Физическое знание – конкретно-научное. Это – результат познания окружающей природы, и описывается этот результат на определённом языке. Каков он?

Как и при изучении любого языка, нужно знать алфавит и определённые правила, в соответствии с которыми говорят и пишут на этом языке.

Алфавитом в языке физической науки являются физические понятия (вещество, температура, работа, энергия, масса, электрический заряд, ток и др.), а правила задаются физическими формулами. (Формула – от латинского formula – форма, определённое правило, образ, вид).  Школьный курс физики содержит свыше сотни формул. Запоминание и понимание физических понятий, формул требует большого напряжения умственных сил, затрат значительного времени.

Формулы в физике необходимы для  описания закономерностей материального мира. Естественным языком описывать большинство математических выкладок громоздко, а формулы позволяют делать такие описания гораздо более лаконичными. .Формулы показывают, от чего и как зависит выраженная в формуле величина. При решении задач знание формул и умение применять их на практике  является одним из важных условий изучения того, или иного раздела физики. Кроме того, сопоставление физической формулы с математической позволяет определить вид функциональной зависимости, а следовательно, выяснить, какие величины постоянны, а какие и как изменяются. Физика - это математическая модель реальности.

Шпаргалки по физике за 7 класс

В 7 классе на уроках физики проходят не слишком много формул, но все они очень важные. Роль шпаргалок по физике, в которых пишутся формулы, заключается в том, что они помогают повторить и закрепить материал. Перед контрольной нужно внимательно прочесть параграф, выделить важную информацию и тезисно обозначить ее в шпаргалке. Перед уроком достаточно прочесть её и освежить все формулы в памяти.

Написание шпаргалок помогает улучшить почерк, сделать его более аккуратным и разборчивым. В стрессовой ситуации шпаргалка помогает за несколько секунд восстановить в памяти нужную информацию, сложные определения или формулы.

Важно помнить, что пользу приносят только самостоятельно изготовленные шпаргалки. Вы знаете, что изучая явления природы с помощью наблюдений и экспериментов, физики подвергают их анализу и описанию устанавливают при этом определенные закономерности и законы. Для количественной оценки изучаемых явлений и объектов вводят особые числовые характеристики меры их свойств – физические величины.

Небольшая табличка, в которой перечислены основные формулы за 7 класс — это очень удобный инструмент для заучивания материала. Наибольшую пользу она приносит, если формулы не распечатывать на принтере, а записать от руки.

Таких самодельных шпаргалок с формулами по физике для повторения материала 7 класса следует сделать несколько, так как при записывании формул информация быстрее и прочнее запоминается.

Измерение физических величин

Физика изучает огромное количество разных объектов и явлений. Придание числовых значений разнообразным физическим величинам помогает не только глубже понять природу, но и использовать формулу на практике. Физическая величина — это количественная характеристика объекта или явления в физике, либо результат измерения.

Измерить физическую величину — значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.

Например, измерить массу крупы — значит сравнить её с другой массой, которая принята за единицу массы, например, с килограммом. Измерить пройденное расстояние — значит сравнить с метром или километром.

Чтобы измерить физическую величину, нам нужны единицы измерения. К базовым относятся единицы измерения длины, времени, массы, температуры и ряд других.

Для измерения каждой физической величины используются стандартизованные единицы. Например, длина выражается в метрах, время — в секундах, масса — в килограммах. Основной системой измерения в мире является международная система единиц СИ. Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

Измерительные приборы бывают цифровые и шкальные. В цифровых приборах, например электронных часах, термометре, счётчике электроэнергии, результат измерений представлен цифрами.

Линейка, стрелочные часы, термометр бытовой, весы, транспортир — это шкальные приборы. Они имеют шкалу, с помощью которой определяется результат измерения. Измерительная шкала — линейка или таблица с делениями. Каждое деление соответствует некоторому значению измеряемой величины. Для измерения различных величин используются соответствующие приборы. Многие из них (например, линейки, весы) имеют шкалы с нанесенными делениями. Чтобы определить цену деления, надо вычислить разность между двумя ближайшими делениями, для которых указаны числовые значения, и разделить эту разность на увеличенное на единицу количество делений, заключенных между ними. Цена деления — значение наименьшего деления (интервала между двумя ближайшими штрихами) шкалы измерительного прибора, выраженное в единицах измеряемой величины.

Пусть у нас есть линейка с указанными значениями 0; 1 см; 2 см и т. д. Между каждыми из них находится по 9 делений. Вычислим цену деления:

ЦД = (2 – 1) / (9 + 1)

ЦД = 0,1 см.

Получаем, что цена одного деления нашей линейки равна 0,1 сантиметра или 1 миллиметр.

