ОГЭ · Физика · Вторая часть: задания 17–22 с развёрнутым ответом
Задание 17: экспериментальное задание и запись измерений с погрешностью
Самое предсказуемое задание второй части: четыре элемента ответа известны заранее, и их достаточно просто не забыть.
- ⚠Записывают прямые измерения без погрешностей, хотя они даны в условии
- ⚠Забывают перевод в СИ: считают в см и граммах, а ответ просят в кг/м³
- ⚠Пишут в «прямые измерения» уже вычисленную величину — это косвенная, а не прямая
- ⚠Пропускают описание установки, сразу начиная с формулы
- ⚠В задании-исследовании дают числа, но не формулируют вывод о характере зависимости
Четыре элемента ответа — и ничего лишнего
| 1. Установка | Схема или описание словами: какие приборы взяты, что и как измеряется. «Тело подвешено к динамометру; измеряется вес в воздухе и при полном погружении в воду» — этого достаточно. |
|---|---|
| 2. Расчётная формула | Формула искомой величины в буквенном виде: ρ = m/V, k = F/x, μ = Fтр/N, FA = P₁ − P₂, R = U/I, M = F·L, D = 1/f. |
| 3. Прямые измерения с погрешностью | Каждое показание прибора в виде x = (x₀ ± Δx) единица: m = (54,0 ± 0,1) г; V = (20 ± 1) см³. Погрешность в условии дана — её надо переписать, а не выдумать. |
| 4. Результат | Числовое значение искомой величины с единицами (при необходимости в СИ). Для задания-исследования вместо числа — вывод о характере зависимости. |
Определение
Прямое измерение — величина, которую сняли прямо со шкалы прибора: масса на весах, сила на динамометре, напряжение на вольтметре, длина по линейке
Определение
Косвенное измерение — величина, которую вычислили по формуле из прямых измерений: плотность, жёсткость, сопротивление, момент силы, КПД. Именно её и просят найти в №17
Определение
Абсолютная погрешность Δx — граница, в пределах которой может отличаться истинное значение от измеренного. Для прибора со шкалой её обычно принимают равной половине цены деления; запись результата: x = (x₀ ± Δx)
Как правильно записать результат измерения
Запись «масса 54 г» для экспериментального задания неполна: измерение всегда имеет границу точности. Правильная форма — m = (54,0 ± 0,1) г, и читается она так: истинное значение массы лежит между 53,9 г и 54,1 г. Если прибор со шкалой, а погрешность в условии не названа, берут половину цены деления: у мензурки с делениями через 2 мл погрешность ±1 мл, у линейки с миллиметровыми делениями — ±0,5 мм. В заданиях нашего банка все погрешности уже приведены в условии словами — задача ученика в том, чтобы не полениться их переписать. Это отдельный элемент ответа: измерения без погрешностей эксперт не засчитывает, и трёх баллов уже не будет. И ещё одно: в раздел «прямые измерения» попадают только показания приборов. Плотность, посчитанная по формуле, туда не пишется никогда — она относится к пункту «результат».
Формулы, которые спрашивают в задании 17
| Плотность вещества | ρ = m/V; массу берут с весов, объём — по разности уровней в мензурке |
|---|---|
| Жёсткость пружины | k = F/x; силу измеряют динамометром, удлинение — линейкой (не забудь см → м!) |
| Коэффициент трения скольжения | μ = Fтр/N; при равномерном движении сила тяги равна силе трения, а вес бруска равен силе нормального давления. Величина безразмерная |
| Сила Архимеда | FА = P₁ − P₂: вес тела в воздухе минус вес при полном погружении |
| Момент силы | M = F·L, где L — плечо (расстояние от оси до линии действия силы); единица — Н·м |
| Сопротивление, мощность, работа тока | R = U/I, P = UI, A = UIt; амперметр включают последовательно, вольтметр — параллельно |
| Оптическая сила линзы | D = 1/f, где f — фокусное расстояние в метрах; единица — диоптрия (дптр) |
| Работа силы трения | A = Fтр·s; силу трения измеряют динамометром при равномерном движении, путь — линейкой |
Два типа задания 17
- • Спрашивают одно число: плотность, жёсткость, сопротивление
- • Обязательна расчётная формула
- • Четвёртый элемент — числовое значение с единицей
- • Пример: ρ = 54 г / 20 см³ = 2700 кг/м³
- • Дают серию измерений (три пары значений)
- • Вместо формулы — таблица результатов
- • Четвёртый элемент — вывод о характере зависимости
- • Пример: «при увеличении напряжения сила тока растёт прямо пропорционально, отношение U/I постоянно»
Ловушка перевода. Плотность 2,7 г/см³ — это 2700 кг/м³, множитель 1000, а не 10 и не 100. Проверяй здравым смыслом: вода — 1 г/см³ = 1000 кг/м³, алюминий — 2700, сталь — 7800. Если получилось «2,7 кг/м³», значит ты забыл перевод: такой лёгкой не бывает даже пена.
