Ты подставил числа в формулу, получил 37,5, сверил с ответами — сходится. Ура. А на контрольной задача той же темы, но с другими словами, и ты не понимаешь, какую формулу брать. Потому что в прошлый раз ты получил ответ, но не разобрал задачу.
В физике ответ — самая дешёвая часть решения. Учитель ставит баллы за «дано» в СИ, за выбранный закон, за обоснование и за проверку размерности; само число в конце — лишь последний шаг, и без остальных оно почти ничего не стоит. Ниже — алгоритм, который работает на любой задаче 7–9 класса, четыре задачи с полным разбором каждого шага и список ошибок, которые стоят баллов чаще всего.
Алгоритм решения задачи по физике
| Шаг | Что делать | Зачем |
|---|---|---|
| 1. Дано и СИ | Выписать величины, перевести в килограммы, метры, секунды | Формулы работают только в СИ |
| 2. Найти | Отдельной строкой — что ищем и в каких единицах | Чтобы не решать «не то» |
| 3. Явление и закон | Назвать, что происходит физически, и записать формулу | Это и есть «разбор» |
| 4. Вывести в общем виде | Выразить искомое буквами, без чисел | Меньше арифметики, видна размерность |
| 5. Подставить и посчитать | Числа — только сейчас | Одна арифметика вместо трёх |
| 6. Проверить | Размерность, здравый смысл, порядок величины | Ловит ошибки до сдачи |
Главное — шаг 3. Если ты можешь сказать словами «тело нагревается, значит, получает теплоту, которая зависит от массы, вещества и изменения температуры», формула Q = c·m·Δt вспоминается сама. Если формула взята «потому что в ней есть m», задача не разобрана.
Задача 1. Плотность, 7 класс
Условие. Найдите массу алюминиевой детали объёмом 200 см³. Плотность алюминия 2700 кг/м³.
Дано: V = 200 см³, ρ = 2700 кг/м³. Найти: m.
Перевод в СИ. Здесь первая ловушка: объём в см³, плотность — в кг/м³. Либо переводим объём: 200 см³ = 200 · 10⁻⁶ м³ = 2 · 10⁻⁴ м³, либо плотность: 2700 кг/м³ = 2,7 г/см³. Второй путь короче для арифметики, первый — «правильный по СИ». Покажу оба.
Явление и закон. Масса тела равна плотности, умноженной на объём: m = ρ · V.
Считаем в СИ: m = 2700 · 2 · 10⁻⁴ = 0,54 кг.
Считаем в г/см³: m = 2,7 · 200 = 540 г = 0,54 кг. Совпало.
Проверка. Размерность: кг/м³ · м³ = кг — верно. Здравый смысл: деталь размером с небольшой стакан весит полкило — правдоподобно для металла.
Ответ: 0,54 кг.
Ошибка: подставить 200 в формулу с плотностью 2700 и получить 540 000 «кг». Деталь весом в 540 тонн должна была насторожить — но если проверку не делать, такие ответы уезжают в тетрадь.
Задача 2. Плавление и нагревание, 8 класс
Условие. Какое количество теплоты нужно, чтобы расплавить 500 г льда, взятого при 0 °C, и нагреть получившуюся воду до 20 °C? Удельная теплота плавления льда 340 000 Дж/кг, удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C).
Дано: m = 500 г = 0,5 кг, t1 = 0 °C, t2 = 20 °C, λ = 340 000 Дж/кг, c = 4200 Дж/(кг·°C). Найти: Q.
Явление. Здесь два процесса, и это ключ к разбору. Сначала лёд при 0 °C плавится — температура не меняется, теплота уходит на разрушение кристаллической решётки. Потом вода нагревается от 0 до 20 °C. Общая теплота — сумма.
Законы: плавление — Q1 = λ · m; нагревание — Q2 = c · m · (t2 − t1).
В общем виде: Q = λm + cm(t2 − t1) = m(λ + c(t2 − t1)).
Подставляем. Q1 = 340 000 · 0,5 = 170 000 Дж. Q2 = 4200 · 0,5 · 20 = 42 000 Дж. Q = 170 000 + 42 000 = 212 000 Дж = 212 кДж.
Проверка. Размерность: Дж/кг · кг = Дж; Дж/(кг·°C) · кг · °C = Дж — обе части в джоулях. Здравый смысл: на плавление ушло в четыре раза больше, чем на нагрев до 20 °C, — так и должно быть, плавление льда «дорогое».
Ответ: 212 кДж.
Обрати внимание, что без слова «расплавить» задача была бы в одно действие. Разбор — это в первую очередь вопрос «сколько здесь процессов?». Тепловые задачи с несколькими этапами подробнее — в статье тепловые задачи.
Задача 3. Второй закон Ньютона, 9 класс
Условие. На тело массой 2 кг, покоящееся на гладкой горизонтальной поверхности, начинает действовать горизонтальная сила 6 Н. Какую скорость тело приобретёт через 5 с и какой путь пройдёт за это время?
Дано: m = 2 кг, F = 6 Н, v0 = 0, t = 5 с. Найти: v, s.
Явление. Постоянная сила — значит, постоянное ускорение; движение равноускоренное из состояния покоя. «Гладкая поверхность» — трения нет, и сила F — единственная горизонтальная сила.
Законы: второй закон Ньютона a = F / m; скорость при равноускоренном движении v = v0 + at; путь s = v0·t + at²/2.
В общем виде: v = Ft / m, s = Ft² / (2m).
