Методические рекомендации при выполнении экспериментальных заданий ГИА по физике

Никитиной Анной Васильевной, учителем физики МБОУ «Гимназия № 41» г.

Кемерово

физических величин;
задания, проверяющие умение представлять экспериментальные результаты в виде таблиц

или графиков и делать выводы на основании полученных экспериментальных данных;
задания, проверяющие умение проводить экспериментальную проверку физических законов;

физических величин.
Предлагаемые работы по определению:
плотности вещества,
силы Архимеда,
коэффициента трения

скольжения,
жесткости пружины,
периода и частоты колебаний математического маятника,
момента силы, действующего на рычаг,
работы силы упругости при подъеме груза с помощью подвижного или неподвижного блока,
работы силы трения,
оптической силы собирающей линзы,
электрического сопротивления резистора,
работы электрического тока,
мощности электрического тока.

комплект оборудования № (перечисляется состав соответствующего комплекта оборудования)
Внимание! При замене

какого-либо элемента оборудования на аналогичное с другими характеристиками необходимо внести соответствующие изменения в образец выполнения задания.  
Образец возможного выполнения  
Схема экспериментальной установки.
Запись формулы.
Результаты прямых измерений с указанием допустимых границ.
Значение косвенного измерения (с указанием допустимых границ).

включающее:
схематичный рисунок экспериментальной установки;
формулу для расчета искомой величины по доступным

для измерения величинам;
правильно записанные результаты прямых измерений (указываются физические величины, прямые измерения которых необходимо провести в данном задании);
полученное правильное числовое значение искомой величины.

ответа 1 – 4, но
допущена ошибка при вычислении значения

искомой величины;
ИЛИ
допущена ошибка при переводе одной из измеренных величин в СИ, что привело к ошибке при вычислении значения искомой величины;
ИЛИ
допущена ошибка в схематичном рисунке экспериментальной установки, или рисунок отсутствует.

правильно приведены результаты прямых измерений величин, но не записана формула

для расчета искомой величины и не получен ответ.
ИЛИ
Правильно приведены результаты прямых измерений величин, записана формула для расчета искомой величины, но не получен ответ и не приведен рисунок экспериментальной установки.
ИЛИ
Правильно приведены результаты прямых измерений, приведен правильный ответ, но отсутствуют рисунок экспериментальной установки и формула для расчета искомой величины.

прямых измерений.
ИЛИ
Приведен правильный результат только одного из прямых измерений, и

представлена правильно записанная формула для расчета искомой величины.
ИЛИ
Приведен правильный результат только одного из прямых измерений, и сделан рисунок экспериментальной установки.

не соответствуют вышеуказанным критериям выставления 1, 2, 3 или 4

баллов. Разрозненные записи. Отсутствие попыток выполнения задания.

в виде таблиц или графиков и делать выводы на основании

полученных экспериментальных данных.
Предлагаемые работы по определению:
зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины,
зависимости периода колебаний математического маятника от длины нити,
зависимости силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника,
зависимость силы трения скольжения от силы нормального давления,
свойствах изображения, полученного с помощью собирающей линзы.

комплект оборудования № (перечисляется состав соответствующего комплекта оборудования)
Внимание! При замене

какого-либо элемента оборудования на аналогичное с другими характеристиками необходимо внести соответствующие изменения в образец выполнения задания.
Образец возможного выполнения
Схема экспериментальной установки.
Результаты прямых измерений с указанием допустимых границ.
Вывод о качественной зависимости одной физической величины от другой.

включающее:
правильно выполнен рисунок экспериментальной установки;
правильно записанные результаты прямых измерений (указываются

физические величины, прямые измерения которых необходимо провести в данном задании);
правильно записанные результаты косвенных измерений (указываются физическая величина, косвенные измерения которой необходимо провести в данном задании);
сформулированный правильный вывод.

