Презентация по физике " Методологические задания КИМ ЕГЭ и ГИА. Экспериментальные задачи, работа с графиками и т.д."

Механика МКТ и Термодинамика Электродинамика СТО, квантовая и атомная физика Методология (экспериментальные задачи, работа с графиками и т. д.) Распределение заданий КИМ ЕГЭ по содержанию, видам умений и способам деятельности При разработке содержания контрольных измерительных материалов учитывается необходимость проверки усвоения элементов знаний, представленных в разделе 1 кодификатора. В экзаменационной работе контролируются элементы содержания из следующих разделов (тем) курса физики.

Основные умения и способы действий Требования 2.1–2.4 Уметь описывать и объяснять физические явления и свойства тел, результаты экспериментов … приводить примеры практического использования физических знаний Требование 2.5 Отличать гипотезы от научной теории, делать выводы на основе эксперимента и т. д.

Требования к уровню подготовки выпускников, освоение которых проверяется на ЕГЭ: 2.1.2 результаты экспериментов: независимость ускорения свободного падения от массы падающего тела; нагревание газа при его быстром сжатии и охлаждение при быстром расширении; повышение давления газа при его нагревании в закрытом сосуде; броуновское движение; электризацию тел при их контакте; взаимодействие проводников с током; действие магнитного поля на проводник с током; зависимость сопротивления полупроводников от температуры и освещения; электромагнитную индукцию; распространение электромагнитных волн; дисперсию, интерференцию и дифракцию света; излучение и поглощение света атомами, линейчатые спектры; фотоэффект; радиоактивность; 2.5.3. измерять: расстояние, промежутки времени, массу, силу, давление, температуру, влажность воздуха, силу тока, напряжение, электрическое сопротивление, работу и мощность электрического тока; скорость, ускорение свободного падения; плотность вещества, работу, мощность, энергию, коэффициент трения скольжения, удельную теплоемкость вещества, удельную теплоту плавления льда, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, показатель преломления вещества, оптическую силу линзы, длину световой волны; представлять результаты измерений с учетом их погрешностей;

Анализ результатов ЕГЭ выявил дефициты в области сформированности методологических умений. В заданиях ЕГЭ 2012 г. методологические умения проверялись двумя заданиями с выбором ответа. Несмотря на большое число вариантов, все задания А24 были рассчитаны только на диагностику умения выбирать экспериментальную установку для проверки заданной гипотезы (на примере маятников, конденсаторов и призм). Это задание не вызвало особых затруднений. Однако задания на интерпретацию экспериментальных данных оказались крайне сложными. Так, с построением графика по экспериментальным точкам с заданными погрешностями и последующим расчетом (с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона) справилось не более трети выпускников. А разобраться в графике, на котором изображалась зависимость силы упругости от удлинения для пружины, не соответствующая закону Гука, удалось лишь группе самых лучших тестируемых.

Но на эту проблему стоит обратить пристальное внимание, она проявляется и в результатах международных исследований, в которых принимает участие наша страна. Например, в международном исследовании TIMSS, проверяющем уровень общеобразовательной подготовки по предметам естественнонаучного цикла, российские учащиеся демонстрируют очень высокие результаты. В последнем цикле исследования наши школьники оказались на 6 месте среди 49 стран. Однако для заданий на проведение мысленных экспериментов с типичным лабораторным оборудованием, на анализ и интерпретацию результатов различных опытов, на выбор способов измерения были получены результаты, существенно ниже результатов ведущих стран. В исследовании PISA также наибольшее отставание от средних международных показателей российские школьники демонстрируют при выполнении заданий на интерпретацию научных фактов и данных различных экспериментов. То есть существенные дефициты наблюдаются именно в области формирования экспериментальных умений.

Обычно экспериментальное задание предполагает несколько способов его выполнения; ученик должен провести анализ каждого, оценить точность получающихся результатов и выбрать оптимальный. Особую ценность представляют задания, которые в определенной своей части посильны каждому ученику и в то же время содержат элементы, которые доступны лишь немногим, например самым наблюдательным. Можно выделить несколько типов экспериментальных заданий: измерение параметров физической системы; исследование зависимостей (в том числе не изучаемых в школьном курсе); определение схемы (электрической, механической, оптической) и ее параметров; конструирование действующей модели технического устройства.

В 2012 году в заданиях ЕГЭ увеличилась: доля заданий на анализ физических явлений, использование графических и табличных способов представления информации, появится новый тип экспериментального задания по проведению наблюдений и опытов. доля заданий, предполагающих обработку и предоставление информации в различных видах (с помощью таблиц, графиков, рисунков, схем, диаграмм), и качественных вопросов по физике на проверку знания физических величин, понимания явлений, смысла физических законов. Так задание № 21 повышенного уровня сложности будет включать анализ не только таблиц и графиков, но и схем и рисунков. Был расширен спектр проверяемых методологических умений, а также увеличена доля заданий с использованием фотографий и рисунков экспериментальных установок, что позволит противостоять «вымыванию» эксперимента из преподавания физики.

Проверка методологических умений будет обеспечивать проверку следующих элементов: Запись показаний приборов при измерении физических величин; Правильное включение в электрическую цепь электроизмерительных приборов; Записи результатов вычисления физических величин с учетом необходимых округлений (по заданной абсолютной погрешности); Выбор физических величин, необходимых для проведения косвенных измерений; Выбор установки для проведения опыта по заданной гипотезе; Определение параметра по графику, отражающему экспериментальную зависимость физических величин; Определение возможности сравнения результатов измерений двух величин, выраженных в разных единицах; На основе анализа хода опыта выявление несоответствия порядка проведения опыта предложенной гипотезе; Построение графика по экспериментальным данным; Анализ результатов опыта, представленного в виде графика или таблицы и формулировка вывода; Анализ применимости физических моделей

7 Н/м 10 Н/м 20 Н/м 30 Н/м С учетом погрешностей измерений (Δm = ±1 г, Δl = ± 0,2 см) жесткость пружины k приблизительно равна

υ = 1,25t υ = 0,5t υ = 2,5t υ = 1,9t

250 пФ 10 нФ 100 пФ 750 мкФ

Б и Г Б и В А и Б В и Г

На графике представлены результаты измерения длины пружины при различных значениях массы грузов, лежащих в чашке пружинных весов. С учетом погрешностей измерений , жесткость пружины k приблизительно равна 1) 7Н/м 2)10Н/м 3) 20Н/м 4)30Н/м

Решение. Согласно второму закону Ньютона, для груза на пружине имеем , где — длина нерастянутой пружины. Аппроксимируем результаты измерений с учетом погрешностей линейной зависимостью. Пересечение получившейся прямой с вертикальной осью дает приблизительное значение длины нерастянутой пружины. Из рисунка имеем, Рассчитаем для каждого измерения величину жесткости пружины Среднее значение равно Рассчитанное значение жесткости пружины ближе всего к третьему варианту ответа. Правильный ответ: 3.

На рисунке изображен момент демонстрационного эксперимента по проверке правила Ленца, когда все предметы неподвижны. Южный полюс магнита находится внутри сплошного металлического кольца, но не касается его. Коромысло с металлическими кольцами может свободно вращаться вокруг вертикальной опоры. При выдвижении магнита из кольца влево кольцо будет 1)оставаться неподвижным 2) перемещаться вправо 3) совершать колебания 4) перемещаться вслед за магнитом Решение. При выдвижении магнита из кольца влево магнитный поток от него через кольцо начинает уменьшаться. В кольце возникает индукционный ток. Согласно правилу Ленца, направление тока таково, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока. Поскольку коромысло может свободно вращаться вокруг вертикальной оси, а магнитное поле магнита неоднородно, коромысло начнет двигаться под действием сил Ампера таким образом, чтобы препятствовать изменению магнитного потока, то есть коромысло начнет перемещаться вслед за магнитом. Правильный ответ: 4.

На рисунке приведена демонстрация опыта по проверке правила Ленца. Опыт проводится со сплошным кольцом, а не разрезанным, потому что 1) сплошное кольцо сделано из стали, а разрезанное — из алюминия 2) в разрезанном кольце возникает вихревое электрическое поле, а в сплошном — нет 3) в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в разрезанном — нет 4) в сплошном кольце возникает ЭДС индукции, а в разрезанном — нет

Чтобы оценить, с какой скоростью упадет на землю мяч с балкона 6-го этажа, используем для вычислений на калькуляторе формулу По оценке «на глазок» балкон находится на высоте над землей. Калькулятор показывает на экране число 17,320508. Чему равна, с учетом погрешности оценки высоты балкона, скорость мяча при падении на землю? Поскольку высота балкона известна неточно, значение скорости мяча при падении на землю, вычисленное по формуле также будет иметь погрешность. Согласно правилам вычисления погрешностей, в конечном выражении для погрешности необходимо оставлять одну значащую цифру а вычисляемая величина должна даваться с такой же точностью, как погрешность Таким образом, правильная запись для скорости мяча с учетом погрешности оценки высоты балкона представлена в варианте ответа 4. Правильный ответ: 4.

Экспериментальные задания ГИА по физике Особенности проведения эксперимента Для обеспечения техники безопасности и работы лабораторного оборудования в аудитории присутствует учитель физики (который не работает в данном классе). Каждый участник получает набор оборудования для выполнения экспериментального задания. 4 экспериментальных задания на аудиторию (механика, электричество, оптика). На аудиторию 7-8 комплектов оборудования для одной и той же работы. Проверка экспериментального задания осуществляется по письменному отчету учащегося. (Его результат должен попасть в интервал указанных в критериях оценивания значений). Экспериментальные умения проверяются заданиями четырех типов: - Задания на косвенные измерения (добавляются задания на измерение периода и частоты колебаний математического маятника); - Задания, проверяющие умение представлять экспериментальные результаты в виде таблиц и графиков и делать выводы на основании полученных экспериментальных данных; - Задания, проверяющие умение проводить экспериментальную проверку физических законов и следствий (добавляется задание по проверке зависимости сопротивления проводника от его длины); - Задания, проверяющие умения проводить опыт (на качественном уровне) по выявлению факторов, влияющих на протекание явления (вводятся задания по постановке опытов, демонстрирующих зависимость силы трения от веса тела и характера соприкасающихся поверхностей, а также опыт по исследованию явления электромагнитной индукции)

К заданиям на определение неизвестной величины на основе прямых измерений относятся: Скорости равномерного движения шарика в жидкости; A Fупр при подъеме груза с использованием подвижного блока; Момента силы, действующей на рычаг; Давление воздуха в шприце. Исследование зависимостей между физическими величинами: Зависимости массы от объема; Изменения веса тела в воде от Vпч тела; Равновесия рычага; Зависимости Т(m) для пружинного маятника; Зависимости угла падения от угла преломления луча на границе «воздух-стекло» Проверка заданных предположений (по результатам прямых измерений) Независимости Т(m) для груза, подвешенного к ленте; Зависимости l столбика жидкости в термометрической трубке от t°C; Зависимости R(S); Предположения о Σ расстояний от линзы до предмета и изображения. Опыты по исследованию физических явлений: Демонстрирующие зависимость Fтр(Р) и характера поверхностей; Демонстрирующие зависимость Рвозд.(V,t°C); По исследованию явления ЭМИ; Демонстрирующие зависимость силы взаимодействия катушки с током и магнита от направления тока в катушке.