Направления подготовки учащихся к выполнению заданий с развернутым вариантом ответа

Экспериментальное задание

Экспериментальное задание, представленное в КИМах ОГЭ по физике, выполняется экзаменуемым с использованием реального лабораторного оборудования. Указание на необходимость его использования приводится в инструкции перед текстом задания. Каждому учащемуся выдается комплект оборудования, в котором собраны все необходимые и достаточные для выполнения задания приборы и материалы. Поэтому на данном этапе выполнения экспериментального задания не предполагается оценка умения самостоятельного выбора оборудования для заданной цели эксперимента. Экспериментальное задание может быть ориентировано на проверку одного из трех блоков умений:

1) Умение проводить косвенные измерения физических величин: 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 и мощности тока.

Пример 1. Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите установку для определения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 1. В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объема

тела;

2) запишите формулу для расчета плотности;

3) укажите результаты измерений массы цилиндра и его объема;

4) запишите численное значение плотности материала цилиндра.

Пример 2. Используя штатив с муфтой, неподвижный блок, нить, два груза

и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъеме грузов с использованием неподвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъеме грузов на высоту 10 см.

В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчета работы силы упругости;

3) укажите результаты прямых измерений силы упругости и пути;

4) запишите числовое значение работы силы упругости.

2) Умение представлять экспериментальные результаты в виде таблиц, графиков или схематических рисунков и делать выводы на основании полученных экспериментальных данных: о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины; о зависимости периода колебаний математического маятника от длины нити; о зависимости силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника; о зависимости силы трения

скольжения от силы нормального давления; о свойствах изображения, полученного с помощью собирающей линзы.

Пример. Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити. Определите время для 30 полных колебаний и вычислите период колебаний для трех случаев, когда длина нити равна соответственно 1 м, 0,5 м, 0,25 м.

В бланке ответа:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трех 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.

3) Умение проводить экспериментальную проверку физических законов и следствий: проверка правила для электрического напряжения при последовательном соединении резисторов, проверка правила для силы электрического тока при параллельном соединении резисторов.

Пример. Используя источник тока, вольтметр, ключ, соединительные провода, резисторы, обозначенные R₁ и R₂, соберите экспериментальную установку для проверки правила для электрического напряжения при последовательном соединении двух проводников.

В бланке ответов:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) измерьте электрическое напряжение на концах каждого из резисторов и общее напряжение на контактах двух резисторов при их последовательном соединении;

3) сравните общее напряжение на двух резисторах с суммой напряжений на каждом из резисторов, учитывая, что погрешность прямых измерений с помощью лабораторного вольтметра составляет 0,2 В. Сделайте вывод.

Каждое задание рассчитано на проведение прямых измерений с использованием стандартных измерительных приборов: линейка, весы, динамометр, мензурка (измерительный цилиндр), амперметр, вольтметр, секундомер (часы). При этом объектом оценки становятся прямые измерения (правильное включение или установка прибора, определение его цены деления и выполнение правил снятия показания прибора или измерительного инструмента). Сформированность этих умений оценивается по результатам записи прямых измерений, которые должны укладываться в заданные в каждом случае границы измерений, учитывающие погрешности измерений. Оценка погрешностей измерений при выполнении экспериментального задания не требуется.

Оценка границ интервала, внутри которого может оказаться результат прямых измерений, полученный учеником, и который необходимо признать верным, рассчитывается методом границ.

Эффективная модель подготовки учащихся к выполнению экспериментального задания основывается на степени информированности учащихся о требованиях к его выполнению. Раскроем данные требования, исходя из анализа традиционно допускаемых ошибок при выполнении данного класса заданий выпускниками региона.

Непонимание педагогами и, следовательно, учащимся данной специфики экспериментального задания приводит к возникновению целого ряда повторяющихся ошибок:

Выполнение задания по алгоритму лабораторных работ: следуя стереотипным этапам выполнения традиционной лабораторной работы в школе, учащиеся теряют время, представляя в экзаменационной работе элементы, не подлежащие оцениванию, а требуемые в задании элементы представляют в искаженном виде: высчитывают среднее от каждой из величин, подлежащих прямому измерению.

Несмотря на наличие указаний в задании о необходимости использования определенного набора элементов оборудования, проводят измерения, используя иные элементы, либо используют все приведенные в наборе элементы.