Подставляем. a = 6 / 2 = 3 м/с². v = 3 · 5 = 15 м/с. s = 3 · 25 / 2 = 37,5 м.
Проверка. Размерность ускорения: Н/кг = (кг·м/с²)/кг = м/с² — верно. Ещё одна проверка пути через среднюю скорость: разогнались от 0 до 15, средняя 7,5 м/с, за 5 с — 37,5 м. Сошлось двумя способами.
Ответ: 15 м/с; 37,5 м.
Совет: в задачах на динамику всегда рисуй тело и стрелки сил, даже если сил всего одна. На контрольной будет наклонная плоскость и трение — и привычка рисовать спасёт. Подробнее — законы Ньютона с разбором.
Задача 4. Закон Ома, последовательное соединение, 8 класс
Условие. Два резистора 20 Ом и 40 Ом соединены последовательно и подключены к источнику с напряжением 12 В. Найдите силу тока в цепи и напряжение на каждом резисторе.
Дано: R1 = 20 Ом, R2 = 40 Ом, U = 12 В. Найти: I, U1, U2.
Явление и законы. При последовательном соединении ток через все резисторы одинаковый, а общее сопротивление — сумма: R = R1 + R2. Закон Ома для участка цепи: I = U / R. Напряжение на каждом резисторе — тот же закон Ома, но для своего участка: U1 = I · R1, U2 = I · R2.
Считаем. R = 20 + 40 = 60 Ом. I = 12 / 60 = 0,2 А. U1 = 0,2 · 20 = 4 В. U2 = 0,2 · 40 = 8 В.
Проверка. Сумма напряжений на участках должна равняться общему: 4 + 8 = 12 В — сходится. Здравый смысл: на большем сопротивлении большее напряжение — верно.
Ответ: 0,2 А; 4 В; 8 В.
Проверка «сумма напряжений равна общему» — это не просто арифметика, а физическое свойство последовательной цепи. Если ты знаешь, почему так, ты решишь и задачу с тремя резисторами, и с неизвестным R2. Все варианты с закона Ома — в статье закон Ома с разбором.
Почему ответ действительно не главное
Посмотри, за что дают баллы в развёрнутых задачах ОГЭ по физике (критерии ФИПИ): полное решение включает запись формул, из которых следует ответ, математические преобразования и вычисления, и правильный ответ. Ответ без обоснования — 0 баллов, даже если число верное. Обоснование с арифметической ошибкой — частичный балл. В школе критерии похожие.
Практический вывод: в тетради должны быть все шесть шагов алгоритма, а не «формула — число». Это и есть разница между «получил ответ» и «разобрал задачу».
Пример: Соня, 9 класс, получила «3» за контрольную, в которой все ответы были правильные. Причина: ни в одной задаче не было «дано» в СИ и записанного закона — только числа. Учитель не мог понять, решила она или списала. Со следующей контрольной она писала все шаги — «5».
Типичные ошибки
- Не переводить в СИ. Граммы вместо килограммов, сантиметры вместо метров, минуты вместо секунд. Ответ отличается в 1000 раз, а ты не замечаешь.
- Подставлять числа в формулу до вывода общего вида. Три раза считаешь то, что можно посчитать один раз, и теряешь размерность.
- Брать формулу «по буквам». «В условии есть m и t, значит, Q = cmΔt» — а задача была на плавление. Сначала явление, потом формула.
- Пропускать процессы. Лёд надо сначала расплавить; тело сначала разгоняется, потом тормозит; в цепи два участка. Считай, сколько этапов.
- Не рисовать. В динамике и электричестве рисунок — половина решения.
- Не проверять размерность. 540 тонн алюминия и 130 % КПД не проходят проверку за пять секунд — если её делать.
- Писать только ответ. Ноль баллов на экзамене и непонимание на следующей теме.
Частые вопросы
Как решать задачи по физике, если не понимаешь?
Начни не с формулы, а со слов: опиши, что физически происходит в задаче («тело нагревается», «ток идёт через два резистора по очереди»). Потом найди в параграфе закон, который описывает это явление. Потом выпиши «дано» в СИ и выведи искомое в общем виде. Если застрял на этапе «какой закон» — это и есть точный вопрос для учителя или Razbery: «какая формула описывает плавление, если температура не меняется».
Зачем переводить в СИ, если ответ нужен в граммах?
Потому что справочные величины (плотность, теплоёмкость, теплота плавления) даны в СИ, и формулы с ними работают только в СИ. Считать можно в других единицах, если перевёл всё согласованно (как плотность в г/см³ в задаче 1), но это требует внимания. Проще один раз перевести в СИ, а ответ в конце перевести обратно, если просят.
Как проверить решение задачи по физике?
Три проверки: размерность (получаются ли нужные единицы при подстановке единиц в формулу), здравый смысл (может ли человек бежать 50 м/с, а деталь весить 540 тонн) и внутренняя согласованность (сумма напряжений на участках равна общему, путь через среднюю скорость совпадает с путём через формулу). Любая из них ловит большинство ошибок за полминуты.
Как оформлять задачи по физике в тетради?
Столбик «Дано» слева с переводом в СИ, под ним «Найти», справа — «Решение»: явление словами, формулы, вывод в общем виде, подстановка, ответ с единицами. Рисунок — если есть силы, лучи, схемы цепи. Это стандарт, который совпадает с критериями ОГЭ.
Что дальше
- Тепловые задачи с разбором
- Законы Ньютона: разбор задач
- Закон Ома: разбор задач
- Как понять физику
- Не понял, какой закон брать, — спроси именно про это: Razbery