Методологические умения (задания 15–17) · ОГЭ по физике
Задание 17. Экспериментальное задание
Косвенные измерения величин и исследование зависимостей на реальном оборудовании. 3 балла · высокий уровень · ≈30 минут · раздел: механические явления и электромагнитные явления. 12 вариантов с эталоном и критериями. Таблицы измерений в экспериментальном задании составлены редакцией reknow.ru: это правдоподобные учебные данные, а не протокол настоящего опыта. Характеристики оборудования взяты из приложения 2 к спецификации.
Используя весы с разновесами, измерительный цилиндр (мензурку) с водой и цилиндр из неизвестного вещества, определите плотность вещества цилиндра. В ответе опишите ход работы, приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: цилиндр кладут на чашку весов; затем мензурку с водой ставят на стол, отмечают уровень воды и опускают в неё цилиндр на нити.
- Измеряют массу цилиндра на весах и объём вытесненной воды как разность уровней в мензурке.
Величина Значение Масса цилиндра m, г 356 Уровень воды без цилиндра V₁, мл 100 Уровень воды с цилиндром V₂, мл 140 Объём цилиндра V = V₂ − V₁, см³ 40 - Расчётная формула: ρ = m/V.
- ρ = 356 г / 40 см³ = 8,9 г/см³ = 8900 кг/м³.
- Ответ: плотность вещества примерно 8900 кг/м³ (это медь).
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Балл теряют, забыв записать объём вытесненной воды как РАЗНОСТЬ двух уровней, и не указав единицы измерения в ответе. Плотность в г/см³ без перевода в кг/м³ эксперт тоже не засчитает полностью.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя штатив с муфтой и лапкой, динамометр, стакан с водой и тело на нити, определите выталкивающую силу, действующую на полностью погружённое в воду тело. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: динамометр закреплён в лапке штатива, к его крючку на нити подвешено тело; под телом стоит стакан с водой.
- Сначала измеряют вес тела в воздухе, затем опускают тело в воду так, чтобы оно не касалось дна и стенок, и снова снимают показание динамометра.
Величина Значение Вес тела в воздухе P₁, Н 3 Вес тела в воде P₂, Н 2 - Расчётная формула: Fₐ = P₁ − P₂.
- Fₐ = 3 Н − 2 Н = 1 Н.
- Ответ: выталкивающая сила примерно 1 Н.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Тело не должно касаться дна и стенок стакана: иначе часть веса примет на себя дно и измерение будет испорчено. Балл теряют и те, кто записывает разность показаний без единиц.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя штатив, динамометр, тело известного объёма и стакан с жидкостью, определите плотность жидкости. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: тело на нити подвешено к динамометру, закреплённому в штативе; под телом — стакан с жидкостью.
- Измеряют вес тела в воздухе и вес того же тела, полностью погружённого в жидкость.
Величина Значение Объём тела V, см³ 80 Вес тела в воздухе P₁, Н 5 Вес тела в жидкости P₂, Н 4,36 Выталкивающая сила Fₐ = P₁ − P₂, Н 0,64 - Из закона Архимеда Fₐ = ρ·g·V выражаем плотность: ρ = Fₐ/(g·V).
- ρ = 0,64 / (10·8e-05) = 800 кг/м³.
- Ответ: плотность жидкости примерно 800 кг/м³.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Объём обязательно переводят в кубические метры: подстановка кубических сантиметров даёт ответ в миллион раз больше. Тело должно быть погружено полностью.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя деревянный брусок с крючком, набор грузов и динамометр, определите коэффициент трения скольжения бруска по поверхности стола. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: брусок лежит на столе, к его крючку прицеплен динамометр; брусок тянут горизонтально равномерно.
- Сначала измеряют вес бруска с грузами (подвесив его к динамометру), затем силу тяги при равномерном движении по столу — она равна силе трения.
Величина Значение Масса бруска с грузами m, г 100 Вес бруска с грузами P = N, Н 1 Сила тяги при равномерном движении F, Н 0,4 - При равномерном движении сила тяги равна силе трения: F = Fтр = μ·N, откуда μ = F/N.
- μ = 0,4 / 1 = 0,4.
- Ответ: коэффициент трения скольжения примерно 0,4. Это безразмерная величина, единиц у неё нет.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Тянуть надо РАВНОМЕРНО: при разгоне показание динамометра больше силы трения. Коэффициент трения безразмерен — приписанные к нему ньютоны эксперт считает ошибкой.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя штатив с лапкой, пружину с миллиметровой шкалой и набор грузов по 100 г, определите жёсткость пружины. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: пружина подвешена к лапке штатива, рядом миллиметровая шкала; к нижнему концу пружины подвешивают грузы.
