Разделы школьной физики: что от чего зависит

Задача про шарик на нити в электрическом поле относится к электростатике, а решается как задача по механике. Задача про заряженную частицу в магнитном поле относится к магнитному полю, а решается через центростремительное ускорение. Колебательный контур — электромагнитный, и работает так же, как груз на пружине. Учебник делит физику на разделы, задачи делят её иначе, и ученик, который готовится по оглавлению, в какой-то момент обнаруживает, что тема, которую он «прошёл», не работает, потому что сломалась соседняя.

Основной период ЕГЭ-2027 по предварительным данным начинается в конце мая или начале июня (точные дни по предметам назовёт приказ о расписании, о нём написано в статье про даты ЕГЭ-2027). Для одиннадцатиклассника этого года школа по большинству линеек сейчас проходит электродинамику, а механика осталась позади, в десятом классе, и именно она к экзамену выветривается раньше всего.

Механика: основание, которое держит остальное

Начинается всё с кинематики: пути, скорости, ускорения и графиков движения. Она не даёт новых законов, зато даёт язык, на котором записаны все остальные задачи о движении: прочитать график, определить знак ускорения, понять, куда направлена скорость. Без неё законы Ньютона применять не к чему, потому что ускорение в них — величина, которую нужно сначала найти из условия или из графика.

Дальше механика разветвляется. Импульс — это второй закон Ньютона, записанный через время, а энергия — тот же закон, записанный через путь. Так в школе обычно не говорят, но смысл такой, и в задачах, где силы сложны или неизвестны, закон сохранения даёт ответ в обход них. Статика — динамика с нулевым ускорением плюс момент силы. Давление и сила Архимеда — те же силы, только распределённые по поверхности и по объёму.

Рушится механика в предсказуемом порядке. Первыми падают графики и знаки проекций: ученик теряет, куда направлено ускорение, и дальше ошибается в знаке всякий раз. Следом падает динамика, потому что в ней знак проекции встречается в каждой строке. Затем законы сохранения: человек не понимает, когда применим импульс, а когда энергия, и берёт не тот. Статика и давление падают последними и в стороне от остальных, их можно потерять и починить отдельно. Всё, что падает раньше, потом снова падает в электричестве и колебаниях, потому что механика возвращается в каждом следующем разделе под другим названием.

Учится механика тремя заходами, и это отдельная причина её неустойчивости. В седьмом классе проходят давление, работу и рычаг, в девятом кинематику, законы Ньютона и импульс, в десятом всё это повторяется глубже и в связке (так распределено по большинству линеек). Между заходами проходят годы, и к экзамену у ученика в голове лежат слои разной давности: седьмой класс помнится как «работа равна силе на путь», без угла, а десятый требует косинуса. Разбор такого расхождения для работы есть в статье про работу и энергию.

Молекулярная физика и термодинамика: остров

Раздел устроен как цепочка из двух звеньев. Сначала молекулярно-кинетическая теория с газовыми законами объясняют, как ведёт себя газ: он представлен множеством частиц, температура — мера их энергии, а давление, объём и температура связаны уравнением. Затем термодинамика записывает, во что превращается энергия, переданная газу. От механики ему нужна только энергия, от математики — степени десяти, моль и умение читать график. Электричество с ним не связано ни в какую сторону. Единственная нитка к механике тонкая: давление газа объясняется ударами частиц о стенку, и основное уравнение МКТ выводится из импульса и второго закона. Но в задачах пользуются готовым результатом, а вывод остаётся в учебнике.

Отсюда особое положение раздела. Ученик со слабой механикой, придя сюда, не потеряет ничего из уже накопленного, и, наоборот, провал в термодинамике не потянет за собой электричество. Раздел можно учить блоком, за один сплошной заход, и возвращать к нему на последних неделях, не боясь, что без него что-то развалится. Зато внутри цепочки провал идёт слева направо: не усвоены единицы (кельвины, моль, килопаскали) — не идут газовые законы — не читаются графики цикла — не получается КПД.

Электричество: курс начинается заново

В восьмом классе электричество уже встречалось: лампочки, ток, закон Ома. В десятом и одиннадцатом оно возвращается на другом уровне, и вместе с ним приходят понятия, которых раньше не было: заряд, напряжённость поля как вектор, потенциал, магнитная индукция. Это один из немногих разделов, в которых на середине пути приходится заново осваивать язык, и именно поэтому ученики, уверенные в механике, нередко спотыкаются здесь о слова, а не о физику. Раздел состоит из четырёх тем, и падает каждая по-своему:

• электростатика падает на потенциале и работе поля, потому что потенциал требует энергии из механики и понимания, что поле — вектор;
• постоянный ток падает на схемах, и тут почти нет физики, зато много алгебры: смешанное соединение, дроби, подстановка;
• магнитное поле падает на направлениях сил и на движении заряда по окружности, а значит, его провал нередко окажется провалом механики;
• электромагнитная индукция падает на знаке ЭДС и на правиле Ленца, где надо понять, что именно меняется — поток.

Магнитное поле требует ещё и пространственного воображения. Линии индукции входят в плоскость чертежа или выходят из неё, и значки «точка» и «крест» читаются как стрела, летящая на вас или от вас. Тот, кто не освоил это обозначение, не решит ни одной задачи на силу Ампера, как бы хорошо ни помнил формулу.

Каждая заряженная частица в поле — задача на второй закон Ньютона, и потому я бы не начинал электростатику, пока ученик не записывает его для груза на нити без подсказки. Это граница готовности, и проверяется она одной задачей.

Колебания, волны, оптика, кванты: надстройка

Эти темы падают последними, потому что в каждой из них собрано то, что было раньше. Колебания — это второй закон плюс энергия в механическом случае и электростатика с индукцией в электромагнитном. Волны и звук — колебания, которые побежали по среде. Геометрическая оптика опирается на волны и на геометрию, и отдельно на ту математику, которая нужна для рисунков (подобие треугольников). Квантовая физика и строение атома использует энергию из механики и представление о волне.

Эти темы выглядят как новый материал, а на деле показывают, насколько усвоено всё остальное. Ученик, который хорошо разобрался в колебаниях груза на пружине, находит контур почти знакомым. Ученик, у которого пружина не усвоена, видит контур как новую чужую тему. Колебания в этой группе узловые: в них сходятся механика (пружина, маятник) и электричество (контур), и если проверять готовность к надстройке по одной теме, то по ним. Эти разделы чаще всего проходят в конце, и времени на них остаётся меньше: учатся они блоком, быстро, и потому их провал нередко связан с нехваткой времени, а не знаний.

Как с этим работать при подготовке

Ошибки полезно размечать по зависимостям, а не по разделам. Если в трёх разных разделах ученик сбивается на одном и том же месте (знак проекции, перевод единиц), чинить нужно корень, а не три раздела. Такая разметка делается быстро: возьмите последние пробники и для каждой ошибки напишите, из какого раздела пришла нужная идея. Часто выясняется, что корень один, и лежит он в механике. Два потерянных балла на пробнике, линза с неверным знаком расстояния и цикл с неверным знаком работы, выглядят как две темы, а на деле это один навык — работа со знаком и направлением, и тренировать его надо в механике, на проекциях.

Карту зависимостей можно удержать одной строкой. Кинематика ведёт к динамике, динамика к законам сохранения, и отсюда идут две ветви: колебания, волны и электричество, которые держатся на силах и энергии вместе, и молекулярная физика, которой нужна одна энергия. Оптика растёт из волн, квантовая физика из энергии и волн. Чем левее сломалось, тем больше последствий справа.

Порядок изучения, который из этого следует, подробно разобран в статье план подготовки к ЕГЭ по физике, а карта структуры самой работы дана в статье структура ЕГЭ по физике. Про то, как отвечать на задания со свободным ответом, написано в статье что входит во вторую часть ЕГЭ по физике и химии. Если физика у ребёнка только начинается, поможет статья про физику в седьмом и восьмом классах, а как выбирать репетитора под сложившуюся картину — статья как выбрать репетитора для подготовки к ЕГЭ.

Темы по разделам одним списком:

• механика: кинематика, законы Ньютона, импульс, работа и энергия, статика, давление и Архимед;
• молекулярная физика: МКТ, газовые законы, термодинамика;
• электродинамика: электростатика, постоянный ток, магнитное поле, индукция;
• колебания и волны: колебания, волны и звук;
• оптика и кванты: оптика, квантовая физика.

Найти репетитора по физике:

• репетиторы по физике
• репетиторы по физике для подготовки к ЕГЭ
• репетиторы по физике для подготовки к ОГЭ
• репетиторы для 10–11 класса

Вопросы и ответы

С какого раздела начинать, если времени мало? С механики, и в ней с кинематики и законов Ньютона.

Можно ли пропустить термодинамику? Отложить можно, вычеркнуть нельзя: сколько заданий демоверсии приходится на раздел, сверьте по демоверсии своего года. Раздел самостоятельный, он ничего не тянет за собой и хорошо учится блоком, поэтому его удобно оставить на последние недели. Пропуск имеет смысл только тогда, когда до экзамена остаётся очень мало времени, и решать это лучше вместе с репетитором, по результатам пробника.

Школа идёт в другом порядке. Что делать? Учить параллельно, не переставляя школу. Контрольную по текущей теме можно подготовить отдельно и быстро, а план подготовки к экзамену вести по зависимостям. Школьный график вам ничего не должен, и репетитор, который строит занятия строго по нему, чаще всего тратит осень на повтор того, что вы уже умеете.

Как понять, что корень ошибок лежит в механике, а не в математике? Развести ошибки на две полки: в одну идут задачи, где закон не назван или применён не тот, в другую — где закон записан верно, а ответ испорчен вычислением. Если первая полка заполняется на задачах разных разделов одним и тем же законом, корень в физике; если вторая, то в алгебре. Способ описан в плане подготовки к ЕГЭ по физике.

Зачем возвращаться к седьмому и восьмому классам? Потому что там лежит то, что в старших классах считается известным: давление, простые механизмы, закон Ома, плавление и испарение. Дырка в этих темах не заметна сразу: она проявляется там, где от ученика ждут быстрого решения, и стоит ему потери времени, а затем и ответа.