Министерство общего и профессионального образования Свердловской области
ГОУ ДПО «Институт развития регионального образования Свердловской области»
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ДЛЯ ПЕДАГОГОВ
ПО ПОДГОТОВКЕ К ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ
Автор-составитель: Н.А. Скулкина, председатель предметной комиссии по физике ГЭК Свердловской области
ЕКАТЕРИНБУРГ
2009 Г.
Методические рекомендации
по результатам репетиционного экзамена по физике
Назначение репетиционного тестирования заключается в оценке уровня знаний, умений и навыков по физике выпускников XI классов общеобразовательных учреждений с целью их подготовки к государственной (итоговой) аттестации и конкурсному отбору в учреждения среднего и высшего профессионального образования.
Задания к репетиционному экзамену составлены в соответствии с демонстрационной версией КИМ ЕГЭ 2009 года и Кодификатором элементов содержания по физике для составления контрольных измерительных материалов единого государственного экзамена 2009г. Комплект содержит несколько типов заданий, представленных в четырех вариантах. Варианты различаются контролируемыми элементами содержания и умениями для одной и той же линии заданий, но в целом они имеют одинаковый средний уровень сложности и соответствуют обобщенному плану. Таким образом, экзаменационная работа репетиционного экзамена 2009 года разработана исходя из необходимости проверки следующих групп умений:
- владение основным понятийным аппаратом школьного курса физики (понимание смысла физических понятий, моделей, явлений, величин, законов, принципов, постулатов);
- владение основами знаний о методах научного познания;
- решение задач различного типа и уровня сложности.
Содержание репетиционной работы соответствует Федеральному компоненту государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования по физике профильного уровеня. Каждый вариант репетиционной работы состоит из трех частей и включает 36 заданий, различающихся формой и уровнем сложности. Часть А содержит 25 заданий с выбором ответа, часть В – 5 заданий, к которым требуется дать краткий ответ. Задания, представленные в двух первых частях, нацелены на проверку овладения выпускниками основным понятийным аппаратом школьного курса физики (пониманием смысла физических понятий, моделей, явлений, физических величин, законов, принципов и постулатов) и основами методологических знаний. Часть С содержит 6 заданий, направленных на проверку навыков решения задач различного типа и уровня сложности. Задания базового уровня включены в первую и вторую части работы. Задания повышенного уровня сложности распределены между всеми тремя частями работы. Пять заданий части С являются заданиями высокого уровня сложности и требуют навыков решения комплексных задач. Каждая часть работы включает задания по всем четырем содержательным разделам школьного курса физики. Общее количество заданий в экзаменационной работе по каждому из разделов приблизительно пропорционально его содержательному наполнению и учебному времени, отводимому на изучение данного раздела в школьном курсе. Все задания составлены в соответствии с требованиями Спецификации экзаменационной работы по физике единого государственного экзамена 2009г. (более подробно с подходами к отбору содержания и структурированию КИМ ЕГЭ по физике можно ознакомиться на сайте ФИПИ http://
www
.
fipi
.
ru
).
Репетиционный экзамен по физике писали 5271 учащихся. Первую и вторую части работы проверяли с помощью компьютера, третью – два независимых эксперта.
Анализ выполнения заданий базового уровня сложности показал, что основной понятийный аппарат кинематики, динамики, элементов статики, молекулярной физики, электростатики, физики атома и атомного ядра, а также тем «Законы сохранения в механике», «Механические колебания и волны», «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция» в основном усвоен, хотя уровень его усвоения сравнительно невысокий.
Результаты экзамена выявили проблемы в усвоении на базовом уровне отдельных контролируемых элементов по темам «Кинематика» «Постоянный и переменный ток», «Оптика», «Элементы СТО», «Атомная и ядерная физика», в освоении умений, связанных с методами научного познания.
При подготовке к основному экзамену следует обратить внимание на формирование навыков использования уравнений и графиков для нахождения физических величин и зависимостей.
Например, правильно решить задачу
1. Зависимость координаты от времени для некоторого тела описывается уравнением . В какой момент времени проекция скорости тела на ось равна нулю?
