Как подготовиться к Abitur Physik: поля, волны и квантовая физика

Физика поздно вошла в общий немецкий банк экзаменационных заданий. IQB ведёт межземельные банки заданий Abitur по немецкому языку, математике, английскому и французскому с экзаменационного года 2017. Для биологии, химии и физики банки стали доступны только с экзаменационного года 2025.

Этот факт определяет подготовку. Банк не равен самому экзамену. Каждая федеральная земля предлагает проекты заданий, рабочие группы превращают их в задания банка, а затем каждая земля может использовать их в своём Abitur. Ваш экзамен по-прежнему проводится и оценивается по правилам вашей земли. Банк означает другое: содержание физических задач в разных землях сближается, поэтому практика по общим тематическим разделам больше не строится на догадках.

Траектория Abitur Physik в Physics Zen предлагает независимую практику в экзаменационном стиле по тридцати восьми таким навыкам. Это не официальные материалы, не задания банка IQB; приложение не связано с министерствами или экзаменационными ведомствами.

Как выглядит экзамен

Физику на письменном Abitur сдают на одном из двух уровней требований. Ваш вариант зависит от того, изучали ли вы физику на grundlegendes или erhöhtes Anforderungsniveau. Разница не только в длине: повышенный уровень требует более сложного моделирования и более самостоятельного рассуждения о том же содержании. Структуру, время и вес частей определяет ваша федеральная земля. Поэтому основной документ для подготовки это её собственные Vorgaben, а не единый национальный список.

В любом варианте экзамена стоит учитывать три особенности.

Задания связаны между собой, а не состоят из отдельных чисел. Одно Aufgabe развивается: ситуация, модель, расчёт, затем оценка смысла результата. Ученик, который может получить число, но не объяснить, какая модель его дала, теряет вторую половину задания.

Эксперименты и анализ данных имеют существенный вес. В заданиях Abitur по физике часто дают ряд измерений, график или описание установки и просят провести анализ: подобрать зависимость, определить наклон, объяснить отклонение, назвать, что данные показывают и чего не доказывают. Этому учатся в лаборатории и на реальных измерениях, а не только в генераторе задач.

Поля, колебания и волны, квантовая физика составляют ядро. Механика предполагается известной, а не проверяется сама по себе. Она появляется внутри задач на поля как движение заряда либо в колебаниях.

Что содержит траектория Physics Zen

Тридцать восемь навыков в шести разделах, расположенных в порядке изучения, а не по нумерации глав учебника.

Основы механики (11 навыков). Кинематика, законы Ньютона из Динамики, работа, кинетическая и потенциальная энергия и их сохранение из Работы и энергии, равномерное движение по окружности и центростремительная сила из Кругового движения и гравитации. Это базовый язык. Если разложение движения снаряда по осям или запись закона сохранения всё ещё требуют усилий, исправьте это здесь, а не позднее в задаче на поля.

Колебания (3 навыка). Периоды пружинного и математического маятников и энергия гармонических колебаний из Гармонических колебаний.

Поля (10 навыков). Заряд и закон Кулона, электрическое поле и потенциал из Электростатики; заряд и энергия конденсатора и переходные процессы RC-цепи из Конденсаторов и RC-цепей; поля токов, магнитная сила, индукция Фарадея, трансформаторы переменного тока и индуктивность из Магнетизма и индукции. Это крупный раздел траектории, к которому Abitur возвращается чаще всего.

Электрические цепи (3 навыка). Закон Ома, последовательное и параллельное соединение, электрическая мощность из Электрических цепей. Раздел небольшой и в основном нужен, чтобы задача на поле с реальной цепью не остановилась на арифметике.

Волны и волновая оптика (6 навыков). Основы волн, волновые графики и стоячие волны из Волн и звука, преломление из Оптики, интерференция и дифракция из Волновой оптики. Двойная щель и дифракционная решётка часто помогают превратить рассуждение о волнах в количественную задачу Abitur.

Квантовая и ядерная физика (5 навыков). Энергия фотона и фотоэффект, волны материи, энергетические уровни атома и переходы между ними из темы «Фотоны и атомы», а также радиоактивный распад и энергия связи.

