&quot;План-схема обоснования к задачам ЕГЭ по физике

Раздел физики «Механика» в школьной программе включает следующие подразделы: статика, кинематика и динамика. Каждый из них содержит разные по сложности задачи, которые в достаточно большом количестве введены в задания ЕГЭ по предмету «Физика».

Одна из задач повышенного уровня сложности – это задача с обоснованием использования тех или иных законов, понятий и формул в решении. Обоснование это достаточно сложный и трудоемкий процесс, требующий обширных знаний по дисциплине и высокого уровня их применения.

Алгоритм решения каждый для себя выбирает сам, с его точки зрения оптимальный. Но все-равно есть определенные моменты, которые являются общими и необходимыми.

В данной статье дано описание основных этапов обоснования в зависимости от условия задачи и алгоритм возможного решения.

Общий алгоритм может быть таким.

Всегда нужно начинать с внимательного чтения условия задачи, разбора заданных физических величин и осмысления всех понятий и законов, которые в ходе решения могут возникнуть, и, возможно, записать все это на черновике. Далее, также на черновике, написать «Дано» и по необходимости ввести единицы СИ. Отметить, что ищется в задаче. После этого выполнить рисунок со всеми векторами и обозначениями. Можно записать все нужные формулы и посчитать с получением конечного ответа. Убедившись в правильности результата, приступить к обоснованию задачи.

Обоснование строится в зависимости от условия задачи, поэтому приведенные ниже пункты используются в конкретном случае не все сразу. Но данные пункты лучше выучить наизусть и тренироваться в их применении.

Подчеркнутые предложения и словосочетания представляют собой примеры записи фраз в обосновании.

Обоснование.

1. Задачи по механике решаются относительно какой-либо системы отсчета. Поэтому в этой задачи тоже нужно ее ввести, а именно инерциальную систему отсчета – ИСО.

Например, в самом начале обоснования записать следующее: «Рассмотрим задачу относительно Земли. Будем считать эту систему отсчета инерциальной».

Вместо слова «задачу» можно записать «движение» или «равновесие тел» в зависимости от условия.

2. В механике введены модели тел:

- модель материальной точки (размерами тела можно пренебречь по условию задачи);

- модель абсолютно твердого тела (форма, размеры и расстояния между двумя точками абсолютно твердого тела или между телами остаются неизменными).

Поэтому нужно написать в зависимости от условия задачи либо для материальной точки, либо для абсолютно твердого тела следующие слова:

- «Тело (такое-то) можно считать материальной точкой, так как в данных условиях задачи его размер много меньше, чем расстояние или размер (такой-то)»;

- «Тело (такое-то) или тела (такие-то) будем считать абсолютно твердыми телами. В таком случае, форма, размеры и расстояния между двумя любыми точками тела или тел остаются неизменными». Нужно написать либо про тело, либо про тела, в зависимости от условия.

3. В задаче твердое тело может участвовать одновременно в поступательном и вращательном движениях, поэтому, если нужно, то написать следующее:

- «Движение твердого тела может быть описано суперпозицией поступательного и вращательного движений».

4. При рассмотрении условия задачи было определено, что будут использоваться законы Ньютона, поэтому нужно записать: «Для тел, принятых за материальные точки в ИСО, в задаче применяется II или III закон Ньютона». Понятно, что наименование законы выбирается.

А далее расписать следующее:

- для II закона Ньютона перечислить силы, которые действуют на тело;

- для III закона Ньютона указать силы взаимодействия между телами. Например, «Сила с которой тело действует на опору (вес тела), с той же силой опора действует на тело (сила реакции опоры). Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению по III з-ну Ньютона».

5. Если определено, что задача на статику или равновесие твердого тела, то нужно написать условия равновесия.

Например, «Для того чтобы тело (такое-то) находилось в равновесии, должно выполняться два условия:

1. Векторная сумма всех сил, приложенных к телу, равна 0;

2. Сумма моментов всех сил, приложенных к телу относительно оси вращения, равна 0».

Далее нужно сказать об оси вращения: «Для удобства в качестве оси, относительно которой будем считать сумму моментов сил, выберем ось, проходящую перпендикулярно плоскости рисунка через точку О».

Также нужно рассказать о направлениях и точках приложения всех сил и объяснить плечи этих сил (на рисунке все это должно быть указано).

6. По условию задачи нужно использовать закон сохранения импульса (ЗСИ), поэтому здесь включается объяснение его применения, прежде всего, описываются тела этой системы и объясняется ее замкнутость.

