ОГЭ · Физика · Планирование эксперимента и выбор оборудования (задания 15, 17)
Выбор оборудования и планирование эксперимента
Задание 15 просит подобрать приборы под опыт, а задание 17 — провести измерения по описанию. Оба навыка держатся на одном правиле: меняем одну величину, остальные держим одинаковыми.
ℹ️ В первой части ОГЭ по физике (задания 1–16) ответом служат цифры или число, а задания 17–22 требуют записанного решения или объяснения — за один голый ответ там баллов не дают. Вопросов с ответом одним словом на экзамене нет, поэтому задания ниже помечены как тренировочные: физика в них настоящая, но формат экзаменационной линии они не воспроизводят.
Что значит «правильно спланировать опыт»
Определение
Прямое измерение — величина считывается прямо со шкалы прибора: длина линейкой, сила динамометром, время секундомером
Определение
Косвенное измерение — величина вычисляется по формуле из нескольких прямых измерений: плотность, жёсткость, КПД, сопротивление
Определение
Правило одного отличия — чтобы проверить зависимость от одной величины, все остальные условия опыта должны быть одинаковыми
| Масса | весы (рычажные или электронные) |
|---|---|
| Объём жидкости и тела | мензурка (объём тела — по разности уровней) |
| Сила, вес | динамометр |
| Длина, высота, удлинение | линейка или измерительная лента |
| Время, период | секундомер |
| Температура | термометр |
| Сила тока | амперметр (включается последовательно) |
| Напряжение | вольтметр (включается параллельно) |
| Плотность вещества | ρ = m / V → весы + мензурка |
|---|---|
| Жёсткость пружины | k = F / x → динамометр + линейка |
| Коэффициент трения | μ = Fтр / N → динамометр + брусок с грузами |
| Сила Архимеда | FА = P₁ − P₂ → динамометр + сосуд с жидкостью |
| КПД наклонной плоскости | η = mgh / (F·l) → динамометр + линейка + брусок |
| Период маятника | T = t / N → секундомер + линейка + нить с грузом |
| Сопротивление резистора | R = U / I → амперметр + вольтметр + источник |
| Мощность тока | P = UI → амперметр + вольтметр |
| Удельная теплоёмкость | c = Q / (m·Δt) → весы + термометр + калориметр + нагреватель |
| Оптическая сила линзы | D = 1 / F → линейка + источник света + экран |
Как выбрать комплект приборов в задании 15
В задании 15 всегда описан вопрос исследования: «зависит ли период колебаний от массы груза», «как сила Архимеда зависит от плотности жидкости», «одинаково ли сопротивление у проводников разной длины». Порядок действий такой. Сначала выпиши формулу для искомой величины — из неё сразу видно, какие прямые измерения нужны. Затем определи, что меняется по условию и что должно остаться неизменным: если проверяют зависимость от массы, то длина нити у обоих маятников одинаковая, а грузы разные; если проверяют зависимость от длины нити, то грузы одинаковые, а нити разные. Наконец, отбери из предложенного списка минимальный комплект: приборы, которые не нужны для формулы, — это ловушка. Отдельно следи за диапазоном: динамометр до 1 Н не годится для груза весом 5 Н, а мензурка на 100 мл не измерит объём в 250 мл.
Чек-лист планирования опыта
• Что измеряем — какая величина стоит в вопросе.
• По какой формуле она считается.
• Какие прямые измерения входят в формулу — под них и берём приборы.
• Что по условию меняем, а что держим одинаковым.
• Хватает ли предела измерения выбранного прибора.
Разбор примера
Разбор: проверяем зависимость периода от длины нити
Ученик хочет выяснить, зависит ли период колебаний маятника от длины нити. Какие два маятника он должен взять и какие приборы ему нужны?
Показать решение по шагам
- 1. Проверяем зависимость от длины нити, значит нити должны быть разными.
- 2. Все остальные условия — одинаковыми: грузы одинаковой массы, одинаковая начальная амплитуда.
- 3. Период считается как T = t / N, значит нужны секундомер (время) и линейка (измерить длину нитей).
- 4. Весы не нужны: массу мы не вычисляем, достаточно взять одинаковые грузы.
Ответ: Два маятника с разными нитями и одинаковыми грузами; секундомер и линейка
Ловушка №15: в списке приборов почти всегда есть лишние. Бери ровно те, что стоят в формуле искомой величины, и проверяй предел измерения.
Вопрос на проверку
Ученик выясняет, зависит ли период колебаний маятника от массы груза. Что должно быть одинаковым у двух маятников?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Что значит «выбрать оборудование для опыта»
Линия 15 спрашивает две вещи: показание прибора с погрешностью и набор оборудования, которым можно проверить названную зависимость. Второй вопрос кажется простым, но у него жёсткая логика. Чтобы проверить, как величина A зависит от величины B, нужно, чтобы в опыте менялась только B, а всё остальное оставалось неизменным. Поэтому в правильном наборе всегда есть: прибор для измерения A, способ менять B и способ измерять саму B. Например, для проверки «период нитяного маятника зависит от длины нити» нужны штатив, груз, нить, которую можно укоротить, линейка (измеряем длину) и секундомер (измеряем время). Груза нужно два одинаковых, если проверяется независимость от массы, и один, если она не проверяется. Обратный ход тоже спрашивают: по набору оборудования опознать, какую зависимость им проверяли. Тут работает простое правило — смотри, чего в наборе по два или больше. Два цилиндра одинакового объёма из разных металлов — проверяют независимость архимедовой силы от плотности тела; две пружины разной жёсткости — зависимость периода от жёсткости; один и тот же цилиндр и две жидкости — зависимость силы Архимеда от плотности жидкости. И помни про предупреждение спецификации: часть выложенного на стол оборудования в конкретном опыте не нужна.