»
смогли лишь 25% учащихся, 44% выбрали в качестве верного ответа момент времени, соответствующий равенству нулю координаты.
В качестве верного ответа к задаче 2 зависимость силы от времени, изображенную на рисунке под цифрой 3, выбрали также лишь 25% экзаменующихся. Ответы под цифрами 1; 2 и 4 были выбраны учащимися равновероятно.
| 2. Тело движется вдоль оси Ох под действием силы
1 2 3 4 |
Правильный ответ при решении задачи 3 получили 24% учащихся, 38% в качестве верного ответа выбрали значение скорости волны, полученное в результате подстановки длины волны, равной 8 см.
| 3. На рисунке изображена поперечная волна. Частота колебаний частиц среды, в которой она распространяется, 4 Гц. Чему равна скорость волны?
|
Ответ 1 к задаче 4 в качестве правильного выбрали лишь 30% учащихся, такой же процент соответствует выбору зависимостей, обозначенных на рисунке номерами 2 и 3.
| 4. Модуль скорости тела, движущегося под действием постоянной силы по прямой, изменяется в соответствии с графиком (рис.1). Какой из графиков на рисунке 2 правильно отражает зависимость мощности этой силы от времени?
|
Следующим большим блоком заданий с низким процентом верных решений являются задачи на применение понятий работы, импульса и энергии в курсе школьной физики в целом.
В задаче 5 верный ответ 30Н получили всего 9% учащихся, а 65% выбрали ответ под номером 1.
| 5. Мяч массой 150 г упруго ударяется о гладкую стенку перпендикулярно ей. Скорость мяча 10 м/с, продолжительность удара 0,1 с. Средняя сила, действующая на мяч со стороны стенки, равна
|
|||
| 1) 15 Н
|
2) 15 кН
|
3) 30 Н
|
4) 30 кН
|
В аналогичной задаче второго варианта (задача 6) верный ответ 3 выбирают 29% учащихся, а ответ 2 – 39%. Это позволяет сделать вывод о том, что сложность получения правильного ответа заключается в определении не самого импульса, а его изменения.
| 6. Шарик массой
|
|||
| 1) 0 |
2)
|
3) 2
|
4)
|
Задачу 7 правильно решили 18% экзаменующихся, а 44% находили работу силы тяги, сонаправленной с перемещением тела.
7. Для равномерного движения бруска массой 0,1кг, на котором находится груз массой 0,1кг, используют динамометр. Брусок тянут горизонтально, при этом динамометр показывает 0,4 Н. Работа силы тяжести, действующей на брусок с грузом, при перемещении бруска на 20 см равна
Верные решения задачи 8 составляют 20%, а 80% учащихся имеют слабые представления о цикле Карно, адиабатном процессе и применении I начала термодинамики к изопроцессам.
| 8. На рисунке изображен цикл Карно, по которому работает тепловая машина. На каком участке рабочее тело получает некоторое количество теплоты?
|
Анализ работ учащихся показывает, что задачи на составление уравнения теплового баланса и расчет количества теплоты (задачи 9 и 10) умеют решать всего 30% экзаменующихся.
| 9. В кастрюлю налили холодную воду при температуре 100
|
| 10. В алюминиевый сосуд массой 100 г налито 200 г воды. Температура воды и стакана 750
|
Верный ответ 2 в задаче 11 выбрали 28% учеников, 52% считают верным ответ 1, демонстрируя тем самым слабое знание формул.
| 11. Идеальный одноатомный газ находится в сосуде с жесткими стенками объемом 0,5 м3
|
|||
| 1) 2 кДж
|
2) 3 кДж
|
3) 1,5 кДж
|
4) 3 Дж
|
Правильные решения задачи 12 (ответ 2) в сумме составили 15%, 40% учащихся выбрали ответ 3, показав отсутствие представлений о фотоэффекте и его законах.
| 12. В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4∙10–19
|
| 1) не изменилось
|
| 2) стало не равным нулю
|
| 3) увеличилось в 2 раза
|
| 4) увеличилось менее чем в 2 раза
|
Некоторую сложность при решении задач учащиеся испытали при расчете электрических цепей и анализе результата при включении в электрическую цепь конденсатора. При решении задач 12 и 13 верные решения составляют 20 и 26% соответственно.
| 12. На рисунке представлен участок электрической цепи. Каково отношение количеств теплоты , выделившихся на резисторах R2
|
|||
| 1) 0,44
|
2) 0,67
|
3) 0,9
|
4) 1,5
|
| 13. Как изменится сопротивление участка цепи АВ, изображенного на рисунке, если ключ К разомкнуть? Сопротивление каждого резистора равно 4 Ом.
|
| 1) уменьшится на 4 Ом
|
| 2) уменьшится на 2 Ом
|
| 3) увеличится на 2 Ом
|
| 4) увеличится на 4 Ом
|
Задачу №14 правильно решить смогли всего 23% учеников.
| 14. Расстояние между обкладками конденсатора уменьшили в 4 раза, не отключая его от источника зарядов. При этом напряжение на обкладках конденсатора
|
Лишь 16% экзаменующихся различают действующее и максимальное значения напряжения (задача 15), 58% учеников выбрали неверный ответ 1.
| 15. Пробивное напряжение конденсатора 300 В. Будет ли он пробит, если его включить в сеть переменного тока на 220 В?
|
| 1) не будет
|
| 2) будет
|
| 3) это зависит от металла, из которого изготовлены обкладки
|
| 4) для ответа на этот вопрос необходимо знать емкость конденсатора
|
О том, что напряженность электрического поля является характеристикой поля в определенной точке пространства и не зависит от величины пробного заряда, знают 20% учеников (задача 16). 42% считают, что с уменьшением пробно заряда она уменьшается, выбирая в качестве правильного ответ 3.
| 16. Напряженность электрического поля измеряют с помощью пробного заряда
|
| 1) не изменится
|
| 2) увеличится в
|
| 3) уменьшится в
|
| 4) увеличится в
|
Слабое знание основ СТО показали учащиеся при решении задачи 17. Правильный ответ 1 указали 19% учащихся, 56% полагают, что их относительная скорость будет равна удвоенной скорости света в вакууме.
| 17. Два фотона летят навстречу друг другу, каждый со скоростью с
|
|||
| 1) с
|
2) 2с
|
3) 0
|
4) 0,5с
|
Анализ ответов, приведенных к задаче 18, показал, что 30% учащихся не знают, что такое угол падения лучей, поскольку выбрали неверный ответ 1.
| 18. На рисунке изображено преломление светового пучка на границе стекло-воздух. Чему равен показатель преломления стекла?
|
|||
| 1) 1
|
2)
|
3)
|
4)
|
Слабое знание законов Ньютона обнаружили 84% учеников, причем, 70% из них считают верным ответ 1.
| На столе лежит книга массой 0,5 кг. Какая из указанных ниже сил, согласно третьему закону Ньютона, равна по модулю и противоположна по направлению силе тяжести, действующей на книгу? |
| 1) сила реакции опоры |
| 2) вес книги |
| 3) сила тяготения, действующая на Землю со стороны книги |
| 4) сила трения покоя |
Таким образом, анализ части А показывает, что имеется значительный потенциал для коррекции знаний учащихся и она вполне может быть проведена в оставшееся время. Это является серьезной и ответственной задачей учителя.
Проанализируем стандартные ошибки экзаменующихся, допущенные в части 3. В качестве примера ниже приведем решения задач и критерии оценивания знаний для варианта 1.
Решения задачи С1 как первого, так и второго варианта, как правило, характеризуются отсутствием необходимых построений. Зачастую они сопровождаются плохо выполненными рисунками от руки, а изображения в плоском зеркале рисуются на самом зеркале. Решения задачи С2 в своем большинстве сопровождаются неправильным применением законов сохранения импульса и энергии. При решении задач С3 неправильно определяются процессы. Например, большинство учащихся определило процесс, описываемый формулой pV
4
=
const
(вариант 1) и процесс, протекающий на участке 3-1 (вариант 2), как изотермический. Во втором варианте затруднение вызвало определение участков цикла, на которых газ получает от нагревателя тепло. При решении задачи С5 не учитывали, что сила в этом случае изменяется, и решать задачу нужно с применением энергетического подхода. При решении задачи С6 не учитывали, что уравнение Эйнштейна для фотоэффекта относится к одному электрону, а в уравнении для конденсатора фигурирует заряд пластины. Анализ показывает, что тематические ошибки, допущенные при решении задач части С, в основном те же, что и двух предыдущих частей.
С3.
(вариант 2) На P-V
диаграмме изображён цикл, проводимый с одноатомным идеальным газом. Определить КПД этого цикла.
Ответ:
| Образец возможного решения
|
|
Газ получает тепло от нагревателя на участках 1-2 и 2-3. По первому закону термодинамики: (из уравнения Менделеева-Клапейрона следует, что ) ≈10 %. |
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ
С РАЗВЕРНУТЫМ ОТВЕТОМ
Решения заданий С1–С6 части 3 (с развернутым ответом) оцениваются экспертной комиссией. На основе критериев, представленных в приведенных ниже таблицах, за выполнение каждого задания в зависимости от полноты и правильности данного учащимся ответа выставляется от 0 до 3 баллов.
С1
Дно водоёма всегда кажется расположенным ближе к поверхности воды для наблюдателя, находящегося в лодке. Объяснить это явление.
Ответ:
| Образец возможного решения
|
|
| Рассмотрим ход лучей 1 и 2, отражённых от некоторой точки А, лежащей на дне водоёма. Луч 1 (взятый для удобства построения) падает перпендикулярно на границу раздела сред (вода-воздух) и не преломляется. Произвольный луч 2 падает на границу раздела под некоторым углом α и преломляется под углом γ (α<γ, т.к. луч переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду). Находим пересечение луча 1 и продолжения луча 2 – точку А1
|
|
| Критерии оценки выполнения задания
|
Баллы
|
| Приведено полное правильное решен
ие, включающее следующие элементы:
─сделан рисунок, на котором показан ход лучей со дна водоёма и на котором видно, что точка пересечения продолжений этих лучей лежит выше уровня дна водоёма; ─проведены рассуждения, в которых поясняется ход лучей (указывается, что луч переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду, находится точка пересечения двух лучей и т.п.) |
3 |
| −Сделан рисунок, на котором показан ход лучей со дна водоёма и на котором видно, что точка пересечения продолжений этих лучей лежит выше уровня дна водоёма, но не проведены рассуждения, в которых поясняется ход лучей; ИЛИ −Проведены рассуждения, в которых поясняется ход лучей и следует вывод о том, что точка пересечения продолжений этих лучей лежит выше уровня дна водоёма, но не сделан рисунок |
2 |
| −Сделан рисунок, на котором указан ход лучей со дна водоёма, но не показано, что точка пересечения продолжений этих лучей лежит выше уровня дна водоёма ИЛИ −Проведены рассуждения, в которых поясняется ход лучей, но допущены ошибки |
1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. |
0 |
С2.
Шар массой 1 кг свободно, без начальной скорости, падает с высоты 13,2 м. На высоте 10 м он насквозь простреливается горизонтально летящей пулей массой 10 г. Скорость пули за время движения в шаре изменяется от V
1
=700 м/с до V
2
=100 м/с. Найдите кинетическую энергию шара в момент удара о горизонтальную поверхность земли.
Ответ:
| Образец возможного решения
|
||
| Кинетическая энергия шара в момент его падения на землю определяется следующим образом: , где скорость шара v
; Вертикальную составляющую скорости определяем из закона сохранения полной механической энергии: (h=13,2 м); (поскольку пуля летела горизонтально, то взаимодействие с ней шара не скажется на вертикальной компоненте скорости); Горизонтальную составляющую скорости шара определяем из закона сохранения импульса: . Ек
|
||
| Критерии оценки выполнения задания
|
Баллы
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
0 |
|
С3.
Как изменится температура идеального газа, если увеличить его объем в 2 раза при осуществлении процесса, описываемого формулой pV
4
=
const
?
Ответ:
| Образец возможного решения
|
||
| Выразим из уравнения Менделеева-Клапейрона давление p: (1). Подставим (1) в формулу, описывающую данный процесс: ; Следовательно, при увеличении объема в 2 раза температура должна понизиться в 8 раз |
||
| Критерии оценки выполнения задания
|
Баллы
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
0 |
|
С4.
Электрическое поле образовано двумя неподвижными, вертикально расположенными, параллельными, разноименно заряженными непроводящими пластинами. Пластины распложены на расстоянии d = 5см друг от друга. Напряженность поля между пластинами Е = 104
В/м. Между пластинами, на равном расстоянии от них, помещен шарик с зарядом q = 10-5
Кл и массой m = 20г. После того как шарик отпустили, он начинает падать и ударяется об одну из пластин. На какое расстояние Δh по вертикали сместится шарик к моменту его удара об одну из пластин?
Ответ:
| Образец возможного решения |
||
| Движение шарика можно «разложить» на равноускоренное движение по вертикали под действием силы тяжести и на равноускоренное движение по горизонтали под действием силы Кулона. За одно и то же время t шарик проходит путь (по вертикали) и (по горизонтали). Ускорение a
Таким образом, |
||
| Критерии оценки выполнения задания
|
Баллы
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
0 |
|
С5.
Маленький шарик массой 1 г, несущий заряд 0,15 мкКл, брошен издалека со скоростью 1 м/с в сферу, имеющую заряд 0,3 мкКл. При каком минимальном значении радиуса сферы шарик достигнет ее поверхности?
Ответ:
| Образец возможного решения
|
||
| В момент бросания шарик обладает кинетической энергией , а его потенциальная энергия в электростатическом поле заряженной сферы равна нулю. В тот момент, когда шарик достигнет поверхности сферы, его потенциальная энергия равна , а кинетическая энергия равна нулю (из условия минимального значения радиуса сферы). Применяя закон сохранения энергии, получаем . Отсюда =0,81 (м) |
||
| Критерии оценки выполнения задания
|
Баллы
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
0 |
|
С6.
В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор ёмкостью С. При длительном освещении катода светом с длиной волны λ=100 нм фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q=9,6∙10-10
Кл. Работа выхода электрона из кальция А=4,42∙10-19
Дж. Определите ёмкость конденсатора С.
Ответ:
| Образец возможного решения
|
||
| Напряжение на конденсаторе U будет равно задерживающей разности потенциалов Uз
Отсюда: 9,6 В. Находим емкость конденсатора: 100 пФ. |
||
| Критерии оценки выполнения задания
|
Баллы
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
0 |
|
В качестве рекомендаций по устранению выявленных проблем можно порекомендовать обратиться к полезной информации, приведенной в следующих источниках:
На сайтах
http://www.ege66.ru/
http://www.fipi.ru
www.rustest.ru
www1.ege.edu.ru
В литературе
1. Касаткина И.Л. Репетитор по физике.
2. Тарасов Л.В., Тарасова А.Н. Вопросы и задачи по физике.
3. Парфентьева Н., Фомина М. Решение задач по физике (части 1 и 2).
4. ЕГЭ 2009. Физика. Федеральный банк экзаменационных материалов / Авт .-сост. Демидова М.Ю., Нурминский А.И.
5. ЕГЭ 2007-2008. Физика. Репетитор / Грибов В.А., Ханнанов Н.К.
Много интересной и полезной литературы в электронном виде (в том числе и часть вышеперечисленных материалов) содержится в Кабинете физики СПбАППО – Библиотеке учителя физики. Ниже приведена ссылка на электронный адрес этого кабинета.
http://www.edu.delfa.net/books/knigi.htm
Председатель предметной подкомиссии ЕГЭ по физике Свердловской обл.
д.ф.-м.н., профессор кафедры общей и молекулярной физики ГОУ ВПО «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» Н.А. Скулкина .