Например, «Тела (такие-то) образуют замкнутую систему материальных точек. Суммарный импульс такой системы согласно ЗСИ обязан сохраняться».

Если дан удар или взрыв, то поясняется «Удар – это быстрое взаимодействие, поэтому и изменением импульса в процессе взаимодействия можно пренебречь».

Если «внешние силы не равны 0 (система незамкнута), но выбрано направление (какое), на которое проекция суммы внешних сил равно 0, тогда выполняется закон сохранения проекции импульса на это направление».

Если дано упругое взаимодействие тел: «При упругом столкновении сохраняется суммарный импульс тел и их механическая энергия».

Если дано неупругое взаимодействие тел: «При неупругом ударе выполняется ЗСИ, а суммарная механическая энергия уменьшается и частично переходит в тепло (во внутреннюю энергию)».

Если тело висит на нити, и в него попадает пуля, то нужно написать, что «При таком неупругом ударе за время взаимодействия нить не успевает заметно отклониться от вертикали, поэтому проекция силы натяжения на горизонтальную ось ОХ равна нулю».

Если взаимодействие происходит на шероховатой поверхности, то нужно написать: «Удар происходит очень быстро, импульсы тел (таких-то) меняются на конечную величину, значит силы взаимодействия между телами очень большие, поэтому по сравнению с ними действием силы трения можно пренебречь».

7. По условию задачи нужно использовать закон сохранения энергии (ЗСЭ). Здесь обязательно нужно записать: «Система тел (каких) замкнутая, в которой действуют только консервативные силы, а непотенциальные силы, действующие в системе, не совершают работу. Механическая энергия такой системы сохраняется».

А далее перечислить все эти силы.

Если есть силы натяжения нити и силы реакции опоры, то нужно написать, что они в каждый момент времени перпендикулярны скорости тела, и работа этих сил равна нулю.

Если дано упругое взаимодействие тел: «При упругом столкновении сохраняется суммарный импульс тел и их механическая энергия».

Если дано неупругое взаимодействие тел: «При неупругом ударе выполняется ЗСИ, а суммарная механическая энергия уменьшается и частично переходит в тепло (во внутреннюю энергию)».

ЗСИ и ЗСЭ часто используются вместе в решении задачи, поэтому многие фразы пунктов 6 и 7 повторяются, и их можно записывать один раз.

8. Согласно условию задачи движение осуществляется в помощью блока.

Здесь о подвижном блоке нужно сказать: «Блок дан идеальный, нить невесома и нерастяжима, трение отсутствует. Поэтому модули ускорений подвижного блока и тела (такого-то) при их прямолинейном поступательном движении отличаются в 2 раза».

Если даны тела, скрепленные нитью через неподвижный блок, то нужно написать: ««Блок дан идеальный, нить невесома и нерастяжима, трение отсутствует. Поэтому модули ускорений тел, связанных нитью, при их прямолинейном поступательном движении равны. Силы натяжения нитей равны по модулю».

9. Из условия задачи могут возникать некоторые моменты в решении, которые тоже нужно отмечать в обосновании.

Например. «Так как дана гладкая поверхность, то отсутствует сила трения».

Например. Тело падает на поверхность под углом а и абсолютно упруго отлетает от нее. Здесь нужно доказать, что угол падения равен углу отражения: «При абсолютно упругом ударе механическая энергия сохраняется, сила трения равна 0, а направление силы реакции опоры во время удара перпендикулярна поверхности. Время удара мало, сила реакции опоры на много больше силы тяжести тела. Изменение импульса происходит только за счет силы реакции опоры. Совместим с ней ось ОУ, а ось ОХ с поверхностью. В этом случае проекции на ось ОХ скоростей до удара и после равны. Из закона сохранения механической энергии при абсолютно упругом ударе следует, что модули скоростей тоже равны, а, значит, проекции на ось ОУ скоростей до и после удара будут тоже равны. Если равны скорости и их проекции, то равны и углы падения и отражения». Можно продемонстрировать рисунок для этого объяснения.

После обоснования пишится «Решение», где показываются и поясняются формулы, вычисления и дается ответ.

Не забыли, что все сложные задачи сначала решаются на черновике, а потом аккуратно переносятся на чистовик. Перед переносом лучше зачеркнуть не нужные или не правильные записи, что бы случайно их не переписать.

Желаю Вам успехов в учебе и сдачи экзамена по физике!