Ловушка «подмены измерения». В пункт «прямые измерения» пишут только показания приборов. Строчка «ρ = (2700 ± 100) кг/м³» в этом пункте — ошибка: плотность никто не измерял, её вычислили. Прямые здесь — масса и объём.
Разбор примера
Образцовый ответ на 3 балла
Чтобы определить плотность материала небольшого цилиндра, его положили на электронные весы: масса оказалась m = (54,0 ± 0,1) г. Затем цилиндр опустили в мензурку с водой; уровень воды поднялся со 100 мл до 120 мл, то есть объём тела V = (20 ± 1) см³. Опишите установку, запишите формулу, приведите прямые измерения с погрешностями и вычислите плотность в кг/м³.
Показать решение по шагам
- 1. 1. Установка: массу цилиндра измеряют электронными весами; для измерения объёма цилиндр полностью погружают в мензурку с водой и находят объём по разности уровней V = V₂ − V₁.
- 2. 2. Расчётная формула: ρ = m/V.
- 3. 3. Прямые измерения: m = (54,0 ± 0,1) г; V = (20 ± 1) см³.
- 4. 4. Расчёт: ρ = 54 г / 20 см³ = 2,7 г/см³.
- 5. 5. Перевод в СИ: 2,7 г/см³ = 2,7 · 1000 кг/м³ = 2700 кг/м³ (это алюминий — значение правдоподобно).
Ответ: Ответ: ρ = 2700 кг/м³
А теперь тот же опыт на 1 балл: «ρ = 54/20 = 2,7». Формула есть — это единственное, что спасает. Нет описания установки, нет измерений с погрешностями, нет единиц и нет перевода в кг/м³. Три элемента из четырёх потеряны, а работы было ровно на две дополнительные строчки.
Вопрос на проверку
Цена деления мензурки равна 2 мл. Какую абсолютную погрешность измерения объёма следует принять?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Вопрос на проверку
Плотность получилась 2,7 г/см³. Чему она равна в кг/м³?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Вопрос на проверку
Что нельзя записывать в пункт «результаты прямых измерений»?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Протоколы остальных опытов из спецификации
Спецификация ОГЭ называет поимённо восемь косвенных измерений, которые могут попасться в задании 17: плотность вещества, сила Архимеда, коэффициент трения скольжения, жёсткость пружины, момент силы на рычаге, работа силы упругости при подъёме груза блоком, работа силы трения, оптическая сила линзы. Два первых протокола разобраны выше. Ниже — остальные шесть, каждый по одной и той же схеме из четырёх пунктов: установка, формула, прямые измерения с погрешностями, результат.
Разбор примера
Задание 17: протокол измерения коэффициента трения скольжения
Деревянный брусок равномерно тянули по горизонтальной поверхности. Динамометром измерили вес бруска, равный силе нормального давления, N = (2,5 ± 0,1) Н, и силу тяги при равномерном движении, равную силе трения, Fтр = (0,5 ± 0,1) Н. Опишите установку, запишите формулу, приведите прямые измерения и вычислите коэффициент трения скольжения.
Показать решение по шагам
- 1. 1. Установка словами: брусок лежит на горизонтальной направляющей, к нему прицеплен динамометр; вес бруска измеряют, подвесив его к динамометру, а силу трения — по показанию динамометра при равномерном движении, когда сила тяги равна силе трения.
- 2. 2. Расчётная формула: μ = Fтр / N.
