Тренинг
по отработке выполнения
экспериментального задания по физике (ОГЭ 9 класс)
Составитель: Абрамович И.В.
учитель физики МБОУ «Лицей «Сигма»
Пояснительная записка
Цель: Повышение качества выполнения выпускниками 9-х классов экспериментального задания основного государственного экзамена по физике.
На тренинге учащиеся получат возможность научиться ставить эксперимент в условиях, отличающихся от привычных (в другой школе). Смогут привести свои знания в области экзаменационного эксперимента в систему, позволяющую иметь представление о методах научного познания и экспериментальных умениях:
Умение формулировать (различать) цели проведения (гипотезу) и выводы описанного опыта или наблюдения
Умение конструировать экспериментальную установку, выбирать порядок проведения опыта в соответствии с предложенной гипотезой
Умение проводить анализ результатов экспериментальных исследований, в том числе выраженных в виде таблицы или графика
Умение использовать физические приборы и измерительные инструменты для прямых измерений физических величин (расстояния, промежутка времени, массы, силы, давления, температуры, силы тока, электрического напряжения) и косвенных измерений физических величин (плотности вещества, силы Архимеда, влажности воздуха, коэффициента трения скольжения, жесткости пружины, оптической силы собирающей линзы, электрического сопротивления резистора, работы и мощности тока)
Умение представлять экспериментальные результаты в виде таблиц или графиков и делать выводы на основании полученных экспериментальных данных: зависимость силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины; зависимость периода колебаний математического маятника от длины нити; зависимость силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника; зависимость силы трения скольжения от силы нормального давления
Умение выражать результаты измерений и расчетов в единицах Международной системы
Тренинг может быть рассчитан на большое количество выпускников (количество, которое может принять данный ППЭ). В каждом кабинете находится координатор – учитель физики. Под его руководством находятся 4 группы выпускников 10-11 класса (в группе 1-2 человека), которые успешно прошли экзаменационные испытания. Каждая группа отвечает за определенный набор оборудования, имеет в распоряжении задания по данному комплекту и правильные решения к ним (Приложение 2 и 3). Минимум задействованных групп 8 – по числу комплектов оборудования к экзамену (Приложение 1).
Участники тренинга получают задания (Приложение 2), и, в соответствии с необходимым оборудованием, проходят по секциям (объединившись по 2-4 человека). Выполняя задания, школьники получают квалифицированную помощь координатора и его помощников, обязательно проходят инструктаж по технике безопасности (Приложение 4).
Итоги подводятся после прохождения всеми участниками необходимое им количество секций. Обсуждаются наиболее сложные моменты в выполнении заданий. Будущие выпускники получают напутственные слова и пожелания успешной сдачи экзамена.
Приложение 1
Перечень комплектов оборудования для проведения экспериментальных заданий составлен на основе типовых наборов для фронтальных работ по физике, которые поставлялись в образовательные учреждения в рамках приоритетного национального проекта «Образование», а также на основе новых специально разработанных комплектов оборудования «ГИА-ЛАБОРАТОРИЯ».
Внимание! При замене каких-либо элементов оборудования на аналогичные с другими характеристиками необходимо внести соответствущие изменения в перечень комплектов перед проведением экзамена и в образцы выполнения экспериментальных заданий каждого варианта перед проверкой экзаменационных работ экспертами. Например, это относится к сельским малочисленным школам, в которых при проведении экзамена используются специальные фронтальные наборы.
Наборы лабораторные | «ГИА-лаборатория» |
Комплект № 1 |
1) весы рычажные с набором гирь 2) измерительный цилиндр (мензурка) с пределом измерения 100 мл, С = 1 мл 3) стакан с водой 4) цилиндр стальной на нити V = 20 см3 , m = 156 г, обозначить № 1 5) цилиндр латунный на нити V = 20 см3 , m = 170 г, обозначить № 2 | 1) весы электронные 2) измерительный цилиндр (мензурка) с пределом измерения 250 мл, C = 2 мл 3) стакан с водой 4) цилиндр стальной на нити V = 26 см3 , m = 196 г, обозначить № 1 5) цилиндр алюминиевый на нити V = 26 см3 , m = 70,2 г, обозначить № 2 |
Комплект № 2 |
1. динамометр с пределом измерения 4 Н (С = 0,1 Н) 2. стакан с водой 3. цилиндр стальной на нити V = 20 см3, m = 156 г, обозначить № 1 4. цилиндр латунный на нити V = 20 см3, m = 170 г, обозначить № 2 | 1. динамометр с пределом измерения 1 Н (С = 0,02 Н) 2. стакан с водой 3. пластиковый цилиндр на нити V = 56 см3, m = 66 г, обозначить № 1 4. цилиндр алюминиевый на нити V = 36 см3, m = 99 г, обозначить № 2 |
Комплект № 3 |
1. штатив лабораторный с муфтой и лапкой 2. пружина жесткостью (40±1) Н/м 3. 3 груза массой по (100±2) г 4. динамометр школьный с пределом измерения 4 Н (С = 0,1 Н) 5. линейка длиной 200–300 мм с миллиметровыми делениями | 1. штатив лабораторный с муфтой и лапкой 2. пружина жесткостью (50±2) Н/м 3. 3 груза массой по (100±2) г 4. динамометр школьный с пределом измерения 5 Н (С =0,1 Н) 5. линейка длиной 300 мм с миллиметровыми делениями |
Комплект № 4 |
1. каретка с крючком на нити m = 100 г 2. 3 груза массой по (100±2) г 3. динамометр школьный с пределом измерения 4 Н (С = 0,1 Н) 4. направляющая (коэффициент трения каретки по направляющей приблизительно 0,2) | 1. брусок с крючком на нити m = 50 г 2. 3 груза массой по (100±2) г 3. динамометр школьный с пределом измерения 1 Н (С = 0,02 Н) 4. направляющая (коэффициент трения бруска по направляющей приблизительно 0,2) |
Комплект № 5 |
1. источник питания постоянного тока 4,5 В 2. вольтметр 0–6 В, С = 0,2 В 3. амперметр 0–2 А, С = 0,1 А 4. переменный резистор (реостат) сопротивлением 10 Ом 5. резистор, R1 = 12 Ом, обозначить R1 6. резистор, R2 = 6 Ом, обозначить R2 7. соединительные провода, 8 шт. 8. ключ 9. рабочее поле | 1. источник питания постоянного тока 5,4 В 2. вольтметр двухпредельный: предел измерения 3 В, С = 0,1 В; предел измерения 6 В, С = 0,2 В 3. амперметр двухпредельный: предел измерения 3 А, С = 0,1 А; предел измерения 0,6 А, С = 0,02 А 4. переменный резистор (реостат) сопротивлением 10 Ом 5. резистор R5 = 8,2 Ом, обозначить R1 6. резистор, R3 = 4,7 Ом, обозначить R2 7. соединительные провода, 8 шт. 8. ключ 9. рабочее поле |
Комплект № 6 |
1. собирающая линза, фокусное расстояние F1 = 60 мм, обозначить Л 1 2. линейка длиной 200–300 мм с миллиметровыми делениями 3. экран 4. рабочее поле 5. источник питания постоянного тока 4,5 В 6. соединительные провода 7. ключ 8. лампа на подставке | 1. собирающая линза, фокусное расстояние F1 = (97±5) мм, обозначить Л 1 2. линейка длиной 300 мм с миллиметровыми делениями 3. экран 4. направляющая (оптическая скамья) 5. держатель для экрана 6. источник питания постоянного тока 5,4 В 7. соединительные провода 8. ключ 9. лампа на держателе 10. слайд «модель предмета» |
Комплект № 7 |
1. штатив с муфтой и лапкой 2. метровая линейка (погрешность 5 мм) 3. шарик с прикрепленной к нему нитью длиной 110 см 4. часы с секундной стрелкой (или секундомер) | 1. штатив с муфтой и лапкой 2. специальная мерная лента с отверстием или нить 3. груз массой (100±2) г 4. электронный секундомер (со специальным модулем, обеспечивающим работу секундомера без датчиков) |
Комплект № 8 |
1. штатив с муфтой 2. рычаг 3. блок подвижный 4. блок неподвижный 5. нить 6. 3 груза массой по (100±2) г 7. динамометр школьный с пределом измерения 4 Н (С = 0,1 Н) 8. линейка длиной 200–300 мм с миллиметровыми делениями | 1. штатив с муфтой 2. рычаг 3. блок подвижный 4. блок неподвижный 5. нить 6. 3 груза массой по (100±2) г 7. динамометр школьный с пределом измерения 5 Н (С = 0,1 Н) 8. линейка длиной 300 мм с миллиметровыми делениями |
Приложение 2
Экспериментальное задание №23
1. Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите экспериментальную установку для определения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 1.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела;
2) запишите формулу для расчёта плотности;
3) укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма;
4) запишите численное значение плотности материала цилиндра.
2. Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на цилиндр.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;
3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде;
4) запишите численное значение выталкивающей силы.
3. Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр с пределом измерения 4 Н, линейку и набор из трёх грузов по 100 г каждый, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины. Определите растяжение пружины, подвешивая к ней поочередно один, два и три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты измерения веса грузов и удлинения пружины для трёх случаев в виде таблицы (или графика);
3) сформулируйте вывод о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины.
4. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения;
3) укажите результаты измерения веса каретки с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки;
4) запишите числовое значение коэффициента трения скольжения.
Задание 23 № 591
5. Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.
В ответе:
1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;
2) установив с помощью реостата поочерёдно силу тока в цепи 0,4 А, 0,5 А и 0,6 А и измерив в каждом случае значение электрического напряжения на концах резистора, укажите результаты измерения силы тока и напряжения для трёх случаев в виде таблицы (или графика);
3) сформулируйте вывод о зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.
6. Используя собирающую линзу, экран, лампу на подставке, источник тока, соединительные провода, ключ, линейку, соберите экспериментальную установку для исследования свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы от лампы, расположенной от центра линзы на расстоянии 15 см.
В ответе:
1) сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для наблюдения изображения лампы, полученного с помощью собирающей линзы;
2) передвигая экран, получите чёткое изображение лампы и перечислите свойства изображения (мнимое или действительное, уменьшенное или увеличенное, прямое или перевёрнутое);
3) сформулируйте вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы.
7. Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикреплённой к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой (или секундомер), соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити. Амплитуда колебаний маятника должна быть малой (не более 10–15°). Определите время для 30 полных колебаний и вычислите период колебаний для трёх случаев, когда длина нити равна, соответственно, 1 м, 0,5 м и 0,25 м.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трёх длин нити маятника в виде таблицы;
3) вычислите период колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу;
4) сформулируйте вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.
Задание 23 № 1395 8. Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении.
В ответe:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча;
4) запишите числовое значение момента силы.
Задание 23 № 925
Приложение 3
Экспериментальное задание №23 с ответами
1. Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите экспериментальную установку для определения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 1.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела;
2) запишите формулу для расчёта плотности;
3) укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма;
4) запишите численное значение плотности материала цилиндра.
Задание 23 № 240
Решение.
1) Схема экспериментальной установки для определения объёма тела изображена на рисунке.
2) .
3) .
4) .
2. Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на цилиндр.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;
3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде;
4) запишите численное значение выталкивающей силы.
Задание 23 № 510
Решение.
1) Схема экспериментальной установки:
2)
3)
4)
3. Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр с пределом измерения 4 Н, линейку и набор из трёх грузов по 100 г каждый, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины. Определите растяжение пружины, подвешивая к ней поочередно один, два и три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты измерения веса грузов и удлинения пружины для трёх случаев в виде таблицы (или графика);
3) сформулируйте вывод о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины.
Задание 23 № 618
Решение.
1) Схема экспериментальной установки изображена на рисунке.
2)
3) Вывод: при увеличении растяжения пружины сила упругости, возникающая в пружине, также увеличивается.
4. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения;
3) укажите результаты измерения веса каретки с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки;
4) запишите числовое значение коэффициента трения скольжения.
Задание 23 № 591
Решение.
1) Схема экспериментальной установки изображена на рисунке.
2) (при равномерном движении);
3)
4)
5. Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.