ответа 1-4, но
допущена ошибка в единицах измерения одной из

измеренных (вычисленных) величин;
ИЛИ
допущена ошибка в схематичном рисунке экспериментальной установки, или рисунок отсутствует;
ИЛИ
допущена ошибка при формулировке вывода, или вывод отсутствует.

правильно приведены значения прямых измерений величин, но не записана формула

для расчета искомой величины и не получен вывод.
ИЛИ
Правильно приведены результаты прямых измерений величин, записана формула для расчета искомой величины, но расчеты не приведены и вывод отсутствует.
ИЛИ
Сделан рисунок экспериментальной установки, сформулирован вывод, но в одном из экспериментов присутствует ошибка в измерениях.

прямых измерений.

ИЛИ

Сделан рисунок экспериментальной установки и частично приведены результаты верных

прямых

не соответствуют вышеуказанным критериям выставления 1, 2, 3 или 4

баллов. Разрозненные записи. Отсутствие попыток выполнения задания.0

физических законов и следствий.
Предлагаемые работы по проверке:
правила для электрического напряжения

при последовательном соединении резисторов,
правила для силы электрического тока при параллельном соединении резисторов.

комплект оборудования № (перечисляется состав соответствующего комплекта оборудования)
Внимание! При замене

какого-либо элемента оборудования на аналогичное с другими характеристиками необходимо внести соответствующие изменения в образец выполнения задания.
Образец возможного выполнения
Схема экспериментальной установки.
Результаты прямых измерений с указанием допустимых границ.
Вывод о справедливости или ошибочности проверяемого правила с учетом указанных погрешностей прямых измерений.

включающее:
схематический рисунок экспериментальной установки;
правильно записанные результаты прямых измерений;
расчеты и сформулированный

правильный вывод.

ответа 1-3, но
допущена ошибка в единицах измерения или представлении

результатов измерения физической величины;
ИЛИ
допущена ошибка в схематичном рисунке экспериментальной установки, или рисунок отсутствует;
ИЛИ
допущена ошибка при указании интервала возможных значений физической величины с учетом погрешности ее определения.

правильно приведены значения прямых измерений величин, но не сформулирован вывод.
ИЛИ
Сделан

рисунок экспериментальной установки, сформулирован вывод, но в одном из экспериментов присутствует ошибка в измерениях.

прямых измерений.

ИЛИ

Сделан рисунок экспериментальной установки, и частично приведены результаты верных

прямых измерений.

не соответствуют вышеуказанным критериям выставления 1, 2, 3 или 4

баллов. Разрозненные записи. Отсутствие попыток выполнения задания.0

Поэтому записанные результаты прямых измерений при отсутствии других элементов ответа

оцениваются в 1 балл. Выполнение других элементов ответа (выполнение схематичного рисунка экспериментальной установки и запись формулы для расчета искомой величины) при отсутствии результата хотя бы одного прямого измерения оценивается в 0 баллов.
возможна замена рекомендуемого оборудования на аналогичное с другими характеристиками.
При анализе результатов экзамена экспериментальное задание считается выполненным верно, если экзаменуемый набрал 3 или 4 балла.

пределом измерения 100 мл, С = 1 мл
стакан с водой
цилиндр

стальной на нити
V = 20 см3, m = 156 г, обозначить № 1
цилиндр латунный на нити
V = 20 см3, m = 170 г, обозначить №2

водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для измерения плотности

материала, из которого изготовлен цилиндр № 2.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела;
запишите формулу для расчёта плотности;
укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма;
запишите числовое значение плотности материала цилиндра.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания плотность вещества, из которого выполнен цилиндр оказалась равной 8500 кг/м3.

0,1 Н)
стакан с водой
цилиндр стальной на нити V = 20

см3, m = 156 г, обозначить № 1
цилиндр латунный на нити V = 20 см3, m = 170 г, обозначить № 2

соберите экспериментальную установку для определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей

на цилиндр.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;
укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде;
запишите численное значение выталкивающей силы.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания сила Архимеда оказалась равной 0,2 Н.

