Year 12 Pre‐Course Tasks: PHYSICS 

Well done on you A level selection, you have made a good choice in selecting A level Physics.  

While the subject is not as straight forward as others, and it will require hard work and determination, 

the benefits far outweigh the negatives. If you want to study a challenging but rewarding subject then 

this is the subject for you!  

Sometimes students struggle with the step‐up from GCSE. Your subject knowledge needs to be more 

detailed and the your mathematical skills will be scrutinised. This task sheet is designed to help 

prepare you for Physics at A level.  Before you return to school in September your task is to 

complete the three tasks described below. You will also be given a basic maths quiz during the first 

week so make sure you are prepared and have brushed up on the subject! The quiz will help identify 

any weaknesses and allow us to put measures in place to help support you throughout Year 12. 

Good luck and don’t look at this as an onerous task, more a challenge to keep your brain ticking‐over 

during the summer holidays! 

 Skills Physics Students Should Have…  Some, or all, of the skills below will be needed at an appropriate point in the A level course. Make sure you are familiar with them.  

A Numbers and units 1 Correct use of significant figures 2 Use of standard form and ability to enter such numbers into a calculator 3 Knowledge of common units and the association of a physical quantity with its appropriate unit 4 Competent use of electronic calculator, with a quick paper check 5 Competence at basic arithmetical computations with typical awkward, scientific numbers 

     B Basic algebra 

6 Changing the subject of linear and simple non‐linear equations and formulae 

      7 Correct computations by inserting numbers into formulae      C Competence in graphs 

8 Choosing sensible scales for graphs, plotting data accurately, drawing appropriate lines (straight, curved) 

St Robert of Newminster

Cathol ic School and Sixth Form College 

      9 Use of error bars       10 Meaning of tangents of curves, ability to draw them       11 Using and understanding the idea of the area under a graph 

12 Calculating constants in graphed relationships by taking measurements from a graph      

    D Trigonometry and geometry 13 Knowing and using sine, cosine and tangent; ability to find values by calculator or by calculation from a diagram 14 Knowledge of the radian as a measure of angle; ability to convert radians to degrees and vice versa 15 Knowledge and use of the small angle approximations (sinθ = tanθ = θ in radians) 16 Competence with triangle geometry (angle properties, Pythagoras' theorem) 17 Competence with circle geometry (use of 1t, chords, diameters, radii, tangents) 

     E Mensuration 

18 Calculation of circumference of circle; areas of simple shapes ‐ rectangle, circle, triangle; volumes of sphere, cone, cylinder, cuboid 19 Converting measurements from sub‐units to basic unit and vice versa (e.g. g to kg, mm to m, volume in cm3 to m3 etc.) 

     F Vectors and scalars 

20 Knowledge of the difference between vector and scalar quantities and recognition of common examples 

      21 Ability to find by drawing or calculation the resultant of two vectors       22 Ability to resolve a vector into two components at right angles. 

 

What Should You Be Able To Recall? 

In tests and examinations you will be given a formula sheet listing equations which could be useful in 

answering the questions. 

There are some equations which will NOT be on such a sheet – these are listed below – and as you 

proceed through the course you MUST learn them by heart and understand when and how to use 

them (both in the form that they are given and in any required rearranged form). 

1. Relationship between an applied force, the perpendicular area on which it acts and the 

resulting pressure 

Pressure = Force ÷ Area                P = F               A  

2. The relationship between speed, distance travelled and time taken 

Speed = Distance Travelled ÷ Time Taken             v = s                    t  

 

3. The relationship between the volume, pressure and absolute temperature of a fixed mass of 

gas 

Original Pressure x Original Volume  = New Pressure x New Volume 

            Original Temperature                            New Temperature 

 

P1V1 = P2V2 

T1         T2  

  As well as the three relationships which involve only two of these quantities at any one time 

  (such as Boyle’s law, P1V1 = P2V2) 

4. The relationship between mass and weight 

Weight = Mass x Gravitational Field Strength         W = mg 

5. The concept of momentum and its conservation 

Momentum = Mass x Velocity      p = mv 

6. The relationship between energy transfer and electrical power 

Energy Transfer = Power x Time = Current x Potential Difference x Time 

(Remember, energy transfer = work done) 

E = Pt = ItV 

You must also familiarise yourself with standard prefixes and be able to substitute into calculations: 

 

AND, in addition to this, you will also have to know by heart various (numerous!) laws and 

definitions of quantities and units, all of which you should highlight in you notes as we discuss 

them. 