- 3. 3. Прямые измерения с погрешностями: N = (2,5 ± 0,1) Н; Fтр = (0,5 ± 0,1) Н.
- 4. 4. Результат: μ = 0,5 / 2,5 = 0,2. Величина безразмерная, единиц у неё нет — и это единственный из восьми опытов, где единицу писать не надо.
- 5. Что губит балл: тянуть неравномерно. При разгоне сила тяги больше силы трения, и коэффициент выходит завышенным; в протоколе слово «равномерно» обязано быть.
Ответ: μ = 0,2
Разбор примера
Задание 17: протокол измерения жёсткости пружины
Для определения жёсткости пружины её подвесили вертикально и растянули грузом. Динамометр показал силу упругости F = (2,0 ± 0,1) Н, а по миллиметровой шкале удлинение пружины составило x = (4,0 ± 0,1) см. Оформите ответ полностью.
Показать решение по шагам
- 1. 1. Установка словами: пружина закреплена в штативе, к ней подвешен груз; сила измеряется динамометром, удлинение — по миллиметровой шкале планшета (отсчёт от положения пружины без груза).
- 2. 2. Расчётная формула: закон Гука F = kx, отсюда k = F / x.
- 3. 3. Прямые измерения с погрешностями: F = (2,0 ± 0,1) Н; x = (4,0 ± 0,1) см = 0,040 м.
- 4. 4. Результат: k = 2,0 / 0,040 = 50 Н/м.
- 5. Что губит балл: оставить удлинение в сантиметрах. Тогда получится 0,5 «Н/см», и эксперт засчитает ответ неверным — единица жёсткости Н/м.
Ответ: k = 50 Н/м
Разбор примера
Задание 17: протокол измерения работы силы упругости при подъёме груза блоком
Груз поднимают равномерно с помощью подвижного блока, потянув за свободный конец нити. Динамометр показал F = (1,1 ± 0,1) Н, конец нити переместился на s = (20,0 ± 0,1) см, груз при этом поднялся на h = (10,0 ± 0,1) см. Оформите ответ полностью.
Показать решение по шагам
- 1. 1. Установка словами: неподвижный блок закреплён на штативе, через него перекинута нить; к подвижному блоку подвешен груз, к свободному концу нити прицеплен динамометр. Линейкой измеряют перемещение конца нити, а не высоту подъёма груза.
- 2. 2. Расчётная формула: A = Fs, где s — перемещение точки приложения силы.
- 3. 3. Прямые измерения с погрешностями: F = (1,1 ± 0,1) Н; s = (20,0 ± 0,1) см = 0,200 м.
- 4. 4. Результат: A = 1,1 · 0,200 = 0,22 Дж.
- 5. Что губит балл: подставить в формулу высоту подъёма груза (0,100 м) вместо перемещения конца нити. Это и есть главная ловушка опыта с подвижным блоком: выигрыш в силе вдвое оплачен вдвое большим путём.
Ответ: A = 0,22 Дж
Разбор примера
Задание 17: протокол измерения оптической силы линзы
Собирающую линзу поставили на оптическую скамью между осветителем и экраном и получили на экране резкое изображение, равное по размеру предмету. Расстояние от предмета до линзы d = (204 ± 2) мм, от линзы до экрана f = (204 ± 2) мм. Оформите ответ полностью.
Показать решение по шагам
- 1. 1. Установка словами: на оптической скамье стоят осветитель с предметом, линза в держателе и экран; положение экрана подбирают до резкого изображения, а положение линзы — до равенства размеров предмета и изображения.
- 2. 2. Расчётная формула: равенство размеров означает, что предмет стоит в двойном фокусе: d = f = 2F, отсюда F = d / 2 и D = 1 / F.
- 3. 3. Прямые измерения с погрешностями: d = (204 ± 2) мм; f = (204 ± 2) мм.
- 4. 4. Результат: F = 102 мм = 0,102 м; D = 1 / 0,102 ≈ 9,8 дптр.
- 5. Что губит балл: подставить фокусное расстояние в миллиметрах. Диоптрия — это обратный метр, и с миллиметрами ответ выйдет в тысячу раз меньше.
Ответ: F = 102 мм; D ≈ 9,8 дптр
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.