Теория:
Характеристика задания
1. Какой тип ответа: расчёт физической величины.
2. Что проверяет задание: сформированность умения правильно вычислять значение величины при анализе явлений с использованием законов и формул.
3. Какие разделы физики определяют содержание задания: механические явления.
4. Какой уровень сложности задания: базовый.
5. Как оценивается задание:
- \(1\) балл — ответ записан в той форме, которая указана в инструкции по выполнению задания, и полностью совпадает с эталоном ответа;
- \(0\) баллов — выставляется во всех других случаях.
6. Какова форма ответа: запиши в бланк ответов № \(1\) целое число или конечную десятичную дробь с учётом
указанных в ответе единиц измерения (без пробелов, запятых и других дополнительных символов; каждая цифра в отдельной клеточке).
Пример:
определи значение кинетической энергии тела массой \(5\) кг, движущегося вдоль прямой линии по закону \(x(t)=2-4·(t-2)\) (м).
Как решить задание из примера?
| Дано | Решение |
\(m\) \(=\) \(5\) кг; \(x(t)=2-4·(t-2)\) (м) | 1. Физическая модель задачи: - равномерное движение тела (скорость тела является постоянной величиной). 2. Физические законы: - уравнение равномерного движения тела: \(x(t)=x_0+v_x·(t-t_0),\) (\(1\)) где \(x_0\) — координата тела в момент времени \(t_0\) (начальная координата), \(v_x\) — проекция скорости тела на ось \(Ox\); - кинетическая энергия тела: \(E_к=\frac{mv^2}{2},\) (\(2\)) где \(v\) — модуль скорости (для одномерного случая \(v=|v_x|\)). 3. Математическое решение задачи: - сравним уравнение движения тела, заданное в условии задания, с формулой (\(1\)): \(x_0=2\) м, \(t_0=2\) с, или, используя математическую запись функциональной зависимости \(x(t)\): \(x_0(t_0=2 \ с)=2\) м, \(v_x=-4\) м/с, или, используя математическую запись функциональной зависимости \(v_x(t)\): \(v_x(t)=-4\) м/с, т. е. значение проекции (или модуля скорости) является постоянной величиной (\(const\)) для любого момента времени \(t\); \(v=4\) м/с; (\(3\)) - проверяем размерность формулы (\(2\)): \([E_к]=\frac{кг·м²}{с²}=Н·м=Дж;\) - проводим вычисления, подставляя формулу (\(3\)) в (\(2\)): \(E_к=\frac{5·4^2}{2}=40\) Дж. Примечание: в задании присутствуют лишние физические величины (\(x_0\), \(t_0\)) |
| Найти: \(E_к\) | Правильный ответ: \(40\) Дж |
Обрати внимание!
Решение расчётных физических задач оформляется в следующей последовательности.
- Физическая модель задачи, которая описывает явление согласно условию задания (это позволяет во втором пункте соотнести конкретное физическое явление с физическими законами (закономерностями), которые его объясняют).
- Физические законы (запись функциональных зависимостей между физическими величинами, которые представляют собой физические характеристики физического явления).
- Математическое решение задачи (в данном пункте проводятся математические процедуры (решение линейных и нелинейных уравнений, нахождение неизвестного множителя из пропорции и др.) с формулами из второго пункта). В данном пункте также проводится проверка размерности конечной формулы, по которой вычисляется искомая физическая величина, где данная процедура позволяет: а) доказать правильность выведенной формулы по соответствию её единицам измерения искомой физической величины; б) запомнить формулы не в формате «зубрёжки», а применяя каждый раз к решению разных физических задач.
Типичные ошибки
- Неразличение векторных и скалярных физических величин: в нашем примере используются две скалярные физические величины, которые связаны с одной векторной величиной — вектором скорости \(\vec{v}\) (в формуле (\(1\)) — проекция скорости \(v_x\), в формуле (\(2\)) — модуль скорости \(v\)). Кинетическая энергия, так же как и любая другая энергия, является скалярной величиной.
- Подстановка числовых значений физических величин в векторные уравнения: правильным решением является их подстановка в скалярные уравнения, которые получаются проецированием векторных физических законов на оси \(Ox\) и \(Oy\).