 

Units 

 All physical quantities possess a numerical magnitude which is some multiple of a defined unit, and can be classified as being basic or derived.  There are seven basic physical quantities (chosen for their convenience). These are: mass; length; time; electric current; temperature; luminous intensity and amount of substance. All other physical quantities can be derived from these.   The S.I (Systeme International d’Unites) has seven basic units – one for each of the basic quantities, listed above.  These are kilogramme (kg), metre (m), seconds (s), ampere (A), and kelvin (K), and also candela (cd) and mole (mol).  Agreed units must be easily reproducible and unvarying with time – they are often based on the properties of atoms.  Derived quantities have derived units (i.e. products and/or ratios of basic units). Some complex derived units have been given special names – e.g. Newton, Watt, Ohm, Weber, Tesla etc.  

 

 

 

 

 

UNIT TASK 1 

Use the internet or book to find the units of the following quantities. State both the S.I unit 

combination and any derived unit given to the quantity in the table below: 

 

Quantity  SI Unit  Derived Unit 

Distance 

Area 

Mass 

Density 

Power 

Time 

Work Done 

Velocity 

Acceleration 

Force 

Energy 

   

Checking the Validity of Equations 

Homogeneity is the quality of an equation having quantities of same units on both sides. A valid 

equation in physics must be homogeneous, since equality cannot apply between quantities of 

different nature. Homogenous literally means the same. 

This can be used to spot errors in formula or calculations. For example the Joule (J) has S.I units of   

kg m2 s‐2. Let us look at an equation that will allow us to calculate potential energy. 

EP = mgΔh 

We know that left hand side of this equation must have units of kg m2 s‐2, but if the equation is 

correct it must be homogenous and so the right hand side of the equation must also have the same 

units. 

mass – units: kg 

‘little g’ – units: ms‐2 (it’s really an acceleration) 

height – units: m  

Combining these three quantities we get: 

kg.m.s‐2.m and tidying up gives kgm2s‐2 

Hence our equation is valid. This skill is very important and particularly allows you to fully 

understand how equations are derived. 

 

UNIT TASK 2  

Find the S.I units of the following physical quantities using the given equations: 

a) Stress       (Stress = Force/Cross‐Sectional Area) 

 

 

 

b) Velocity Gradient         (Velocity Gradient = Change in Velocity/Length) 

 

 

 

c) Strain              (Strain = Extension/Length, N.B. extension means distance stretched) 

 

 

UNIT TASK 3  

 

Check the homogeneity of the following equations: 

 

i) For uniform accelerated motion 

s = ut + 1at2 

              2 

           

          Where, s = distance, u = initial velocity, a = acceleration, t = time 

 

ii) The pressure of an ideal gas 

P = 1ρc 

       3 

     

          Where, P = pressure, ρ = density, c = average molecular velocity 

 

iii) The kinetic energy of a body 

EK = 1mv2 

        2 

 

         Where, m = mass, v = velocity 

 

Vectors 

Some quantities in physics only have a magnitude, that is, a size. For example speed has a magnitude. If the car was travelling at 30mph then that is how fast the car is travelling. We call speed a SCALAR quantity. Some quantities have a magnitude and a direction. We call these quantities VECTORS. Velocity is a vector.  Displacement is another vector. In order to get from one point to another, just knowing the 

distance you need to travel is not enough to get you there. You must also know what 

direction to travel in. It is given the symbol, s. 

The simplest way to draw a displacement is to draw and arrow – the length of the arrow tells 

you the distance, and the way the arrow points shows you the direction.  