Виды измерения физических величин, условия

Согласно Рекомендациям по межгосударственной стандартизации, измерения бывают следующих видов:

• прямые — непосредственное получение значения искомой величины;
• косвенные — определение значения искомой величины на основании результатов прямых измерений других величин;
• совместные — одновременное получение значений разных величин для выявления зависимости между ними;
• совокупные — одновременное получение значений разных величин для подстановки в систему уравнений и вычисления таким образом искомой величины;
• равноточные — измерения одной величины, проведенные в одинаковых условиях одинаково точными приборами одинаково тщательно;
• неравноточные — измерения одной величины, проведенные приборами с разной точностью и (или) в разных условиях;
• однократные — измерения, проведенные один раз;
• многократные — измерения одной и той же величины, проведенные друг за другом;
• статические — измерения величины, которую по условиям измерительной задачи считают неизменной;
• динамические — измерения величины, меняющейся в процессе измерений;
• абсолютные — измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант;
• относительные — измерения соотношений между искомой величиной и одноименной, принимаемой за единицу, или изменения этих соотношений.

Погрешности, как проводить с учетом ошибок

Абсолютно точные измерения невозможны хотя бы потому, что измеряемые величины, да и сами эталоны единиц измерения, не имеют абсолютно точных значений. Например, масса любого тела меняется из-за испарения его собственных молекул и поглощения молекул окружающего газа. Однако в большинстве случаев точности аппаратуры не хватает, чтобы заметить эти изменения.

Для характеристики каждого конкретного измерения используют его абсолютную погрешность, т.е. модуль разности между точным значением величины и ее значением, полученным в результате измерения. Истинное значение величины узнать нельзя, но с помощью серии измерений и обработки их результатов можно найти ее приблизительное значение и оценить возможное отклонение от него измеренной величины. В этом и заключается смысл обработки результатов эксперимента.

Чтобы понимать, насколько велики ошибки по сравнению с самой измеряемой величиной, вводят относительную погрешность измерения:

Часть погрешностей связана с приборами, часть — с наблюдателем, часть — с методами обработки и расчета. Приборная погрешность проявляется из-за несовершенства измерительной аппаратуры, например, из-за большой силы трения, действующей на стрелку прибора.

Есть погрешности и у цифровых измерительных приборов, поскольку аналого-цифровые преобразователи в принципе имеют ограниченное разрешение, что приводит к нелинейности и ошибкам квантования.

Примечание 3

Для повышения точности считывания придуманы различные приспособления, однако учет погрешности, значительно меньшей, чем приборная, не имеет смысла.

В процессе измерений человек привносит субъективные погрешности. Например, точность измерения секундомером ограничена временем реакции, равным 0,1–0,2 с.

Косвенные измерения требуют расчетов, а значит, появляется погрешность вычислений, ведь при любом вычислении приходится округлять результат: даже самый точный калькулятор вместо точного значения 2/3 использует десятичную дробь конечной длины: 0,66666667. Так как расчеты ведутся по формулам, созданным на основе определенной модели явления, то может обнаружиться и погрешность метода, она же методическая погрешность. Если раз за разом измерять ускорение свободного падения, увеличивая высоту, с которой тело отправляют в полет, то рано или поздно станет заметным влияние сопротивления воздуха.

Результат измерения, как правило, число не целое, а дробное. Измеряемая величина не дискретная, а непрерывная. Повторение чисел в результатах измерений случается редко, и поэтому вероятность повтора какого-то конкретного числа крайне низка и уменьшается при росте выборки.

Международная система единиц физических величин СИ, или SI, принята 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году. В ней семь основных единиц:

1. Единица времени — секунда.
2. Единица длины — метр.
3. Единица массы — килограмм.
4. Единица силы тока — ампер.
5. Единица температуры — кельвин.
6. Единица количества вещества — моль.
7. Единица силы света — кандела.

Все эти единицы имеют собственную размерность — это значит, что ни одну нельзя вывести из других.

Как при определении метра, так и при определении ампера, численные коэффициенты введены для того, чтобы максимально приблизить применяемые в СИ единицы к широко используемым в практике. Предлагалось также изменить единицы времени, сделав в часе 100 минут, в минуте — 100 секунд и т. д. Но в таком случае пришлось бы переделать все часы в мире.

Механическое движение: формулы за 7 класс

Соотношения, характеризующие движение, необходимо знать каждому. В физике за 7 класс изучают самые простые варианты. В старших классах они усложняются.

Под движением понимается изменение положения объекта относительно других объектов. Одной из ключевых характеристик, описывающих движение, является скорость, показывающая, как быстро двигается объект.

В физике за 7 кл. скорость определяют как отношение длины пройденного пути ко времени, за которое этот путь был пройден.

v = S / t

Зная скорость и время движения, можно найти длину пройденного пути:

S = v • t

Если известен путь (длина траектории) и скорость, то можно найти время:

t = S / v

Под средней скоростью понимается отношение длины всего пройденного пути ко всему затраченному времени. То есть, если объект двигался со скоростью v₁ в течение времени t₁, а затем со скоростью v₂ в течение времени t₂, то средняя скорость его движения будет рассчитываться следующим образом:

V_ср = (v₁•t₁ + v₂•t₂) / (t₁ + t₂)

Сила тяжести, вес, масса, плотность

Под силой тяжести понимается сила, с которой планета (например, Земля) притягивает к себе объекты.