Пример. Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите установку для определения выталкивающей силы, действующей на цилиндр. В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчета выталкивающей силы;

3) укажите результаты показаний динамометра при взвешивании цилиндра в воздухе и показаний динамометра при взвешивании цилиндра в воде;

4) запишите численное значение выталкивающей силы.

Учащиеся, не обращая внимания на указание использовать цилиндр, обозначенный как № 1, имеющий определенные характеристики массы, объема и плотности, используют цилиндр, обозначенный № 2, либо приводят измерения для обоих цилиндров. Оба варианта выполнения работы являются ошибочными. При втором варианте эксперты Региональной экзаменационной комиссии имеют возможность, не обращая внимания на дополнительные измерения, оценить верность выполнения работы с необходимым грузом. При этом учащиеся, не теряя в баллах оценки работы, теряют время на проведение дополнительных неоцениваемых измерений. В первом случае все задание оценивается в 0 баллов вне зависимости от того, насколько верно выполнены данные элементы задания.

Аналогичные ошибки допускаются при выполнении работ с комплектом по электричеству: учащиеся используют реостаты с обозначением 2 вместо требуемого обозначения 1, либо используют все элементы, предоставленные в наборе.

Второй блок ошибок связан с недостаточно глубоким пониманием смысла проведения прямых измерений. Так, учащиеся зачастую подменяют измерение физической величины с помощью предоставленных в наборе физических приборов математическим вычислением. Так, вместо измерения веса груза с использованием динамометра, выпускники рассчитывают силу тяжести грузов, используя указания на массу каждого из грузов, указанную при изготовлении груза на его поверхности.

Особый класс ошибок связан с моделированием физического условия. Одной из составляющих физического моделирования является введение условных обозначений физических величин, указание на их численное значение и выбранные единицы измерения. Наиболее часто возникают затруднения, связанные с тем, что, обозначив при фиксации прямых измерений физическую величину определенным образом, при записи формулы для расчета используются иные обозначения, при этом подстановка числового значения соответствует ранее установленному обозначению. Таким образом, возникает двойное обозначение одной и той же рассматриваемой физической величины. Например, обозначив удлинение l, при записи формулы для расчета коэффициента жесткости пружины для записи величины удлинения в законе Гука используется обозначение х, при этом подстановка производится иначе обозначенной величины.

Тот же класс ошибок продолжают ошибки в используемых единицах измерения. Так, в ряде случаев единицы измерения подменяются условным обозначением рассматриваемой физической величины. Непонимание физического смысла выбора системы единиц измерения при выполнении экспериментального задания проявляется и в использовании при расчетах нестандартных внесистемных единиц с записью результирующего ответа в единицах СИ. Так, при расчетах коэффициента жесткости величина измеренной силы упругости, выраженная в Ньютонах, делится на удлинение, измеренное в сантиметрах, при этом коэффициенту жесткости приписываются единицы измерения Н/м, либо при расчете работы силы тока величина времени указывается в минутах, при этом единицы работы записываются верно – Джоули.

Еще одна составляющая в данном классе ошибок – ошибки в формулах и закономерностях. В тексте экспериментального задания требуется запись соотношения, в котором косвенно рассчитываемая величина уже выражена и требует для своего расчета лишь подстановки числовых значений. В ряде случаев обучающиеся записывают исходное соотношение, из которого требуемая физическая величина может быть выражена. Например, записывается закон Гука без выражения из него коэффициента жесткости. Другая особенность связана с записью нескольких формул, позволяющих, в конечном счете, получить численное значение косвенного измерения, но окончательной зависимости для рассматриваемой величины не приводится. Так, записываются формулы для периода через полное время и число колебаний. Далее приводится формула связи частоты и периода. При этом окончательное соотношение для расчета частоты колебаний не указывается.

Одной из частей построения физической модели является рисунок или схема установки. Акцент в выполнении данного элемента экспериментального задания должен быть сделан на аккуратности и соответствии условиям задания. Основные ошибки характеризуются тем, что при их выполнении допускаются неточности, которые исключают возможность использования изображения для создания реальной схемы установки или электрической цепи для проведения прямых измерений. Так, электрические схемы для измерения величин силы тока и напряжения при расчете мощности тока источник тока обозначается как конденсатор, вписывается буквами на линии соединения других приборов; ошибочно изображается реостат как устройство, не позволяющее регулировать ток в цепи; отсутствует изображение пружины на динамометре; ошибочно указывается способ подключения вольтметра в цепь последовательно с резистором, либо вольтметр указывается подключенным к иному устройству, для которого нет необходимости измерять падение напряжения. Ряд ошибок характеризуется неверными обозначениями. Так, на схеме резистор обозначен как R₁ вместо требуемого R₂, либо обозначение R₁ и использование в расчетах значения R₂.