В каждом навыке при новой попытке генерируются новые значения, поэтому повторное прохождение даёт новую задачу, а не знакомый ответ. Проверка мгновенна, полное пошаговое решение открывается после вашей попытки, а теория по навыку, включая схемы цепей, полей и энергетических уровней, остаётся на том же экране, а не в отдельной справочной вкладке. Пять уровней освоения решают, когда вы действительно закончили с идеей; обычно позже, чем решили бы сами. Траектория требует Premium, но первый урок бесплатный, чтобы оценить формат до покупки. Приложение работает на iPhone и Android.

Не менее важно знать, чего здесь нет. Теория относительности и термодинамика вне траектории. Если Vorgaben вашей земли называют одну из них Schwerpunkt в этом году, траектория её не охватит, и это нельзя игнорировать. В траектории также нет пробных вариантов экзамена и оцениваемой экспериментальной работы.

Двенадцать недель с траекторией

Двенадцати недель целевой практики параллельно с уроками достаточно, чтобы стандартные типы задач стали знакомыми. В пошаговом плане выше тот же порядок изложен кратко.

Недели 1–3: основы механики. Одиннадцать навыков и самая быстрая часть траектории, если ваша механика уровня Mittelstufe крепка. Не пропускайте её только потому, что она кажется простой. Новые значения в задачах не дадут вспомнить вчерашний ответ, и в этом смысл.

Неделя 4: колебания. Три навыка за одну неделю; здесь полезно снизить темп. Период, частота, амплитуда и энергия гармонических колебаний станут языком следующего раздела о волнах.

Недели 5–7: поля. Сердце траектории. Уделите этим трём неделям достаточно внимания: сначала электрическое поле и потенциал, затем конденсатор как накопитель энергии, переходный процесс RC-цепи, магнитная сила и индукция. В задачах на индукцию особенно полезно словами сказать, что именно меняется, прежде чем записывать формулу.

Неделя 8: электрические цепи. Короткий раздел. Используйте его для восстановления сил между полями и волнами, а не как выходную неделю.

Недели 9–11: волны и волновая оптика. Скорость волн, стоячие волны, преломление, затем интерференция и дифракция. Для труб с открытыми и закрытыми концами действуют разные правила. Двойная щель и решётка используют разные формулы для одной идеи; их смешение часто приводит к незаметной ошибке.

Неделя 12: квантовая и ядерная физика. Пять навыков за одну неделю; при необходимости выделите больше времени. Фотоэффект и атомные переходы наиболее сложны концептуально в этой траектории и чаще других требуют письменного объяснения.

Параллельно с траекторией продолжайте делать две вещи, которые приложение не сделает за вас: записывать полные решения предложениями и разбирать реальные данные измерений из своих занятий.

Важные правила

В траектории используется $g = 9.81\,\mathrm{m/s}^2$. Это совпадает с практикой A-Level в том же приложении и отличается от AP Physics 1, где применяется $9.8$. Не смешивайте их в одном занятии.

Вводите десятичные дроби через точку. В немецкой тетради пишут $0{,}25$, а поле ответа ожидает $0.25$. Из-за этого срывается больше занятий, чем из-за непонимания физики, поэтому привычку стоит выработать заранее.

Единицы и приставки заслуживают большего внимания, чем им обычно уделяют. Нанофарады, миллитеслы, киловольты и электронвольты встречаются в задачах на поля и квантовую физику. Неверно переведённая приставка в проверенной работе выглядит как непонимание физики.

Наконец, Abitur требует назвать модель: какой закон, какое допущение, какую систему вы используете. Правильное число без названной модели даёт неполный ответ и в приложении, и на экзамене.

Abitur или A-Level?

Эти траектории значительно пересекаются, но не заменяют друг друга. Траектория A-Level в приложении шире: в неё входят импульс, вращение, жидкости и термодинамика, которых нет в траектории Abitur. Ядерная физика есть в обеих. Траектория Abitur жертвует широтой ради концентрации на полях, колебаниях и волнах, а также квантовых темах, на которых строится немецкий экзамен; остальное исключено.

Если вы сдаёте британский или международный A-Level, используйте траекторию A-Level и руководство по A-Level. Если сдаёте немецкий Abitur, выбирайте более короткую траекторию и дополните её требованиями Vorgaben вашей земли. Цикл решения и $g$ те же; охват уже, зато глубже.

Для второй половины той же экзаменационной недели Math Zen предлагает сопутствующее руководство по математической части. Если трудности не в содержании, а в самом способе заниматься, начните со статьи «Как эффективно учить физику», затем вернитесь к траектории.