Учитывая погрешность измерения динамометра, получаем: Fynp1 = (1,6±0,1) Н; Fупр2 =(1,4±0,1)Н. Значения прямых измерений считаются верными, если они укладываются в указанные границы и получено, что Fynp2 < Fyup1.

Н/м
3 груза массой по (100±2) г
динамометр школьный с пределом измерения

4 Н (С = 0,1 Н)
линейка длиной 200-300 мм с миллиметровыми делениями

линейку и два груза, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости

пружины. Определите жёсткость пружины, подвесив к ней два груза. Для измерения веса грузов воспользуйтесь динамометром.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
запишите формулу для расчёта жёсткости пружины;
укажите результаты измерения веса грузов и удлинения пружины;
запишите числовое значение жёсткости пружины.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания коэффициент жесткости оказался равным 40 Н/м.

пружины
Для выполнения этого задания используйте лабораторное оборудование: штатив с муфтой

и лапкой, пружину, динамометр, линейку и набор из трех грузов. Установите зависимость силы упругости, возникающей в пружине, от величины растяжения пружины. Определите растяжение пружины, подвешивая к ней поочередно один, два и три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
запишите результаты измерения веса грузов, удлинения пружины;
сформулируйте вывод о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от величины растяжения пружины.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания оказалось, что сила упругости прямо пропорциональна растяжению пружины.

г
3 груза массой по (100±2) г
динамометр школьный с пределом измерения

4 Н (С = 0,1 Н)
направляющая (коэффициент трения каретки по направляющей приблизительно 0,2)

груз, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения

скольжения между кареткой и поверхностью рейки.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения;
укажите результаты измерений веса каретки с грузом и силы трения скольжения при движении каретки с грузом по поверхности рейки;
запишите числовое значение коэффициента трения скольжения.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания коэффициент трения скольжения оказался равным 0,2.

груз, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для определения работы силы

трения при перемещении в горизонтальном направлении каретки с грузом на длину рейки.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
запишите формулу для расчёта работы силы трения;
укажите результаты измерений силы трения скольжения при движении каретки с грузом по поверхности рейки, длины рейки;
запишите числовое значение. работы силы трения.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания работа трения скольжения оказалась равным 0,15.

Оценка границ интервала, внутри которого может оказаться верный результат, полученный учеником, рассчитывается методом границ. Учитывая погрешность измерения динамометра, получаем:
Fтяги = (0,4 ±0,1) Н;l=(0,5±0,005)м.
Так как А=Fтр · s то нижняя работы силы трения НГ(А) = 0,3Н·0,495м= 0,15 Дж.
Верхняя граница ВГ(А) = 0,5Н·0,505м= 0,26 Дж.

2) А=Fтр · s; Fтр =Fтяги (при равномерном движении);

4) А= 0,4 Н · 0,5 м=2 Дж.

3) Fтяги = 0,4 Н; l = 0,5 м;

(брусок) с крючком, динамометр, три груза, направляющую рейку, соберите экспериментальную

установку для определения зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления
В бланке ответов:
нарисуйте схему эксперимента
запишите формулу для расчета коэффициента трения
укажите результаты измерения
сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания оказалось, что сила трения пружины прямо пропорциональна силе нормального давления.

С = 0,2 В
амперметр 0-2 А, С = 0,1 А
переменный

резистор (реостат) сопротивлением 10 Ом
резистор, R1 = 12 Ом, обозначить R1
резистор, R2 = 6 Ом, обозначить R2
соединительные провода, 8 шт.
ключ
рабочее поле

соберите экспериментальную установку, используя источник тока 4,5 В, вольтметр, амперметр,

ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R1. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,2 А.
В бланке ответов:
нарисуйте электрическую схему эксперимента;
запишите формулу для расчёта электрического сопротивления;
укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,2 А;
запишите численное значение электрического сопротивления.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания сопротивление резистора R1 оказалось равным 12 Ом.