Недостаточным уровнем сформированности экспериментальных навыков обусловлена последняя группа ошибок. Среди них – некорректное снятие показаний, снятие прямых измерений, противоречащих возможностям приборов, превышающих границы измерения с учетом погрешностей, превышающих предел измерения приборов, а также не соответствующих физическим законам.

Анализ описанных групп ошибок позволит учителям уделять большее внимание в процессе преподавания данным аспектам подготовки учащихся к Государственной итоговой аттестации.

Наряду с приведенными особенностями эффективная модель подготовки к ОГЭ по физике должна включать не хаотичный набор экспериментальных заданий по трем используемым в заданиях ОГЭ видам, но уметь выстроить практическую работу школьника по любой теме в первых двух вариантах представленных блоков и в трех вариантах для заданий, связанных с правилами соединения резисторов. Именно такой подход представлен в конкретных заданиях в КИМ по физике. Рассмотрим на примере трех заданий, как модифицируется задание, выполняемое по одной и той же предметной теме с одинаковым набором оборудования, но для разных блоков проверяемых умений.

Пример 1.

Первый блок – умение проводить косвенные измерения физических вели- чин. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки на расстояние в 40 см.

В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчета работы силы трения скольжения;

3) укажите результаты измерения модуля перемещения каретки с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки;

4) запишите числовое значение работы силы трения скольжения.

Второй блок – умение представлять экспериментальные результаты в виде таблиц, графиков или схематических рисунков и делать выводы на основании полученных экспериментальных данных. Используя каретку с крючком, динамометр, набор из трех грузов, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. Определите силу трения скольжения, помещая на каретку поочередно один, два и три груза. Для определения веса каретки с грузами воспользуйтесь динамометром. В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) укажите результаты измерений веса каретки с грузами и силы трения скольжения для трех случаев в виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки от силы нормального давления.

Пример 2.

Первый блок – умение проводить косвенные измерения физических величин. Используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R₁, соберите экспериментальную установку для определения мощности, выделяемой на резисторе при силе тока 0,3 А. Определите работу электрического тока за 10 минут. В бланке ответов:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) запишите формулу для расчета работы электрического тока;

3) укажите результаты измерения напряжения на резисторе при силе тока

0,3А.

4) запишите значение работы электрического тока.

Второй блок – умение представлять экспериментальные результаты в виде

таблиц, графиков или схематических рисунков и делать выводы на основании полученных экспериментальных данных.

Используя источник тока, 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 бланке ответов:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) установив с помощью реостата поочередно 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 трех случаев виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.

Третий блок – умение проводить экспериментальную проверку физических законов и следствий. Используя источник тока, вольтметр, ключ, соединительные провода, резисторы, обозначенные R₁ и R₂, соберите экспериментальную установку для проверки правила для электрического напряжения при последовательном соединении двух проводников.

В бланке ответов:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) измерьте электрическое напряжение на концах каждого из резисторов и общее напряжение на контактах двух резисторов при их последовательном соединении;

3) сравните общее напряжение на двух резисторах с суммой напряжений на каждом из резисторов, учитывая, что погрешность прямых измерений с помощью лабораторного вольтметра составляет 0,2 В. Сделайте вывод.

Остановимся на специфике критериального оценивания экспериментальных заданий. В отличие от традиционных лабораторных работ, для экспериментальных заданий в КИМ ОГЭ по физике в первую очередь проверяется умение проводить измерения. 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. При анализе результатов экзамена экспериментальное задание считается выполненным верно, если экзаменуемый набрал 3 или 4 балла. В зависимости от типа задания изменяется и система его оценивания.