Сила тяжести для Земли рассчитывается по формуле:

F_т = m•g, где

• m — масса тела;
• g — ускорение свободного падения.

При свободном падении в вакууме все тела двигаются с одинаковым ускорением.

На поверхности Земли на экваторе g = 9,78 м/с², на полюсах g = 9,82 м/с². При решении школьных и многих практических задач принимается «нормальное» значение g = 9,8 м/с². При решении задач на ЕГЭ для упрощения расчетов разрешается пользоваться округленным значением g = 10 м/с².

Вес тела — это сила, с которой оно действует на опору (или другое крепление). Например, если тело свободно лежит на поверхности Земли (на столе, весах и т.д.), то его вес рассчитывается по формуле:

Р = m•g

Важно: вес в физике измеряется не в килограммах, а в ньютонах!

Масса — это величина, определяющая гравитационные и инерционные свойства тел. Измеряется она в килограммах.

Плотность — это отношение массы тела к его объему. Обозначается греческой буквой «ро»:

ρ = m / V

Механический рычаг, момент силы

Рычаг устроен чрезвычайно просто: это балка, закрепленная на точке опоры, вокруг которой она может вращаться. Его назначение — создавать разные усилия в зависимости от длины плеча. Это становится возможным благодаря такому понятию, как момент силы.

Самая простая формула момента, которую изучает 7 класс, выглядит следующим образом:

М = F • l, где

• F — приложенная сила;
• l — длина плеча.

Уравнение равновесия рычага:

Рычаг будет находиться в равновесии, если равны не силы, приложенные к его концам, а моменты этих сил.

Запишем условия равновесия:

F₁ • l₁ = F₂ • l₂

Или:

F₁ / F₂ = l₂ / l₁

Давление, сила давления

Давление — это величина, характеризующая интенсивность воздействия силы на поверхность. Численно она равна отношению приложенной силы в площади поверхности, на которую она действует:

Р = F / S

Давление измеряется в паскалях:

1 Па = 1 Н / м²

Под силой давления понимается сила, которая действует перпендикулярно поверхности. Эта сила связана с давлением следующей формулой:

F = p • S

Сила давления измеряется в ньютонах.

Давление газов и жидкостей

Погружаясь в толщу жидкости, тело испытывает давление, которое растет с глубиной. Формула давления имеет следующий вид:

P = ρ • g • h, где

• ρ — плотность жидкости;
• g — ускорение свободного падения;
• h — глубина погружения (высота столба жидкости над телом).

Сообщающиеся сосуды

Сообщающимися называются сосуды, соединенные друг с другом таким образом, что жидкость может перетекать из одного в другой. Один из основных законов гидростатики — закон сообщающихся сосудов — гласит, что уровень жидкости в таких сосудах будет одинаков.

Два цилиндрических сообщающихся сосуда разного диаметра и соединенные перемычкой представляют собой гидравлический пресс. Для него справедливо соотношение:

F₁ / F₂ = S₁ / S₂

То есть мы получаем выигрыш в силу во столько раз, во сколько площадь одного поршня больше другого:

F₁ = F₂ • S₁ / S₂

Закон Архимеда

Также называется законом гидростатики. Формулируется следующим образом: на тело, погруженное в жидкость (или газ) действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа), вытесненного этим телом.

Эта выталкивающая сила называется силой Архимеда (F_A). Заметьте, что в невесомости F_A не действует.

Сила Архимеда зависит от плотности жидкости или газа (ρ), объема тела (V) и ускорения свободного падения (g):

F_A = ρ • g • V

Если сила Архимеда оказывается равной силе тяжести, то тело будет плавать на поверхности жидкости.

Работа, энергия, мощность

Механическая работа определяется как произведение приложенной силы на перемещение тела, которое возникло под ее действием:

A = F • S

Из этого соотношения следует, что если перемещения не было, то работа равна нулю.

Работа, как и энергия, измеряется в джоулях. Обе величины тесно связаны друг с другом. Энергию можно определять как способность тела совершать работу.

Энергия бывает разных видов:

Потенциальная энергия появляется при взаимодействии тел друг с другом. Для тела массой m, находящегося на высоте h над поверхностью земли потенциальная энергия рассчитывается следующим образом:

Е_п = m • g • h,

где g — ускорение свободного падения.

Кинетическая энергия — это мера движения тел. Она определяется массой тела (m) и его скоростью (v):

E_k = (m • v²) / 2

В замкнутой системе сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной.

Мощность — это работа, совершенная в единицу времени:

N = A / t

Если работу совершает сила F, то для решения задач в седьмом классе можно пользоваться соотношением:

N = F • v_ср

Единица измерения мощности — ватт.

Формула для расчета КПД

Коэффициент полезного действия показывает эффективность совершаемой работы. Вычисляется как отношение полезной работы А_п к затраченной А_з, выраженное в процентах:

η = А_п / А_з • 100%