Разбор примера
Задание 15: показание прибора с погрешностью
Мензуркой измеряют объём жидкости. Шкала оцифрована через 50 мл, между соседними оцифрованными штрихами 10 промежутков, уровень жидкости стоит на третьем штрихе после отметки 100 мл. Погрешность измерения принимается равной половине цены деления. Укажите верный результат измерения объёма. 1) (115 ± 5) мл; 2) (115 ± 2,5) мл; 3) (103 ± 2,5) мл; 4) (115 ± 10) мл.
Показать решение по шагам
- 1. Цена деления: (150 − 100) / 10 = 5 мл. Делим на число промежутков, а не штрихов.
- 2. Отсчёт: 100 + 3 · 5 = 115 мл. Вариант 3 сделан для тех, кто примет каждый штрих за 1 мл.
- 3. Погрешность: половина цены деления — 5 / 2 = 2,5 мл.
- 4. Итог: V = (115 ± 2,5) мл, вариант 2. Вариант 1 взял целую цену деления, вариант 4 — две.
Ответ: 2
Разбор примера
Задание 15: выбор оборудования для опыта
Ученику нужно проверить, зависит ли период колебаний нитяного маятника от массы груза. Какие наборы оборудования позволяют это сделать? 1) штатив, нить, один груз, линейка, секундомер; 2) штатив, нить, два груза разной массы, линейка, секундомер; 3) штатив, две нити разной длины, один груз, секундомер; 4) штатив, нить, два груза разной массы, динамометр.
Показать решение по шагам
- 1. Проверяется зависимость периода от массы. Значит, менять в опыте надо массу, а длину нити оставить одной и той же.
- 2. Нужны: способ менять массу (два груза разной массы), способ измерять период (секундомер) и способ контролировать неизменность длины (линейка).
- 3. 1) Нет: с одним грузом массу не поменять — сравнивать будет нечего.
- 4. 3) Нет: здесь меняют длину нити, то есть проверяют другую зависимость.
- 5. 4) Нет: динамометр измеряет силу, а период им не измерить — нет секундомера.
- 6. Верен набор 2. Общее правило: в наборе обязательно есть то, чем меняют исследуемую величину, и то, чем измеряют результат.
Ответ: 2
Разбор примера
Задание 17: протокол исследования независимости периода от массы
Экспериментальное задание. Оборудование: штатив, нить (50 ± 1) см, два груза массами (100 ± 2) г и (200 ± 2) г, линейка 300 мм, секундомер (цена деления 0,1 с). Исследуйте, зависит ли период колебаний нитяного маятника от массы груза.
Показать решение по шагам
- 1. Схема установки словами: груз на нити подвешен к штативу; длину нити от точки подвеса до центра груза измеряют линейкой и в обоих опытах держат одинаковой; секундомером измеряют время 20 полных колебаний.
- 2. Расчётная формула: T = t / N.
- 3. Прямые измерения с погрешностями: L = (50 ± 1) см в обоих опытах. Груз 100 г: t₁ = (28,4 ± 0,1) с за N = 20. Груз 200 г: t₂ = (28,5 ± 0,1) с за N = 20.
- 4. Вычисление: T₁ = 28,4 / 20 = 1,42 с; T₂ = 28,5 / 20 = 1,43 с.
- 5. Вывод: масса груза выросла в 2 раза, а период изменился на 0,01 с — это меньше погрешности измерения (0,1 с / 20 = 0,005 с на период, плюс разброс от опыта к опыту). Значит, период нитяного маятника не зависит от массы груза. Формулировка «периоды совпали в пределах погрешности» — именно то, что ждёт эксперт: вывод о независимости делается через сравнение изменения с погрешностью, а не через «числа почти равны».
Ответ: T₁ = 1,42 с, T₂ = 1,43 с: период не зависит от массы груза
Разбор примера
Задание 17: протокол исследования зависимости от длины нити
Экспериментальное задание. То же оборудование, но нить можно укорачивать. Исследуйте, как период колебаний нитяного маятника зависит от длины нити.
Показать решение по шагам
- 1. Схема установки словами: та же, но теперь меняют длину нити, а груз оставляют один и тот же.
- 2. Расчётная формула: T = t / N.
- 3. Прямые измерения: L₁ = (25 ± 1) см: t₁ = (20,1 ± 0,1) с за 20 колебаний. L₂ = (100 ± 1) см: t₂ = (40,2 ± 0,1) с за 20 колебаний.
- 4. Вычисление: T₁ = 20,1 / 20 = 1,005 с ≈ 1,0 с; T₂ = 40,2 / 20 = 2,01 с ≈ 2,0 с.
- 5. Вывод по конкретным числам: длина выросла в 4 раза, период — в 2 раза. Значит, период растёт с длиной нити, но не прямо пропорционально: вчетверо длиннее нить даёт вдвое больший период (период пропорционален корню из длины). Вывод «период увеличился» без указания, во сколько раз, эксперт считает неполным.
Ответ: T₁ = 1,0 с при 25 см, T₂ = 2,0 с при 100 см: период растёт как корень из длины
ℹ️ Спецификация КИМ ОГЭ-2026, приложение 2: «Особенность комплектов состоит в том, что один комплект предназначен для выполнения целой серии экспериментальных заданий. Поэтому для одного конкретного задания комплекты избыточны по сравнению с номенклатурой оборудования, необходимого для его выполнения». Проще говоря: на столе будет лишнее оборудование, и выбрать нужное — часть задания.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.