провода, резистор, обозначенный R\, соберите экспериментальную установку для определения работы

электрического тока на резисторе. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,3 А. Определите работу электрического тока за 10 минут.
В бланке ответов:
нарисуйте электрическую схему эксперимента;
запишите формулу для расчёта работы электрического тока;
укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,3 А;
запишите численное значение работы электрического тока.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Оценка границ интервала, внутри которого может оказаться верный результат, рассчитывается методом границ.
С учётом погрешности измерения: I = (0,3±0,1) A;U = (3,6±0,2) В.
Так как А = UIt, то нижняя граница работы электрического тока НГ(А) = 3,4 В • 0,2 А • 600 с = 408Дж.
Верхняя граница ВГ(А) = 3,8 В • 0,4 А • 600 с = 912 Дж.

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания работа тока оказалась равной 648 Дж.

реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для

определения мощности, выделяемой на резисторе при силе тока 0,5 А.
В бланке ответов:
нарисуйте электрическую схему эксперимента;
запишите формулу для расчёта мощности электрического тока;
укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,5 А;
запишите численное значение мощности электрического тока.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Оценка границ интервала, внутри которого может оказаться верный результат, рассчитывается методом границ. С учетом погрешности измерения:
I = 0,5±0,1 A; U = 3,0±0,2 В. Так как Р = UI, то нижняя граница мощности НГ(Р) = 2,8 В · 0,4 А = 1,1 Вт.
Верхняя граница ВГ(Р) = 3,2 В - 0,6 А = 1,9 Вт.

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания мощность электрического тока оказалась равной 1,5 Вт.

концах проводника
Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат,

соединительные провода, резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника.
В бланке ответов:
нарисуйте электрическую схему эксперимента;
укажите результаты измерения напряжения при силе тока при разных положениях ползунка реостата;
Сделайте вывод о зависимости силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания оказалось, что при увеличении напряжения между концами проводника сила тока в проводнике также увеличивается .

источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода,

резисторы, обозначенные R1 и R2 соберите экспериментальную установку для проверки правила для силы тока при параллельном соединении резисторов.
В бланке ответов:
начертите электрическую схему эксперимента;
измерьте силу тока в каждой ветви цепи и на неразветвленном участке;
сравните силу тока на основном проводнике с суммой сил токов в параллельно соединенных проводниках,
сделайте вывод о справедливости или ошибочности проверяемого правила.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания оказалось, что сила тока на основном проводнике равна сумме сил токов в параллельно соединенных проводниках .

тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резисторы,

обозначенные R1 и R2 соберите экспериментальную установку для проверки правила для электрического напряжения при последовательном соединении резисторов.
В бланке ответов:
начертите электрическую схему эксперимента;
измерьте напряжение на каждом резисторе и общее напряжение на участке, включающим оба резистора;
сравните напряжение на каждом резисторе и общее напряжение на участке, включающим оба резистора
сделайте вывод о справедливости или ошибочности проверяемого правила.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: Общее напряжение на двух последовательно соединенных резисторах равно сумме напряжений на каждом из резисторов.

обозначить Л1
линейка длиной 200-300 мм с миллиметровыми делениями
экран
рабочее поле
источник питания

постоянного то­ка 4,5 В
соединительные провода
ключ
лампа на подставке

экспериментальную установку для определения оптической силы линзы. В качестве источника

света используйте свет от удалённого окна.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
запишите формулу для расчёта оптической силы линзы;
укажите результат измерения фокусного расстояния линзы;
запишите значение оптической силы линзы.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Измерение фокусного расстояния считается верным, если попадает в интервал ± 15 мм к номинальному значению.

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания оптическая сила линзы оказалась равной 17дптр.