В ответе:
1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;
2) установив с помощью реостата поочерёдно силу тока в цепи 0,4 А, 0,5 А и 0,6 А и измерив в каждом случае значение электрического напряжения на концах резистора, укажите результаты измерения силы тока и напряжения для трёх случаев в виде таблицы (или графика);
3) сформулируйте вывод о зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.
Задание 23 № 537
Решение.
1) Схема экспериментальной установки:
2)
3) Вывод: при увеличении силы тока в проводнике напряжение, возникающее на концах проводника, также увеличивается.
6. Используя собирающую линзу, экран, лампу на подставке, источник тока, соединительные провода, ключ, линейку, соберите экспериментальную установку для исследования свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы от лампы, расположенной от центра линзы на расстоянии 15 см.
В ответе:
1) сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для наблюдения изображения лампы, полученного с помощью собирающей линзы;
2) передвигая экран, получите чёткое изображение лампы и перечислите свойства изображения (мнимое или действительное, уменьшенное или увеличенное, прямое или перевёрнутое);
3) сформулируйте вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы.
Задание 23 № 930
Решение.
1) Схема установки:
2) Передвинув экран, получим чёткое изображение:
Изображение получилось перевёрнутое, уменьшенное, действительное.
3) Лампа расположена за двойным фокусным расстоянием от центра линзы.
7. Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикреплённой к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой (или секундомер), соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити. Амплитуда колебаний маятника должна быть малой (не более 10–15°). Определите время для 30 полных колебаний и вычислите период колебаний для трёх случаев, когда длина нити равна, соответственно, 1 м, 0,5 м и 0,25 м. В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трёх длин нити маятника в виде таблицы;
3) вычислите период колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу;
4) сформулируйте вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.
Задание 23 № 1395
Решение.
1) рисунок экспериментальной установки:
2, 3)
№ | Длина нити l (м) | Число колебаний n | Время колебаний t (c) | Период колебаний T = t/n (с) |
1 | 1 | 30 | 60 | 2 |
2 | 0,5 | 30 | 42 | 1,4 |
3 | 0,25 | 30 | 30 | 1 |
4) Вывод: при уменьшении длины нити период свободных колебаний нитяного маятника уменьшается.
8. Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении.
В ответe:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча;
4) запишите числовое значение момента силы.
Задание 23 № 925
Решение.
1) Схема экспериментальной установки:
2) .
3) ; .
4) .
Примечание.
Погрешности прямых измерений:
Приложение 4
ИНСТРУКЦИЯ
по правилам безопасности труда для учащихся при проведении экзамена в кабинете физики
1. Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания организатора экзамена.
2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения организатора экзамена.
3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.
4. Перед выполнением работы внимательно изучите ее содержание и порядок выполнения.
5. Для предотвращения падения стеклянные сосуды (пробирки, колбы) при проведении опытов осторожно закрепляйте в лапке штатива. При работе с приборами из стекла соблюдайте особую осторожность.
6. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.
7. При сборке экспериментальных установок используйте провода (с наконечниками и предохранительными чехлами) с прочной изоляцией без видимых повреждений. Запрещается пользоваться проводником с изношенной изоляцией.
8. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов.
9. Источник тока к электрической цепи подключайте в последнюю очередь. Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения организатора экзамена.
10. Не производите пересоединения в цепях до отключения источника электропитания.
11. Пользуйтесь инструментами с изолирующими ручками.
12. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.
13. Не уходите с рабочего места без разрешения организатора экзамена.
14. Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом организатору экзамена.
Библиография
1. Решу ОГЭ. – Образовательный портал для подготовки к экзаменам. - Каталог заданий. Задания 23. Экспериментальное задание. – URL: https://phys-oge.sdamgia.ru/test?theme=24 (дата обращения 1.04.17).
2. Федеральный институт педагогических измерений. – ФИ-9 Спецификация_2017. - URL:Федеральный институт педагогических измерений Федеральный институт педагогических измерений Федеральный институт педагогических измерений Федеральный институт педагогических измеренийhttp://www.fipi.ru/oge-i-gve-9/demoversii-specifikacii-kodifikatory (дата обращения 1.04.17).