 

 

  

 

 

We can do this even for very large displacements so long as we scale down 

 

 

 

 

 

 

 

A                                                                             B 

For example, a displacement of 3m 

upwards could be represented by  

an arrow of length 3cm (a scale of 

1cm = 1m). Using the same scale a 

displacement of 7m to the right  

3m 

7m 

We can add two displacement vectors together, but we cannot use the simple rules of algebra. This 

is because it does not account for the different directions of displacement. We must follow a 

procedure: 

i) Draw arrows representing the two vectors. We call these vectors the components.  

ii) Place the arrows one after the other ‘tip‐to‐tail’  

iii) Draw a third arrow from the start to the finish. This is the total displacement. We call this vector the resultant. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

It is not just displacement that is a vector quantity. Lots of quantities are vectors, such as: force; 

acceleration; velocity; momentum etc. So the idea of combining two vectors is a very important one 

in Physics. 

 

VECTOR TASK 

Using your knowledge of vectors, answer the following questions on a sheet of paper: 

1) Draw arrows representing the following displacements to the given scale. 

 

a) 3 mile upwards (1cm = 1mile) 

b) 12m to the right (1cm = 2m) 

c) 5cm southwest (1cm = 1cm) 

d) 24m at a bearing of 30ᵒ (1cm = 5m) 

e) 9mm at a bearing of 210ᵒ (1cm = 2mm) 

 

For example, consider adding a displacement of 3m to the right to one of 4m upwards (1cm = 1m) 

 

 

 

 

                                                +               =     

 3m 

R4m 

4m 

3m 

2) Find the lengths of the following displacements by drawing the arrows ‘tip‐to‐tail’. 

 

a) 5m right and 12m up 

b) 8m up and 4m left 

c) 3mm left and 12mm right 

d) 7km down and 24 km right 

e) 60mm up and 20mm right 

 

Useful Websites and Literature  

Feynman, R. (1998) Six Easy Pieces: Fundamental of Physics Explained, Penguin Books 

An outstanding communicator, Richard P. Feynman inspired a generation of students with his energetic, 

unorthodox style of teaching. Drawn from his celebrated and landmark text Lectures on Physics, "Six Easy 

Pieces" reveals Feynman's distinctive style while introducing the essentials of physics to the general reader. 

The topics explored include atoms, the fundamentals of physics and its relation to other sciences, the theory of 

gravitation and quantum behaviour. 'If one book was all that could be passed on to the next generation of 

scientists it would undoubtedly have to be "Six Easy Pieces"' ‐ John Gribbin, "New Scientist". 

Feynman, R & Penrose, R. (1999) Six Not So Easy Pieces: Einstein’s Relativity, Symmetry and Space 

Time, Penguin Books 

These "Six Not‐So‐Easy Pieces" are drawn from Feynman's celebrated introductory course of lectures on 

physics. They delve into the most revolutionary discovery of twentieth‐century physics: Einstein's theory of 

relativity. 'In these lectures everything you've ever heard about Feynman's wit and genius comes true' ‐ John 

Horgan. 

Cox, B & Forshaw, J. (2010) Why Does E=mc2? (And Why Should We Care?), Da Capo Press 

This is an engaging and accessible explanation of Einstein's equation that explores the principles of physics 

through everyday life. You are taken on a journey to the frontier of 21st century science to consider the real 

meaning behind the iconic sequence of symbols that make up Einstein's most famous equation. Breaking down 

the symbols themselves, they pose a series of questions: What is energy? What is mass? What has the speed 

of light got to do with energy and mass? In answering these questions, they take us to the site of one of the 

largest scientific experiments ever conducted, the Large Hadron Collider, which can recreate conditions in the 

early Universe fractions of a second after the Big Bang.  

Hawkins, S. (1995) A Brief History of Time, Bantam Books 

Was there a beginning of time? Could time run backwards? Is the universe infinite or does it have boundaries? 

These are just some of the questions considered in an internationally acclaimed masterpiece which begins by 

reviewing the great theories of the cosmos from Newton to Einstein, before delving into the secrets which still 

lie at the heart of space and time. 

Kakalious, J. (2009) The Physics of Super Heroes, Duckworth Overlook 

If superheroes stepped off the comic book page, could they actually work their wonders in a world constrained 

by the laws of physics? How strong would Superman have to be to 'leap tall buildings in a single bound'? Could 

Storm of the 'X‐Men' possibly control the weather? This book provides an engaging and witty commentary 

while introducing the lay reader to both classical and cutting‐edge concepts in physics, including what 

Superman's strength tells us about the Newtonian physics of force, mass, and acceleration…and much more! 

 

Holzner, S. (2005) Physics for Dummies, Hungry Minds Inc. 

Does just thinking about the laws of motion make your head spin? Does studying electricity short your circuits? 

Do the complexities of thermodynamics cool your enthusiasm? Thanks to this book, you don't have to be 

Einstein to understand physics. As you read about Newton's Laws, Kepler's Laws, Hooke's Law, Ohm's Law, and 

others, you'll appreciate the "For Dummies" law: The easier we make it, the faster people understand it and 

the more they enjoy it! Whether you're taking a class, helping kids with homework, or trying to find out how 

the world works, this book helps you understand basic physics.  

Kaku, M. (2006) Parallel Worlds: The Science of Alternative Universes and Our Future in the Cosmos, 

Penguin Books 

Getting a grip on the creation and ultimate fate of the universe is one of the great scientific stories of the 

twentieth century. In the twenty‐first, the story is expanding to enfold many universes. Michio Kaku's dazzling 

book tells that new story. Using the latest astronomical data, he explores the Big Bang, theories of everything, 

and our cosmic future. His wonderfully clear scientific account leads to some mind‐boggling speculations about 

the human implications of this story. Are we condemned to watch a single universe slowly run down, 

becoming a dark, cold wasteland? Or can we dream of escaping into one of many parallel universes, each born 

of a new Big Bang, or even existing in another dimension? Kaku shows how the new cosmology points to these 

and other astonishing possibilities. 

Gribbin, J. (1985) In Search of Schrodinger’s Cat, Black Swan 

Quantum theory is so shocking that Einstein could not bring himself to accept it. It is so important that it 

provides the fundamental underpinning of all modern sciences. Without it, we'd have no nuclear power or 

nuclear weapons, no TV, no computers, no science of molecular biology, no understanding of DNA, no genetic 

engineering. In Search of Schrodinger's Cat tells the complete story of quantum mechanics, a truth stranger 

than any fiction. John Gribbin takes us step by step into an ever more bizarre and fascinating place, requiring 

only that we approach it with an open mind. He introduces the scientists who developed quantum theory. He 

investigates the atom, radiation, time travel, the birth of the universe, superconductors and life itself. And in a 

world full of its own delights, mysteries and surprises, he searches for Schrodinger's Cat ‐ a search for quantum 

reality ‐ as he brings every reader to a clear understanding of the most important area of scientific study today 

‐ quantum physics. In Search of Schrodinger's Cat is a fascinating and delightful introduction to the strange 

world of the quantum ‐ an essential element in understanding today's world. 

Smolin, L. (2008) The Trouble With Physics, First Mariner Books 

"The Trouble with Physics" is a ground breaking account of the state of modern physics: of how we got from 

Einstein and Relativity through quantum mechanics to the strange and bizarre predictions of string theory, full 

of unseen dimensions and multiple universes. Lee Smolin not only provides a brilliant layman's overview of 

current research as we attempt to build a 'theory of everything', but also questions many of the assumptions 

that lie behind string theory. In doing so, he describes some of the daring, outlandish ideas that will propel 

research in years to come. 

Gamow, G & Stannard, R (2001) The New World of Mr Tompkins, Cambridge University Press 

Mr Tompkins is back! The mild‐mannered bank clerk with the short attention span and vivid imagination has 

inspired, charmed and informed young and old alike since the publication of the hugely successful Mr 

Tompkins in 1965. He is now back in a new set of adventures exploring the extreme edges of the universe ‐ the 

smallest, the largest, the fastest, the farthest. Through his experiences and his dreams, you are there at Mr 

Tompkins' shoulder watching and taking part in the merry dance of cosmic mysteries: Einstein's relativity, 

bizarre effects near light‐speed, the birth and death of the universe, black holes, quarks, space warps and 

antimatter, the fuzzy world of the quantum, and that ultimate cosmic mystery of all ...love.  

Farmelo, G. (2009)The Strangest Man, Faber and Faber 

Paul Dirac was one of the leading pioneers of the greatest revolution in 20th‐century science: quantum 

mechanics. The youngest theoretician ever to win the Nobel Prize for Physics, he was also pathologically 

reticent, strangely literal‐minded and legendarily unable to communicate or empathize. Through his greatest 

period of productivity, his postcards home contained only remarks about the weather. Based on a previously 

undiscovered archive of family papers, Graham Farmelo celebrates Dirac's massive scientific achievement 

while drawing a compassionate portrait of his life and work. Farmelo shows a man who, while hopelessly 

socially inept, could manage to love and sustain close friendship. "The Strangest Man" is an extraordinary and 

moving human story, as well as a study of one of the most exciting times in scientific history. 

Gleick, J. (2004) Isaac Newton, HarperPerennial 

Isaac Newton was the chief architect of the modern world. He answered the ancient philosophical riddles of 

light and motion; he effectively discovered gravity; he salvaged the terms 'time', 'space', 'motion' and 'place' 

from the haze of everyday language, standardized them and married them, each to the other, constructing an 

edifice that made knowledge a thing of substance: quantative and exact. Creation, Newton demonstrated, 

unfolds from simple rules, patterns iterated over unlimited distances. What Newton learned remains the 

essence of what we know. Newton's laws are our laws. When we speak of momentum, of forces and masses, 

we are seeing the world as Newtonians. When we seek mathematical laws for economic cycles and human 

behaviour, we stand on Newton's shoulders. Our very deeming the universe as solvable is his legacy. This was 

the achievement of a reclusive professor, recondite theologian and fervent alchemist. A man who feared the 

light of exposure, shrank from controversy and seldom published his work. In his daily life he emulated the 

complex secrecy in which he saw the riddles of the universe encoded. His vision of nature was of its time; he 

never purged occult, hidden, mystical qualities. But he pushed open a door that led to a new universe. 

Greene, B. (2005) The Fabric of the Cosmos, Penguin Books 

A magnificent challenge to conventional ideas' Financial Times 'I thoroughly enjoyed this book. It manages to 

be both challenging and entertaining: it is highly recommended' the Independent '(Greene) send(s) the 

reader's imagination hurtling through the universe on an astonishing ride. As a populariser of exquisitely 

abstract science, he is both a skilled and kindly explicator' the New York Times 'Greene is as elegant as ever, 

cutting through the fog of complexity with insight and clarity; space and time become putty in his hands' Los 

Angeles Times Book Review 

 

 

Websites  

The internet has a wealth of knowledge that you will find useful when studying Physics. Below are some websites you will find useful.

http://www.antonine-education.co.uk/antonine_education_contents.htm

http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/

http://www.thestudentroom.co.uk/wiki/Physics_Websites

http://www.newscientist.com/

http://www.physics.org/

Podcasts

Podcasts are a useful way to keep up to date with ground breaking Physics while also finding out more about old theories and ideas. Physics podcast websites are endless but here are three you may find useful.

http://titaniumphysicists.brachiolopemedia.com/ http://www2.physics.ox.ac.uk/about-us/outreach/public/videos-and-podcasts

http://physicscentral.com/explore/multimedia/podcast.cfm?uid=20130605111716 

Final Task

One of the stranger projects some Physicists and Engineers are working on at the minute is the idea of a ‘space elevator’. A space elevator is a platform that will transport material, such as a satellite and even people, into space a lot easier and much less dangerous than the current rocket method. Read the following article and think about these questions:

1. Do you think a space elevator is ever going to be achievable?

2. Is the Physics behind the space elevator sound?

3. What would the benefits of one be to society?

4. Do you think Physicists and Engineers are wasting time and money trying to develop a space elevator?

 

x