 6000 А — повод пересчитать.

Пример: Саша, 9 класс, «не понимал динамику». Разбор показал: формулы знал, но каждую задачу начинал с подстановки чисел, а не с рисунка сил — и терял трение или вес. Две недели рисовать силы к каждой задаче, даже простой, — и задачи «стали решаться».

Типичные ошибки

• Подставлять сантиметры и километры в час без перевода.
• Путать массу и вес: масса — в кг, вес — сила в ньютонах, P = mg.
• Брать плотность тела вместо плотности жидкости в силе Архимеда.
• Считать одну силу вместо равнодействующей.
• Считать путь как v · t при разгоне.
• Подставлять температуру вместо разности в Q = cmΔt.
• Складывать сопротивления при параллельном соединении.
• Складывать вместо вычитания в формуле линзы.
• Останавливаться, если «не дана масса» — возможно, она сокращается.
• Думать, что период зависит от амплитуды.
• Не проверять размерность и здравый смысл ответа.

Частые вопросы

Какие темы по физике самые сложные?

Чаще всего проваливаются на давлении и силе Архимеда (7 класс), тепловых расчётах и законе Ома с соединениями (8), законах Ньютона и равноускоренном движении (9–10), законе сохранения энергии, оптике и колебаниях. Общая причина — не переводят единицы в СИ и не рисуют.

Как понять физику, если ничего не понятно?

Начни с алгоритма решения задачи (дано в СИ, рисунок, закон, формула в буквах, подстановка, проверка) и с 7-го класса: давление, Архимед. Решай по 5 простых задач на тему, проговаривая, что значит каждая формула. Дальше — по цепочке. Отдельная статья: Как понять физику.

Почему в задаче не дана масса, а её надо найти?

Скорее всего, она сокращается. В законе сохранения энергии mgh = mv²/2 масса есть в обеих частях, и на ответ не влияет. Выведи формулу в буквах — и увидишь, что нужно, а что нет.

Как перевести км/ч в м/с?

Разделить на 3,6: 72 км/ч = 20 м/с, 36 км/ч = 10 м/с. Обратно — умножить на 3,6. Это следует из того, что 1 км = 1000 м, а 1 ч = 3600 с.

Где спросить разбор задачи по физике?

В Razbery: выкладываешь условие и своё решение — получаешь разбор по шагам, с объяснением, какой закон применяется и почему. Это лучше готового ответа: видно место, где ошибся.

Что дальше

• Как понять физику
• Разбор задач по физике
• Разбор законов Ньютона
• Разбор физики 7 класса
• 10 самых сложных тем школьной математики с разбором
• Спросить разбор задачи, которая не сходится: Razbery