экран, линейку, рабочее поле, источник питания постоянного то­ка 4,5 В,

соединительные провода, ключ, лампу на подставке соберите экспериментальную установку для определения свойств изображений, полученного с помощью собирающей линзы
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
укажите результат измерения фокусного расстояния линзы;
сделайте вывод, ка изменяются свойства изображений, полученных с помощью собирающей линзы при удалении предмета от линзы.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

F = 0,06 м

Вывод: При удалении предмета от линзы изображение предмета из мнимого переходит в действительное, а его размеры уменьшаются.

мм)
шарик с прикрепленной к нему нитью длиной 110 см
часы с

секундной стрелкой (или секундомер)

используйте лабораторное оборудование: штатив с муфтой и лапкой; метровую линейку

(погрешность 5 мм); шарик с прикрепленной к нему нитью; часы с секундной стрелкой (или секундомер). Соберите экспериментальную установку для определения периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
Приведите формулу для расчета периода и частоты колебаний;
укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для длин нити маятника равной 0,5 м;
вычислите период и частоту колебания;
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания период свободных колебаний оказался равен 1,4 с, частота 0,7 Гц.

3) N = 30; t = 42 с.

4) Т = t/N = 1,4 с;ν = 1/Т = 0,7 Гц.

2) Т = t/N; ν = 1/Т;

этого задания используйте лабораторное оборудование: штатив с муфтой и лапкой;

метровую линейку (погрешность 5 мм); шарик с прикрепленной к нему нитью; часы с секундной стрелкой (или секундомер). Соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трех длин нити маятника в виде таблицы;
вычислите период колебаний для всех трех случаев;
сформулируйте вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания выяснилось, что при уменьшении длины нити период свободных колебаний уменьшается.

(100±2) г
динамометр школьный с пределом измерения 4 Н (С =

0,1 Н)
линейка длиной 200-300 мм с миллиметровыми делениями

и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза

подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 12 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении.
В бланке ответов:
зарисуйте схему экспериментальной установки;
запишите формулу для расчета момента силы;
укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча; запишите числовое значение момента силы.
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

2) M=Fl

3) F = 2Н, l = 0,12 м

4) М = 2Н·0,12 м = 0,3 Н·м

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага оказался равным 0,3 Н · м.

Учитывая погрешность измерения динамометра и линейки, получаем: F = ( 2± 0,1) Н; l = (0,12 ± 0,01)м. Значения прямых измерений считаются верными, если они укладываются в указанные границы.

блока
Используя штатив с муфтой, блок неподвижный, нить, 3 груза, динамометр

школьный, линейку, определите работу силы упругости при подъеме трех грузов на высоту 20 см.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
приведите формулу для расчета работу силы упругости;
укажите результаты прямых измерений высоты и силы упругости;
Вычислите работу силы упругости при подъеме трех грузов на указанную высоту;
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

2) А = Fупр.h;

3) Fупр. = 3,2 Н (при равномерном перемещении);
h = 0,2 м;

4) А = 3,2 Н·0,2 м = 0,64 Дж

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания работа силы упругости при подъеме тела оказалась равной 0,64 Дж.

блока
Используя штатив с муфтой, блок подвижный, нить, 3 груза, динамометр

школьный, линейку, определите работу силы упругости при подъеме трех грузов на высоту 20 см.
В бланке ответов:
сделайте рисунок экспериментальной установки;
приведите формулу для расчета работу силы упругости;
укажите результаты прямых измерений высоты и силы упругости;
Вычислите работу силы упругости при подъеме трех грузов на указанную высоту;
Образец возможного решения
1) Схема экспериментальной установки

2) А = Fупр.h;

3) Fупр. = 2 Н (при равномерном перемещении);
h = 0,2 м;

4) А = 2 Н·0,2 м = 0,4 Дж

Вывод: В ходе выполнения экспериментального задания работа силы упругости при подъеме тела оказалась равной 0,4 Дж.