- Отмечают положение конца ненагруженной пружины, затем подвешивают грузы и отмечают новое положение. Удлинение — разность отсчётов.
Величина Значение Число грузов по 100 г 2 Сила упругости F = m·g, Н 2 Удлинение пружины x, мм 100 Удлинение пружины x, м 0,1 - Из закона Гука F = k·x выражаем жёсткость: k = F/x.
- k = 2 / 0,1 = 20 Н/м.
- Ответ: жёсткость пружины примерно 20 Н/м.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Удлинение берут в метрах: миллиметры, подставленные в закон Гука, дают жёсткость в тысячу раз меньше. И удлинение — это разность отсчётов, а не длина нагруженной пружины.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя рычаг, набор грузов и динамометр, определите момент силы, удерживающей рычаг в равновесии. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: рычаг закреплён на оси; на одно плечо подвешены грузы, к другому плечу приложен динамометр, удерживающий рычаг в равновесии.
- Линейкой измеряют плечо силы — расстояние от оси до линии действия силы, динамометром — саму силу.
Величина Значение Сила по динамометру F, Н 3 Плечо силы l, м 0,1 - Расчётная формула: M = F·l.
- M = 3·0,1 = 0,3 Н·м.
- Ответ: момент силы примерно 0,3 Н·м.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Плечо — расстояние от оси до ЛИНИИ ДЕЙСТВИЯ силы, а не до точки подвеса по диагонали. Динамометр надо держать перпендикулярно рычагу, иначе плечо измерено неверно.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя источник тока, резистор, амперметр, вольтметр, ключ и соединительные провода, определите электрическое сопротивление резистора. В ответе приведите схему цепи, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема цепи: источник тока, ключ, амперметр и резистор соединены последовательно; вольтметр подключён параллельно резистору.
- Замыкают ключ и снимают показания обоих приборов.
Величина Значение Сила тока по амперметру I, А 0,5 Напряжение по вольтметру U, В 1 - Расчётная формула — закон Ома: R = U/I.
- R = 1 / 0,5 = 2 Ом.
- Ответ: сопротивление резистора примерно 2 Ом.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Амперметр включают последовательно, вольтметр — параллельно. Перепутанное включение — самая частая потеря балла за схему. Источник подключают последним, после проверки цепи.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя источник тока, резистор, амперметр, вольтметр, ключ и соединительные провода, определите мощность электрического тока в резисторе. В ответе приведите схему цепи, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема цепи: источник тока, ключ, амперметр и резистор соединены последовательно, вольтметр подключён параллельно резистору.
- Снимают показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе.
Величина Значение Сила тока I, А 0,2 Напряжение U, В 1 - Расчётная формула: P = U·I.
- P = 1·0,2 = 0,2 Вт.
- Ответ: мощность тока примерно 0,2 Вт.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Мощность считают по показаниям ОБОИХ приборов. Если взять напряжение источника вместо напряжения на резисторе, результат окажется завышенным.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя собирающую линзу, экран, лампу на подставке и линейку, определите оптическую силу линзы. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: лампа, линза и экран стоят на одной прямой; линзу двигают, пока на экране не получится резкое изображение далёкого источника.
- Если источник далёкий, изображение получается в фокальной плоскости, и расстояние от линзы до экрана равно фокусному расстоянию. Его измеряют линейкой.
Величина Значение Расстояние от линзы до экрана F, см 10 То же в метрах F, м 0,1 - Расчётная формула: D = 1/F, где F — в метрах.
- D = 1/0,1 = 10 дптр.
- Ответ: оптическая сила линзы примерно 10 дптр.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Фокусное расстояние подставляют В МЕТРАХ: сантиметры дают ответ в сто раз меньше. И изображение на экране должно быть резким — иначе измерено не фокусное расстояние.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя доску-наклонную плоскость, брусок с крючком, динамометр и линейку, определите коэффициент полезного действия наклонной плоскости. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: доска одним концом поднята на подставку; по ней равномерно тянут брусок динамометром вдоль наклона.
- Линейкой измеряют высоту подъёма и длину наклонной плоскости, динамометром — силу тяги при равномерном движении и вес бруска.
Величина Значение Масса бруска m, г 200 Высота подъёма h, м 0,2 Длина наклонной плоскости l, м 0,6 Сила тяги вдоль плоскости F, Н 0,8 - Полезная работа: Aп = m·g·h = 0,2·10·0,2 = 0,4 Дж.
- Полная работа: Aз = F·l = 0,8·0,6 = 0,48 Дж.
- КПД: η = Aп/Aз·100 % = 0,4/0,48·100 % = 83,3 %.
- Ответ: КПД наклонной плоскости примерно 83,3 %.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Полезная работа считается по ВЫСОТЕ подъёма, а полная — по ДЛИНЕ наклонной плоскости. Перепутать их — значит получить КПД больше ста процентов.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя брусок с крючком, динамометр и линейку, определите работу силы трения при равномерном перемещении бруска по столу. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: брусок на столе, к его крючку прицеплен динамометр; рядом лежит линейка, вдоль которой отсчитывают перемещение.
- Брусок тянут равномерно на отмеренное расстояние и записывают показание динамометра.
Величина Значение Сила тяги при равномерном движении F, Н 0,4 Перемещение бруска s, м 0,4 - При равномерном движении сила тяги равна по модулю силе трения, поэтому работа силы трения по модулю равна A = F·s.
- A = 0,4·0,4 = 0,16 Дж.
- Ответ: работа силы трения по модулю примерно 0,16 Дж; сама работа силы трения отрицательна.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Работа силы трения отрицательна: сила направлена против перемещения. Модуль работы считают по показанию динамометра только при РАВНОМЕРНОМ движении.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Используя штатив, подвижный блок, нить, набор грузов, динамометр и линейку, определите работу силы упругости при подъёме груза подвижным блоком и КПД установки. В ответе приведите схему установки, таблицу измерений и результат с единицами измерения.
Ваше решение
Записывайте решение целиком: формулы в общем виде, преобразования, числовой ответ с единицами. Черновик сохраняется в браузере. Автоматической проверки у этого задания нет: на экзамене решение читает эксперт, поэтому сверьтесь с эталоном и пройдите по критериям сами.
- Схема установки: к штативу подвешена нить, перекинутая через подвижный блок; на оси блока висит груз, свободный конец нити тянут динамометром вверх.
- Линейкой измеряют высоту подъёма груза и длину вытянутой нити (она вдвое больше), динамометром — силу тяги при равномерном подъёме.
Величина Значение Масса груза m, г 400 Высота подъёма груза h, м 0,2 Длина вытянутой нити 2h, м 0,4 Сила тяги F, Н 2,5 - Работа силы упругости нити (полная работа): Aз = F·2h = 2,5·0,4 = 1 Дж.
- Полезная работа: Aп = m·g·h = 0,4·10·0,2 = 0,8 Дж.
- КПД: η = 0,8/1·100 % = 80 %.
- Ответ: работа силы упругости примерно 1 Дж, КПД около 80 %.
- Результаты измерений в эталоне условные: они составлены редакцией reknow.ru под характеристики оборудования из приложения 2 к спецификации ФИПИ. У вас числа получатся свои — сверяйте не их, а ход работы.
Где теряют балл. Подвижный блок даёт выигрыш в силе вдвое, но нить приходится вытянуть вдвое длиннее. Если взять в формуле работы высоту груза вместо длины нити, КПД получится больше ста процентов.
Проверьте себя по критериям
На экзамене задание оценивается в 3 балла: за схему установки, за правильно проведённые и записанные измерения и за верное значение искомой величины с единицами.
- Записана схема экспериментальной установки или её рисунок
- Проведены измерения и их результаты записаны в таблицу с единицами
- Получено верное значение искомой величины с единицами измерения
Что нужно знать
Что засчитывают эксперты
Три балла ставят за схему установки, за проведённые и записанные с единицами измерения и за верное значение искомой величины. Пропустите любой из трёх пунктов — потеряете балл.
Косвенное измерение — это формула
Плотность, коэффициент трения, жёсткость, КПД прямо не измеряются. Сначала записывают расчётную формулу, потом измеряют то, что в неё входит.
Единицы и перевод
Удлинение пружины — в метрах, объём — в кубических метрах, фокусное расстояние — в метрах. Миллиметры и сантиметры в формулах дают ответ, отличающийся в сотни раз.
Посмотреть на модели
Интерактивные модели Лаборатории по темам этого номера: величины в них меняются ползунками, и видно, что от чего зависит.
Где это проходят в школе
Материал этого номера разбирается в школьном курсе:
То же самое на ВПР
Эти темы спрашивают и раньше — во всероссийской проверочной работе по физике: