Повторение и подготовка к ОГЭ (физика)

Определение

Этот раздел — итоговое повторение всего курса физики 9 класса для подготовки к ОГЭ. Он охватывает все 14 тем кодификатора: кинематику, динамику, законы сохранения (импульс и энергия), механические колебания и волны, электромагнетизм, атомную и ядерную физику, а также космологию. Каждая тема содержит ключевые формулы, примеры решения задач и разбор типичных ошибок.

1. Кинематика (тема 1)

Ключевые понятия: ускорение, равноускоренное движение, скорость, перемещение.

$a = \frac{v - v_0}{t}, \quad v = v_0 + at, \quad S = v_0t + \frac{at^2}{2}, \quad v^2 - v_0^2 = 2aS$

ФГОС 1.1–1.3: механическое движение, равномерное и равноускоренное движение, относительность движения.

Пример 1. Автомобиль разгоняется с места до 72 км/ч за 10 с. Найти ускорение и пройденный путь.

Дано: $v_0 = 0$, $v = 72$ км/ч $= 20$ м/с, $t = 10$ с

Формула: $a = \dfrac{v - v_0}{t}$, $S = \dfrac{v^2 - v_0^2}{2a}$

Подстановка: $a = \dfrac{20 - 0}{10} = 2$ м/с²

Подстановка: $S = \dfrac{20^2 - 0}{2 \cdot 2} = \dfrac{400}{4} = 100$ м

Ответ: $a = 2$ м/с², $S = 100$ м.

2. Динамика (темы 2–3)

Ключевые понятия: законы Ньютона, сила, масса, гравитация, центростремительное ускорение.

$F = ma, \quad F = G\frac{m_1 m_2}{R^2}, \quad g = G\frac{M}{R^2}, \quad a_{\text{ц}} = \frac{v^2}{R}$

ФГОС 1.4–1.7: инерция, I–III законы Ньютона, свободное падение, закон всемирного тяготения, движение по окружности.

Пример 2. Тело массой 2 кг движется по окружности радиусом 0,5 м со скоростью 3 м/с. Найти центростремительную силу.

Дано: $m = 2$ кг, $R = 0{,}5$ м, $v = 3$ м/с

Формула: $F_{\text{ц}} = m \cdot \dfrac{v^2}{R}$

Подстановка: $F_{\text{ц}} = 2 \cdot \dfrac{3^2}{0{,}5} = 2 \cdot \dfrac{9}{0{,}5} = 2 \cdot 18 = 36$ Н

Ответ: $F_{\text{ц}} = 36$ Н.

3. Импульс и энергия (темы 4–5)

Ключевые понятия: импульс, закон сохранения импульса, кинетическая и потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии.

$p = mv, \quad m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 u_1 + m_2 u_2, \quad E_k = \frac{mv^2}{2}, \quad E_p = mgh, \quad E_{\text{полн}} = E_k + E_p$

ФГОС 1.8–1.10: импульс, ЗСИ, механическая работа, мощность, кинетическая и потенциальная энергия, ЗСЭ.

Пример 3. Мяч массой 0,4 кг брошен вертикально вверх со скоростью 15 м/с. Найти его потенциальную энергию в верхней точке.

Дано: $m = 0{,}4$ кг, $v_0 = 15$ м/с, $g = 10$ Н/кг

Формула: $E_p = mgh$, $h = \dfrac{v_0^2}{2g}$ (из ЗСЭ: $\frac{mv_0^2}{2} = mgh$)

Подстановка: $h = \dfrac{15^2}{2 \cdot 10} = \dfrac{225}{20} = 11{,}25$ м

Подстановка: $E_p = 0{,}4 \cdot 10 \cdot 11{,}25 = 45$ Дж

Ответ: $E_p = 45$ Дж.

4. Колебания и волны (темы 6–7)

Ключевые понятия: период, частота, длина волны, скорость волны, математический маятник.

$T = \frac{t}{N}, \quad \nu = \frac{1}{T}, \quad \lambda = vT, \quad T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$

ФГОС 1.11–1.12: механические колебания, волны, звук.

Пример 4. Волна распространяется со скоростью 340 м/с. Частота колебаний 170 Гц. Найти длину волны.

Дано: $v = 340$ м/с, $\nu = 170$ Гц

Формула: $\lambda = \dfrac{v}{\nu}$

Подстановка: $\lambda = \dfrac{340}{170} = 2$ м

Ответ: $\lambda = 2$ м.

5. Электромагнетизм (темы 8–9)

Ключевые понятия: магнитное поле, сила Лоренца, магнитный поток, электромагнитная индукция, электромагнитные волны.

$\Phi = BS\cos\alpha, \quad \varepsilon_i = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}, \quad c = \lambda\nu, \quad E = h\nu$

ФГОС 1.13–1.16: магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные волны, шкала ЭМВ.

Пример 5. Магнитный поток через контур равномерно уменьшается с 0,8 Вб до 0,2 Вб за 0,1 с. Найти ЭДС индукции.

Дано: $\Phi_1 = 0{,}8$ Вб, $\Phi_2 = 0{,}2$ Вб, $\Delta t = 0{,}1$ с

Формула: $\varepsilon_i = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t} = -\dfrac{\Phi_2 - \Phi_1}{\Delta t}$

Подстановка: $\varepsilon_i = -\dfrac{0{,}2 - 0{,}8}{0{,}1} = -\dfrac{-0{,}6}{0{,}1} = 6$ В

Ответ: $\varepsilon_i = 6$ В.

6. Атомная и ядерная физика (темы 10–13)

Ключевые понятия: радиоактивность, α/β/γ-распад, дефект массы, энергия связи, цепная реакция, элементарные частицы.

$E = mc^2, \quad \Delta m = Z m_p + N m_n - m_{\text{ядра}}, \quad E_{\text{св}} = \Delta m \cdot c^2$

ФГОС 1.17–1.24: строение атома, радиоактивность, ядерные реакции, деление ядер, элементарные частицы.

Пример 6. Дефект массы ядра гелия равен $5 \times 10^{-29}$ кг. Найти энергию связи ядра.

Дано: $\Delta m = 5 \times 10^{-29}$ кг, $c = 3 \times 10^8$ м/с

Формула: $E_{\text{св}} = \Delta m \cdot c^2$

Подстановка: $E_{\text{св}} = 5 \times 10^{-29} \cdot (3 \times 10^8)^2 = 5 \times 10^{-29} \cdot 9 \times 10^{16} = 4{,}5 \times 10^{-12}$ Дж

Ответ: $E_{\text{св}} = 4{,}5 \times 10^{-12}$ Дж $\approx 28$ МэВ.

7. Космология (тема 14)

Ключевые понятия: Солнечная система, галактики, закон Хаббла, Большой взрыв.

$v = H_0 r, \quad H_0 \approx 70\ \text{км/(с·Мпк)}$

ФГОС 1.25: строение и эволюция Вселенной.

Пример 7. Галактика находится на расстоянии 50 Мпк. С какой скоростью она удаляется?

Дано: $r = 50$ Мпк, $H_0 = 70$ км/(с·Мпк)

Формула: $v = H_0 \cdot r$

Подстановка: $v = 70 \cdot 50 = 3500$ км/с

Ответ: $v = 3500$ км/с.

Пример

Синтез: кинематика + энергия. Мяч массой 200 г брошен вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с. Найти: (а) максимальную высоту подъёма; (б) потенциальную энергию мяча на высоте 10 м; (в) скорость мяча на этой высоте.

Дано: $m = 0{,}2$ кг, $v_0 = 20$ м/с, $g = 10$ Н/кг, $h_1 = 10$ м

Формула (а): $h_{\max} = \dfrac{v_0^2}{2g}$ (из ЗСЭ: $\frac{mv_0^2}{2} = mgh$)

Подстановка (а): $h_{\max} = \dfrac{20^2}{2 \cdot 10} = \dfrac{400}{20} = 20$ м

Ответ (а): $h_{\max} = 20$ м.

Формула (б): $E_p = mgh_1$

Подстановка (б): $E_p = 0{,}2 \cdot 10 \cdot 10 = 20$ Дж

Ответ (б): $E_p = 20$ Дж.

Формула (в): $\dfrac{mv_0^2}{2} = \dfrac{mv^2}{2} + mgh_1 \;\Rightarrow\; v = \sqrt{v_0^2 - 2gh_1}$

Подстановка (в): $v = \sqrt{20^2 - 2 \cdot 10 \cdot 10} = \sqrt{400 - 200} = \sqrt{200} \approx 14{,}1$ м/с

Ответ (в): $v \approx 14{,}1$ м/с.

Важно!

📌 ОГЭ-формат: В первой части — 18 заданий с кратким ответом (число или последовательность цифр). Во второй части — 6 заданий с развёрнутым ответом (расчётные задачи, качественные вопросы, лабораторная работа).

⚠️ Типичные ошибки на ОГЭ: (1) Не переводить км/ч в м/с (делить на 3,6). (2) Путать массу и вес. (3) Забывать про направление силы в III законе Ньютона. (4) Не проверять единицы измерения в ответе. (5) В задачах на КПД путать полезную и полную работу.

⚠️ В задачах на ядерные реакции всегда проверяй сохранение массового числа A и заряда Z. Это самый частый тип заданий по ядерной физике на ОГЭ.