Качественная задача

В экзаменационной работе качественная задача в целом представляет собой описание явления или процесса из окружающей жизни, для которого учащимся необходимо привести цепочку рассуждений, объясняющих протекание явления, особенности его свойств и т.д. Используемые в учебном процессе качественные задачи зачастую не разграничиваются в оценивании так, как представлены подходы к оцениванию в КИМах. Все используемые качественные задачи содержат два элемента правильного ответа, но по характеристикам этих элементов выделяются два типа заданий. К первому типу заданий относятся тексты, не содержащие непосредственной формулировки варианта верного ответа. Приведем примеры подобных заданий:

Пример 1. Как меняется температура газа при его быстром сжатии?

Пример 2. Как изменяется плотность атмосферы с увеличением высоты?

Ответ поясните.

Пример 3. Какого цвета будет казаться зеленая трава, рассматриваемая через красный фильтр? Ответ поясните.

Пример 4. Отрезок однородной проволоки подвешен за середину. Изменится ли (и если изменится, то как) равновесие рычага, если левую половину сложить вдвое. Ответ поясните.

Пример 5. В одинаковые калориметры налили одинаковое количество воды и эфира, первоначальная температура которых 25 С. Будут ли отличаться (и если будут, то как) показания термометров в воде и эфире через некоторое время? Ответ поясните.

Общей характеристикой данных задач выступает форма представления содержания – отсутствие у учащегося, работающего с данной задачей, выбора между двумя альтернативными указанными в задании ответами. В представленных заданиях таких ответов либо значительно больше, либо их вообще из текста непосредственно извлечь невозможно. При оценивании данных заданий экспертами региональной экзаменационной комиссии по физике за наличие правильного ответа возможно выставление одного балла даже при отсутствии теоретического обоснования данного ответа.

Второй тип заданий предполагает, что ответ на задачу уже указан в тексте задания прямо или косвенно. При этом за учащимся остается выбор одного из альтернативных ответов и пояснение этого выбора на основании имеющихся теоретических знаний. В этом случае для выставления одного балла экспертами за решение необходимо не только указание на выбор одного из приведенных вариантов ответа, но и наличие частичного его обоснования, указания на физические явления и законы, причастные к обсуждаемому вопросу. Рассмотрим примеры данных заданий:

Пример 1. В две одинаковые чашки налили одинаково горячий кофе, только в первой чашке кофе черный, а во второй кофе со сливками высокой жирности. В какой из чашек кофе будет остывать быстрее? Ответ поясните.

Пример 2. На рычажных весах в сухом помещении уравновесили два открытых стакана: один с холодной, а другой с горячей водой. Нарушится ли равновесие весов по мере остывания воды? Ответ поясните.

Пример 3. Какая доска на ощупь кажется более холодной: сухая или влажная, если их температура одинакова и равна комнатной? Ответ поясните.

Пример 4. Имеются деревянный и металлический шарики одинакового объема. Какой из шариков в сорокаградусную жару на ощупь окажется холоднее? Ответ поясните.

Пример 5. Кружка с водой плавает в кастрюле с водой. Закипит ли вода в кружке, если кастрюлю поставить на огонь? Ответ поясните.

Несмотря на кажущуюся простоту данного вида заданий итоговой аттестации выпускников основной школы, именно качественные задачи предполагают в своей основе наличие целого спектра подходов, не связанных с последовательными математическими преобразованиями – от общих методологических принципов и фундаментальных законов природы до простых размерных оценок и оценок с помощью простых моделей. Именно при решении качественных задач можно создать физическую модель явления, произвести оценку модели по различным теориям.

Следует отметить и тот факт, что одна из качественных задач (как первого, так и второго типа) может быть представлена в связке с текстом физического содержания. Приведем примеры подобных заданий:

Пример 1.

Туман под микроскопом

Туман состоит в основном из капелек воды, имеющих диаметр от 0,5 до 100 мкм. Если в тумане преобладают очень мелкие капельки (диаметр менее 1 мкм), то такой туман называют дымкой. Если же капли тумана относительно велики (диаметр порядка 100 мкм), то это так называемая морось.

В зависимости от размера капелек воды туман может иметь различный цвет. Цвет тумана определяется световыми волнами, которые, рассеиваясь в капельках воды, попадают в глаз наблюдателя. Капельки диаметром много больше микрометра практически одинаково рассеивают свет во всем интервале длин волн, воспринимаемых глазом. Этим объясняется молочно-белый и белесоватый цвет мороси. Мелкие же капельки дымки рассеивают преимущественно более короткие световые волны, поэтому туманная дымка окрашена в синеватые и голубоватые тона.

В известном смысле возникновение тумана есть явление выпадения росы. Существенно, однако, что конденсация водяного пара в данном случае происходит не на поверхности земли, листьев или травинок, а в объеме воздуха. Центрами конденсации могут служить случайно образующиеся скопления молекул, ионы, а также пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения в воздухе.

Для возникновения тумана необходимо, чтобы водяной пар в воздухе стал не просто насыщенным, а перенасыщенным. Водяной пар становится насыщенным, если при данной температуре процессы испарения

воды и конденсации водяного пара взаимно компенсируются, то есть в системе вода-пар устанавливается состояние термодинамического равновесия. На рисунке представлен график зависимости плотности насыщенного водяного пара от температуры. Водяной пар, состояние которого соответствует точке А, становится насыщенным при охлаждении (процесс АВ) или в процессе дополнительного испарения воды (процесс АС). Соответственно, выпадающий туман называют туманом охлаждения или туманом испарения.

Задание. Какой оттенок (голубоватый или красноватый) будет иметь источник белого света, например, уличный фонарь, если его рассматривать сквозь туманную дымку? Ответ поясните.

Пример 2.

Атмосферная рефракция

Прежде чем луч света от удаленного космического объекта (например, звезды) сможет попасть в глаз наблюдателя, он должен пройти сквозь земную атмосферу. При этом световой луч подвергается процессам рефракции (преломления), поглощения и рассеяния.

Попадая в атмосферу Земли, луч в результате преломления отклоняется от прямой линии по направлению к Земле. Это явление называется рефракцией. По мере приближения к поверхности Земли плотность атмосферы растет, и лучи преломляются все сильнее. В результате все небесные тела, за исключением тех, что находятся в зените, кажутся на небе выше, чем они

есть на самом деле (см. рисунок). Угол между истинным и видимым направлениями на звезду называется углом рефракции. Звезды вблизи горизонта, свет которых должен пройти через большую толщу атмосферы, сильнее всего подвержены действию атмосферной рефракции (угол рефракции составляет порядка 1/6 углового радиуса).

Наличие атмосферных слоев с различной плотностью, температурой и составом и существование вертикальных и горизонтальных перемещений этих слоев могут создавать переменную рефракцию, которая приводит к видимому мерцанию звезд.

К другим астрономическим явлениям, связанным с рефракцией света в атмосфере, относится освещение диска Луны красноватым светом во время полных лунных затмений. Такое освещение создается солнечными лучами, которые из-за преломления в атмосфере попадают в конус земной тени и, соответственно, на поверхность Луны.

Задание. Еще в древности Птолемей (2 век) описал кажущееся изменение формы диска Солнца, когда оно находится у горизонта. Сплюснутым или растянутым по вертикали будет казаться диск Солнца у горизонта? Ответ поясните.

Пример 3.

Крутильные колебания

Важным видом колебаний являются крутильные колебания, при которых тело поворачивается то в одну, то в другую сторону около оси, проходящей через его центр тяжести.

Если, например, подвесить на проволоке диск, повернуть его так, чтобы проволока закрутилась, а затем опустить, то диск начнет раскручиваться, затем закручиваться в обратную сторону и т.д., т.е. будет совершать крутильные колебания. При этом дважды за период имеет место переход кинетической энергии движущегося диска в потенциальную энергию закручивающейся проволоки. Крутильные колебания нередко происходят в валах двигателей и при некоторых условиях могут оказаться очень вредными.

В ручных и карманных часах нельзя использовать подвесной маятник, в них применяется так называемый балансир – колесико, к оси которого прикреплена спиральная пружина. Балансир периодически поворачивается то в одну, то в другую сторону, при этих крутильных колебаниях пружинка изгибается (раскручивается и закручивается в обе стороны от своего равновесного состояния). Таким образом, балансир представляет собой крутильный маятник.

Задание. Что является колебательной системой в ручных часах? Ответ поясните.

Пример 4.

Молния

Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведен опыт по извлечению электричества из грозового облака. В 1750 г. он опубликовал работу, в которой описал эксперимент с использованием воздушного змея, запущенного в грозу. Франклин запустил змея в грозовое облако и обнаружил, что змей собирает электрический заряд.

Атмосферное электричество образуется и концентрируется в облаках – образованиях из мелких частиц воды, находящейся в жидком или твердом состоянии. Сухой снег представляет собой типичное сыпучее тело: при трении снежинок друг о друга и их ударах о землю снег должен электризоваться. При низких температурах во время сильных снегопадов и метелей электризация снега настолько велика, что происходят зимние грозы, наблюдается свечение остроконечных предметов, образуются шаровые молнии. При дроблении водяных капель и кристаллов льда, при столкновениях их с ионами атмосферного воздуха крупные капли и кристаллы приобретают избыточный отрицательный заряд, а мелкие – положительный. Восходящие потоки воздуха в грозовом облаке поднимают мелкие капли и кристаллы к вершине облака, крупные капли и кристаллы падают к его основанию. Заряженные облака наводят на земной поверхности под собой противоположный по знаку заряд. Внутри облака и между облаком и землей создается сильное электрическое поле, которое способствует ионизации воздуха и возникновению искрового разряда. Сила тока разряда составляет 20 кА, температура в канале искрового разряда может достигать 10000⁰С. Разряд прекращается, когда большая часть избыточных электрических зарядов нейтрализуется электрическим током, протекающим по плазменному каналу молнии.

Задание. Молнии могут проходить в самих облаках – внутриоблачные молнии, а могут ударять в землю – наземные молнии. В случае механизма электризации, описанного в тексте, как направлен (сверху вниз или снизу вверх) электрический ток разряда наземной молнии? Ответ обоснуйте.

Пример 5.

Антикрыло

Рассмотрим движение жидкости в трубе переменного сечения. В широких частях трубы жидкость должна течь медленнее, чем в узких, так как количество жидкости, протекающей за одинаковые промежутки времени, одинаково для всех сечений трубы. Давление же внутри жидкости, которое измеряется с помощью манометрических трубок, ведет себя обратным образом: давление жидкости больше там, где скорость движения жидкости меньше и наоборот. Эта зависимость между скоростью жидкости и ее давлением известна в физике как закон Бернулли. Закон Бернулли справедлив для жидкостей и газов.

Для увеличения прижимной силы, придавливающей автомобиль к дорожному покрытию, используется специальное приспособление – антикрыло. Рассмотрим сначала крыло симметричного профиля, установленное строго горизонтально. В этом случае набегающие на него струйки воздуха будут огибать его совершенно одинаково, и давление воздуха под и над крылом будет тоже одинаковым. Теперь установим крыло под углом к потоку. Скорость движения воздушного потока под нижней поверхностью крыла становится больше скорости над верхней поверхностью. Соответственно, давление воздуха на верхнюю поверхность крыла будет больше, чем давление на нижнюю поверхность. Из-за образовавшейся разности давлений возникает аэродинамическая сила, вертикальная составляющая которой называется прижимной силой, а горизонтальная составляющая – силой лобового сопротивления.

Задание. Вода течет по трубе. Как меняется (уменьшается, увеличивается или остается неизменным) давление внутри воды при ее перетекании из области А в область В? Ответ поясните.

Оба типа качественных задач оцениваются в 2 балла при

наличии верного ответа и полного верного обоснования данного ответа. Приведем пример:

Задание: Может ли в безоблачную погоду возникнуть эхо в степи?

Ответ, оцененный в 2 балла:

Учитывая два различных вида качественных заданий, предлагается и два плана оценки данных заданий. Так, первый тип качественных задач оценивается в 1 балл при наличии верного ответа. Обоснование в этом случае может быть некорректным или отсутствовать.

Задание: Мальчик рассматривает красные розы через зеленое стекло. Какого цвета будут казаться ему розы? Объясните наблюдаемое явление.

Ответ, оцененный в 1 балл:

Оценка в 1 балл обусловлена тем, что приведенное обоснование некорректно.

Для заданий второго типа выставление 1 балла возможно лишь в случае наличия верного ответа.

Задание: Каким пятном (темным или светлым) ночью на неосвещенной дороге кажется пешеходу лужа в свете фар приближающегося автомобиля? Ответ поясните.

Ответ, оцененный в 1 балл:

Представленный правильный ответ на поставленный вопрос не подкреплен достаточным обоснованием.

1 балл может быть выставлен в обоих типах заданий при наличии верных рассуждений и обоснования, но без конкретного ответа: