М. Ю. Демидова ,
, ФИПИ, г. Москва;
Е. Е. Камзеева ,
ФИПИ, г. Москва

Об использовании результатов ГИА выпускников основной школы в новой форме в 2008 г. в преподавании физики

Демонстрационный вариант-2008

ЧАСТЬ 3

23. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, один груз, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для определения коэффициента трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки.

В бланке ответов: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки; 2) запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения; 3) укажите результаты измерения веса каретки с грузом и силы трения скольжения при движении каретки по поверхности рейки; 4) запишите численное значение коэффициента трения скольжения.

Правильный ответ: __________________

Критерий оценивания на 4 балла

Полностью правильное выполнение задания, включающее: 1) схематичный рисунок экспериментальной установки; 2) формулу для расчёта искомой величины по доступным для измерения величинам (в данном случае – для коэффициента трения скольжения через вес каретки с грузом и силу трения скольжения – силу тяги ); 3) правильно записанные результаты прямых измерений (в данном случае – результаты измерения веса каретки с грузом и силы трения скольжения – силы тяги ); 4) полученное правильное численное значение искомой величины.

Характеристика оборудования

При выполнении задания используется комплект оборудования № 4 в составе: каретка массой (100 ± 2) г; груз массой (100 ± 2) г; динамометр школьный с пределом измерения 4 Н (погрешность 0,1 Н); направляющая рейка.

Внимание! При замене какого-либо элемента оборудования на аналогичное с другими характеристиками необходимо внести соответствующие изменения в образец выполнения задания.

Образец возможного выполнения

1) Схема экспериментальной установки:

2) F тяги = F тр (при равномерном движении); F тр = μN ; N = P → F тр = μP → μ = F тяги /P .

3) F тяги = 0,4 Н; P = 2,0 Н;

Указание экспертам

1. Оценка границ интервала, внутри которого может оказаться верный результат, полученный учеником, рассчитывается методом границ. Учитывая погрешность измерения динамометра, получаем: F тяги = 0,4 ± 0,1 Н; P = 2,0 ± 0,1 Н. Так как μ = F тяги /P , то нижняя граница коэффициента трения скольжения НГ(μ) = 0,3 Н/2,1 Н = 0,14; верхняя граница ВГ(μ) = 0,5 Н/1,9 Н = 0,26.

2. Необходимо учесть, что результаты измерения силы трения скольжения (силы тяги) будут зависеть от материала и обработки поверхности стола.

24. Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть напряжением 220 В. Вода массой 1 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300 г, закипела через 148 с. Чему равна начальная температура воды и кастрюли? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

Правильный ответ: ____________

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: 1) верно записано краткое условие задачи; записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом (в данном решении – закон сохранения энергии, закон Джоуля–Ленца, формулы для расчёта количества теплоты, полученного водой и кастрюлей при нагревании, сопротивления резисторов при их последовательном соединении

Образец возможного решения

25. Автомобиль трогается с места и, двигаясь равноускоренно, за 20 с набирает скорость 36 км/ч. Чему равна масса автомобиля, если известно, что работа, совершённая его двигателем, составляет 2·10 5 Дж, а средняя сила сопротивления, действующая на автомобиль, равна 400 Н?

Правильный ответ: ________________

Критерий оценивания на 3 балла

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: 1) верно записано краткое условие задачи; 2) записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом (в данном решении – формула работы, второй закон Ньютона, уравнения скорости и перемещения при равноускоренном движении ); 3) выполнены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

Образец возможного решения

26. Что обжигает кожу сильнее: вода или водяной пар при одной и той же температуре? Ответ поясните.

Правильный ответ: ________________

Критерий оценивания на 2 балла

Представлен правильный ответ, приведено достаточное обоснование, не содержащее ошибок.

Образец возможного ответа

1. Водяной пар обжигает сильнее.

2. Поверхность кожи при кратковременном контакте с водой получает энергию только за счёт охлаждения тонкого слоя воды в зоне контакта. Если же на кожу попадёт пар, то энергия выделяется как при конденсации пара, так и при охлаждении образовавшейся на коже воды. И хотя масса образовавшейся воды может быть невелика, процесс конденсации сопровождается выделением большого количества теплоты, что и вызывает более сильный ожог.

Критерии оценивания задания 23 на 3, 2, 1 и 0 баллов; заданий 24 и 25 на 2, 1 и 0 баллов; задания 26 на 1 и 0 баллов см. в № 1/09 . – Ред.

Кипение

Ежедневно мы наблюдаем, как вода и её пар переходят друг в друга. Лужи на асфальте после дождя высыхают, а водяной пар в воздухе по утрам часто превращается в мельчайшие капельки тумана.

Что произойдёт, если сосуд с некоторым объёмом жидкости закрыть крышкой? Каждую секунду поверхность жидкости по-прежнему будут покидать самые быстрые молекулы, её масса будет уменьшаться, а концентрация молекул пара – увеличиваться. Одновременно с этим в жидкость из пара будет возвращаться часть его молекул, и чем больше будет концентрация пара, тем интенсивней будет процесс конденсации. Наконец наступит такое состояние, когда число молекул, возвращающихся в жидкость в единицу времени, в среднем станет равным числу молекул, покидающих её за это время. Такое состояние называют динамическим равновесием , а соответствующий пар – насыщенным паром .

Давление насыщенного пара зависит от вида жидкости и температуры. Чем тяжелее оторвать молекулы жидкости друг от друга, тем меньше будет давление её насыщенного пара. Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры представлена на рисунке.

Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры

Кипением называется процесс образования большого числа пузырьков пара, происходящий по всему объёму жидкости и на её поверхности при нагревании. На самом деле эти пузырьки присутствуют в жидкости всегда, но их размеры растут, и они становятся заметны только при кипении. Пузырьки расширяются и под действием выталкивающей силы Архимеда отрываются от дна, всплывают и лопаются на поверхности.

Кипение начинается при той температуре, когда пузырьки газа имеют возможность расширяться, а это происходит, если давление насыщенного пара вырастет до атмосферного давления. Таким образом, температура кипения – это температура, при которой давление насыщенного пара данной жидкости равно атмосферному давлению (давлению над поверхностью жидкости).

В кастрюле-скороварке имеется предохранительный клапан, который открывается при давлении 1,4∙10 5 Па. Температура кипения воды в скороварке

Ответ:

2?

При выполнении задания 22 с развёрнутым ответом используйте отдельный лист. Запишите сначала номер задания, а затем ответ на него. Полный ответ должен включать не только ответ на вопрос, но и его развёрнутое, логически связанное обоснование. Ответ записывайте чётко и разборчиво.

Можно ли наблюдать процесс пузырькового кипения воды на космической станции в условиях невесомости? Ответ поясните.

Можно, т. к. вес тела не влияет на на кипение воды. На него влияет атмосферное давление. На космической станции процесс кипения происходит гораздо медленнее, чем на Земле, но он происходит.

Часть 2

Для ответов на задания 23–26 используйте отдельный лист. Запишите сначала номер задания (23, 24 и т.д.), а затем ответ к нему. Ответы записывайте чётко и разборчиво.

Используя штатив с муфтой и лапкой, груз с прикреплённой к нему нитью, метровую линейку и секундомер, соберите экспериментальную установку для исследования свободных колебаний нитяного маятника. Определите время 30 полных колебаний и посчитайте частоту колебаний для случая, когда длина нити равна 50 см.

В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта частоты колебаний;

3) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний;

4) запишите численное значение частоты колебаний маятника.

Задание 24 представляет собой вопрос, на который необходимо дать письменный ответ. Полный ответ должен содержать не только ответ на вопрос, но и его развёрнутое, логически связанное обоснование.

Что обжигает кожу сильнее: вода или водяной пар одинаковой массы при одной и той же температуре? Ответ поясните.

Сильнее обжигает кожу водяной пар, т. к. внутренняя энергия пара больше внутренней энергии воды, следовательно, когда пар соприкоснется с кожей, выделится больше энергии, чем у горячей воды, образуется ожог.

Для заданий 25–26 необходимо записать полное решение, включающее запись краткого условия задачи (Дано), запись формул, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования и расчёты, приводящие к числовому ответу.

Потенциальная энергия пули, выпущенной из ствола вертикально вверх, через 4 с после начала движения равна 40 Дж. Чему равна масса пули, если ее начальная скорость составляет 40 ? Потенциальную энергию пули отсчитывать от уровня старта.

Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой 10 °С. Сила тока в нагревателе 7 А, КПД нагревателя равен 45%. Чему равно напряжение в электрической сети?

1. 
   Где сливки на молоке будут отстаиваться быстрее: в теплой комнате или в холодильнике? Почему?
2. 
   Что обжигает кожу сильнее: вода или водяной пар при одной и той же температуре и массе? Ответ поясните.
3. 
   Каким пятном (темным или светлым) ночью на неосвещенной дороге кажется пешеходу лужа в свете фар приближающегося автомобиля? Ответ поясните.
4. 
   Из тонкой плоскопараллельной пластины вырезали две линзы: выпуклую и вогнутую (см, рисунок). Сравните оптические силы линз по модулю. Ответ поясните.

5.Лодка плавает в небольшом бассейне. Как изменится уровень воды в бассейне, если из лодки осторожно опустить в бассейн большой камень? Ответ поясните.

6.Как меняется скольжение на коньках по льду при усилении мороза? Ответ поясните.

7. Два ученика одновременно измеряли атмосферное давление с помощью барометра: один, находясь в школьном дворе под открытым небом, другой - в кабинете физики на пятом этаже. Одинаковыми ли будут показания барометров? Если нет, то какой барометр покажет большее значение атмосферного давления? Ответ поясните.

8.Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую пленку, Обязательно ли эта пленка закроет всю поверхность воды? Ответ поясните.

9.Можно ли экраны в кинотеатрах, делать зеркальными? Ответ поясните.

10. В стакане с водой плавает кусок льда. Как будет меняться уровень воды в стакане по мере таяния льда? Ответ поясните.

11.Камень лежит на дне сосуда, полностью погруженный в воду. Как изменится сила давления камня на дно, если в воду добавить поваренную соль? Ответ поясните.

12. На вертикально расположенной доске закреплена электрическая схема (см, рисунок), состоящая из источника тока, лампы, упругой стальной пластины АВ. К одному концу пластины подвесили гирю, из-за чего пластина изогнулась и разомкнула цепь. Что будет наблюдаться в электрической цепи, когда доска начнет свободно падать? Ответ поясните.

13 . Два одинаковых латунных шарика падают с одной и той же высоты. Первый шарик упал в песок и остановился, а второй, ударившись о камень, отскочил и был пойман рукой на некоторой высоте. Внутренняя энергия какого шарика изменилась на большую величину? Ответ поясните.

14. Какой автомобиль – грузовой или легковой – должен иметь более сильные тормоза? Ответ поясните.

15. В каком случае потребуется меньше топлива: при запуске искусственного спутника с Земли или с Луны? Ответ поясните.

Решение качественных задач

ЗАДАНИЕ 1 . 1.Быстрее сливки будут отстаиваться в холодильнике.

2.Молоко представляет собой смесь мельчайших капелек жира и воды. Капельки жира имеют плотность, меньшую плотности воды, и стремятся всплыть на поверхность. Этому процессу мешает тепловое движение молекул воды. При низкой температуре влияние теплового движения молекул меньше, и сливки отстаиваются быстрее.

ЗАДАНИЕ 2 . 1.Водяной пар обжигает сильнее.

2.Поверхность кожи при кратковременном контакте с водой получает энергию только за счет охлаждения тонкого слоя воды в зоне контакта. Если же на кожу попадет пар, то энергия выделяется как при конденсации пара, так и при охлаждении образовавшейся на коже воды. И хотя масса образовавшейся воды может быть невелика, процесс конденсации сопровождается выделением большого количества теплоты, что и вызывает более сильный ожог.

ЗАДАНИЕ 3 .1.Лужа кажется светлым пятном на фоне более темной дороги.

2.И лужу, и дорогу освещают только фары встречного автомобиля. От гладкой поверхности воды свет отражается зеркально, то есть вперед, и попадает в глаза пешеходу. Поэтому лужа будет казаться ярким пятном. От шероховатой поверхности дороги свет рассеивается и в меньшей степени попадает в глаза пешеходу.

ЗАДАНИЕ 4 . 1.Оптические силы линз равны по модулю.

2.Оптическая сила плоскопараллельной пластины равна нулю (параллельные лучи после прохождения пластины остаются параллельными). А так как оптическая сила сложенных вместе тонких линз равна алгебраической сумме оптических сил отдельных линз, то получается, что оптические силы линз равны по модулю и противоположны по знаку.

ЗАДАНИЕ 5 . 1.Уровень воды понизится.

2.Камень, лежащий на дне бассейна, вытесняет воду в объеме своего тела. Для камня, плавающего в лодке, вес вытесненной воды равен весу камня в воздухе. Учитывая, что плотность камня больше плотности воды, получаем, что в этом случае объем вытесненной воды будет больше объема камня.

ЗАДАНИЕ 6 . 1.В сильные морозы скольжение ухудшается.

2.При трении лезвия о лед выделяется теплота, и тонкий слой льда, прилегающий к лезвию, плавится. Образующаяся вода играет роль смазки. В сильные морозы эта смазка не образуется, так как количества теплоты, выделяющейся при трении, недостаточно для нагревания и плавления льда

ЗАДАНИЕ 7 . 1. Разными. Барометр, находящийся в школьном дворе, покажет большее значение.

2.Значение атмосферного давления зависит от высоты относительно поверхности земли. Следовательно, атмосферное давление в кабинете на пятом этаже меньше, чем в школьном дворе.

ЗАДАНИЕ 8 . 1.Не обязательно.

2.Тонкая пленка будет растекаться по поверхности воды только до определенных пределов, так как толщина пленки не может быть меньше диаметра молекул маслянистой жидкости. Если площадь поверхности воды больше максимального размера масляного пятна, то пленка не закроет всю поверхность воды, если меньше - то закроет.

ЗАДАНИЕ 9 . 1.Нельзя.

2. Пучок света от кинопроектора в зеркале будет отражаться в соответствии с законом отражения, то есть изображение увидят только зрители, сидящие на тех местах, где проходит отраженный луч. Чтобы изображение могли увидеть все зрители в зале кинотеатра, необходимо сделать экран из материала, рассеивающего свет.

ЗАДАНИЕ 10 . 1.Уровень воды меняться не будет.

2.Масса воды, вытесненная плавающим льдом, в точности равна массе льда. При таянии лед превращается в воду той же массы и занимает тот же объем, что и вытесненная первоначально вода.

ЗАДАНИЕ 11. 1.Сила давления уменьшится.

2.Модуль силы давления равен разности действующей на камень силы тяжести и архимедовой силы. При растворении поваренной соли средняя плотность жидкости увеличится, следовательно, увеличится сила Архимеда и уменьшится сила давления камня на дно сосуда.

ЗАДАНИЕ 12. 1.Цепь замкнется, и лампа загорится.

2.Когда доска начнет свободно падать, то наступит состояние, близкое к состоянию невесомости. Гиря практически станет невесомой и перестанет действовать на пластину, пластина постепенно выпрямится и замкнет цепь.

ЗАДАНИЕ 13 . 1.На большую величину изменилась внутренняя энергия первого шарика.

2.Первый шарик, упав в песок, остановился, следовательно, изменение его внутренней энергии равно его начальной механической энергии, поскольку вся механическая энергия превратилась во внутреннюю энергию шарика и песка. Второй шарик отскочил и поднялся на некоторую высоту, следовательно, изменение его внутренней энергии равно разности его начальной и конечной потенциальной энергии.

ЗАДАНИЕ 14 . 1. Более сильные тормоза должен иметь грузовой автомобиль.

2.Масса грузового автомобиля больше, чем масса легкового автомобиля, следовательно, при одинаковых значениях скорости грузовой автомобиль обладает большей кинетической энергией, чем легковой, и для его остановки должна быть совершена большая работа. Соответственно, при одинаковом тормозном пути сила, вызывающая торможение, для грузового автомобиля должна быть больше, чем для легкового.

ЗАДАНИЕ 15 . 1.При запуске с Луны потребуется меньше топлива.

2.Чтобы ракета стала искусственным спутником Земли, ей надо сообщить первую космическую скорость, равную приблизительно 8 км/с. Для запуска ракеты с Луны нужна меньшая скорость: ведь сила тяжести на Луне примерно в 6 раз меньше, чем на Земле.

Ожоги - это травмы кожи и тканей, которые чаще всего происходят из-за действия высокой температуры: прислонились к горячему, пролили на кожу кипяток.

Но ожог можно заработать и другими способами. Опасны:

• Излучение. Поэтому мы или страдаем из-за передозировки солярия.
• Химические вещества. Поэтому бытовую химию нужно убирать в безопасное место и работать с ней в защитной одежде: перчатках, фартуке и очках.
• Трение. Поэтому надо аккуратно спускаться по канату.
• Электричество. Поэтому электротравмы такие опасные: они поражают ткани глубокими ожогами.

Что сделать, если обжёгся

Каким бы ни был ожог, действовать надо одинаково.

1. Остановить ожог

В учебниках по первой помощи это называется «прекратить действие поражающего фактора». Это значит, что нужно как можно скорее вытащить человека из-под струи кипятка или из кислотной лужи, например. Кажется очевидным, но в момент паники бывает всякое.

Если вы кому-то помогаете, сначала проверьте, что вы в безопасности. То есть убедитесь, что сами не попадёте под кипяток и не встанете в лужу кислоты.

2. Вызвать врача, если это нужно

Обязательно звоните в неотложку или скорую, если:

• Травма произошла из-за удара электрическим током.
• Ожог химический.
• Ожог третьей степени и больше, то есть когда кожа покрывается волдырями, когда они сливаются в один большой, когда кожа в зоне ожога коричневого или чёрного цвета, сухая и нечувствительная.
• Ожоги любой степени больше 10% поверхности тела. Чтобы примерно определить, сколько это, ориентируйтесь на размер ладони пострадавшего. Одна ладонь - примерно 1% от площади тела.
• Обжёгся ребёнок или человек старше 70 лет.

Если ожог лёгкий, но больше пяти сантиметров в диаметре, скорую можно не вызывать. И всё же до травмпункта дойти надо. И обязательно покажите врачу ожоги, если они на лице или на гениталиях.

3. Охладить ожог

Отправить поражённый участок под прохладную проточную воду примерно на 15–20 минут. Вода должна быть не ледяной.

4. Наложить на ожог сухую чистую повязку

Лучше, если повязка стерильная. Размер нужен такой, чтобы бинт или марля полностью перекрывали ожог. Накладывать повязку надо не слишком плотно.

5. Дать обезболивающее

Пострадавшему поможет любая таблетка на основе парацетамола, ибупрофена или нимесулида.

6. Дать питьё

Пострадавшему нужно как можно больше пить, потому что ожоги, даже маленькие, уменьшают объём циркулирующей крови. Пить нужно что-то тёплое и сладкое: чай, компот.

Чего делать нельзя

Точно нельзя наносить мази на пострадавшее место.

Тем более нельзя использовать яйца, масло, сметану и все остальные средства: они только замедлят заживление и помешают медикам, которые станут обрабатывать рану. Кроме того, со сметаной или маслом в рану могут попасть бактерии.

Даже если эти методы работали на десяти поколениях ваших бабушек и прабабушек, не делайте так. Оставьте рану чистой.

Не терпится обработать - обработайте хлоргексидином, если ожог неглубокий.

Также не прикладывайте лёд к поверхности раны, чтобы не травмировать её ещё и холодом, когда кожа и так повреждена.

Когда можно обойтись без врача

Небольшие бытовые травмы можно лечить самостоятельно. Небольшие - это когда от ожога есть только покраснение или несколько пузырей, а площадь поражения не больше пяти сантиметров в диаметре.

В этом случае нужно принимать обезболивающее, много пить и обрабатывать ожог специальным спреем с декспантенолом. Это вещество помогает быстрому заживлению, а в форме спрея его удобно наносить на болезненный ожог.