Разбор заданий Третьей Интернет-олимпиады по физике, Санкт-Петербург и Северо-Западный регион РФ

10 класс

1.Тест 1 Кинематика (20 баллов)

2.Измерьте плотности жидкостей и тел (20 баллов)

3.Теплоёмкость жидкостей (22 балла)

4.Тележка на рельсе (15 баллов)

5.Наклонная плоскость (16 баллов)

6.Горизонтальная стрельба (14 баллов)

7.Тест 2 Физика, 12 вопросов (20 баллов)

11 класс

1.Тест 1 Механика, 15 вопросов (20 баллов)

2.Тележка на рельсе (20 баллов)

3.Фокусные расстояния и оптические силы линз (16 баллов)

4.Столкновение тележек (18 баллов)

5.Пружинный маятник (14 баллов)

6.Найдите сопротивления резисторов (24 балла)

7.Тест 2 физика, 12 вопросов (20 баллов)

Для первого теста и модели рассмотрение будет подробное, для следующих – только общая информация.

Разбор заданий по 10 классу

1.Тест 1 Кинематика (20 баллов)

Вид экрана с тестом.

Задание:

Пройдите тест, отмечая правильные ответы или вводя их в пункты ввода. Если ответы отмечаются галочками внутри квадратиков, правильных ответов может быть несколько, и можно отмечать несколько ответов.

Вид экрана с результатами, показываемыми участнику.

Какие знания и умения учащихся проверяются:

В тесте используются базовые умения в области информатики, так как для прохождения теста необходимо владеть навыками в области использования пунктов независимого и зависимого выбора, ввода/редактирования текста, использования пунктов меню. В ряде тестовых заданий проверяются межпредметные навыки “физика-математика” – участнику требуется проводить анализ графиков.

Сказанное относится ко всем тестам, поэтому далее будет указываться только специфика конкретного теста.

В данном тесте проверяются базовые знания по разделу “Кинематика”. Из 15 вопросов 10 простых и 5 среднего уровня сложности.

2.Измерьте плотности жидкостей и тел (20 баллов)

Задание:

Определите плотность каждого из трех тел, а также плотность жидкости.

Плотности определите в г/см³, с точностью до десятых.

Ускорение свободного падения примите равным 9,8 м/с².

Полученные результаты занесите в отчет и отправьте на сервер для проверки и начисления баллов.

Для взвешивания любое из тел можно подцепить крючком динамометра.

Для удобства измерений динамометр можно закреплять в лапке штатива. Эту лапку можно перемещать вверх и вниз по стойке штатива, а также разворачивать на 180º.

При считывании результатов измерений рекомендуется использовать лупу, которую можно перемещать за рукоятку. Щелчок в любом месте окна возвращает его первоначальный масштаб.

Жидкость в отливной сосуд можно доливать. Для этого следует щелкнуть по рукоятке крана. Второй щелчок закрывает кран.

Начальный вид экрана задания “Измерьте плотности жидкостей и тел”.

Инструменты лаборатории:

1. Отливной сосуд со шкалой (уровень заполнения ниже отливной трубки)

2. Кран над сосудом для доливания в него жидкости

3. Динамометр на 10 Н с ценой деления 0, 1 Н.

4. Штатив с лапкой

5. Мерный стакан со шкалой (объем стакана 250 мл)

6. Три тела для измерений:

· № 1 шар (тонет)

· № 2 кристалл (плавает)

· № 3 куб (тонет, объем куба больше объема мерного стакана)

Предполагаемые действия учащихся:

Определение плотности тела 1 (шар)

· Взвесить шар в воздухе P_ш

· Определить объем шара (шар тонет) V_ш

· Рассчитать плотность шара

Формулы для расчета:

Плотность шара ρ_ш = P_ш /gV_ш

Определение плотности тела 2 (кристалл)

· Взвесить кристалл в воздухе P_кр

· Определить объем кристалла (кристалл плавает) V_кр

Чтобы определить объем кристалла, его нужно полностью погрузить в жидкость при помощи динамометра

· Рассчитать плотность кристалла

Формулы для расчета:

Плотность кристалла ρ_кр = P_кр /gV_кр

Определение плотности тела 3 (куб)

· Взвесить куб в воздухе P_к

· Определить объем куба (куб тонет, его объем больше объема мерного стакана) V_к

Чтобы определить объем куба, его нужно вначале погрузить в жидкость частично и измерить объем вытесненной жидкости V_к1, а затем погрузить полностью и измерить второй объем вытесненной жидкости V_к2.

· Рассчитать плотность куба

Формулы для расчета:

Плотность куба ρ_к = P_к /g(V_к1 + V_к2)

Определение плотности жидкости

· Определить вес любого тела (лучше шара) в воздухе P₁

· Определить вес того же тела при его погружении в жидкость P_1ж

· Определить объем того же тела при его погружении в жидкость при помощи мерного стакана (требуется долить жидкость в отливной сосуд до уровня отливной трубки) V₁

· Рассчитать плотность жидкости

Формулы для расчета:

Сила Архимеда в данном случае равна F_1А = P₁– P_1ж

Плотность жидкости равна ρ_ж = F_1А/gV₁

Диапазоны измеряемых величин:

1. плотность жидкости ρ_ж = (0,8 – 1,5) г/см³

2. V_ш= (50 – 100) см³ρ_ш = (2,0 – 4,0) г/ см³P_ш = (1,0 – 4,0) Н

3. V_кр= (150 – 230) см³ρ_кр = (0,2 – 0,6) г/см³ P_кр = (0,3 – 1,3) Н

4. V_к= (300 – 400) см³ρ_к= (1,4 – 2,5) г/см³ P_к = (4,2 – 10,0) Н

Доверительный интервал проверки полученных результатов ± 0,1

Взвешиваем тело

С помощью лупы увеличиваем шкалу и считываем результат - вес на воздухе P= 4.8 Н. Находим массу тела как вес/g=4.8/9.8 кг =0.49 кг .

Наливаем большой сосуд до самого верха.

Ставим в раковину мерный стакан и бросаем в большой сосуд тело

Увеличиваем изображение шкалы стакана и считываем объём вылившейся жидкости – то есть объём тела V=225 мл.

Находим плотность тела как массу/объём =490 г/225 мл= 2.18 г/см³.

Вытаскиваем тело на воздух. Цепляем тело динамометром и погружаем его в жидкость.

Находим вес тела в жидкости P_ж= 2.8 Н.

Находим архимедову силу F_а= P-P_ж =4.8 Н – 2.8 Н =2 Н.

Находим плотность жидкости = F_а /(g*V)= 2/(9.8*225*10^-6) кг/м³= 907 кг/м³= 0.97г/cм³

Заполняем отчёт и отправляем на сервер

Получаем результаты

Какие знания и умения учащихся проверяются:

Проверяются навыки самостоятельного выбора необходимых инструментов и планирования последовательности действий, приводящих к нужному результату. Учащиеся учатся корректировать свои действия по полученным результатам благодаря получению с сервера отчёта о правильности или неправильности отосланных на сервер результатов. Далее во всех заданиях на основе моделей данные элементы повторяются, и о них упоминаться не будет. Будут указываться только особенности для конкретных моделей.

Первое задание в большинстве моделей выбирается достаточно простым, чтобы с ним мог справиться практически любой учащийся. А последующие – с нарастающим уровнем сложности.

В данной конкретной модели проверяются и закрепляются знания по темам “считывание показаний со шкал приборов”, “взвешивание”, “плотность тел”, “архимедова сила”. Задания 2 и 3 более сложные, так как участникам приходится догадаться, каким образом измерить объём тела, превышающий объём мерного стакана. Определение плотности жидкости ещё сложней, так как требует выстраивания цепочки логических рассуждений по использованию результатов одних измерений для получения результатов от других измерений.

3.Теплоёмкость жидкостей (22 балла)

Какие знания и умения учащихся проверяются:

Проверяется большое количество знаний и умений в области взвешивания, измерения объёмов жидкостей, считывания показаний со шкал. Проверяются знания в области термодинамики. Проверяется способность участников находить нетривиальные решения в условиях избыточности инструментария и неопределённости в алгоритме достижения цели.

4.Тележка на рельсе (15 баллов)

Форма отчета с начисляемыми баллами

Предполагаемые действия учащихся:

Определение средней скорости
Определение ускорения
Определение конечной скорости
Определение максимальной кинетической энергии

5.Наклонная плоскость (16 баллов)

Задание:

На наклонном рельсе находится брусок. Определите массу бруска и коэффициент трения скольжения.

Форма отчета с начисляемыми баллами

6.Горизонтальная стрельба (14 баллов)

Какие знания и умения учащихся проверяются:

Данное задание является хорошим примером на проверку межпредметных знаний и умений. Активно используются знания и умения в области математики, относящиеся к графикам функций. По графикам находятся физические величины, участвующие в формулах вычисления результатов. Также используются умения в области информатики на достаточно высоком уровне – работа с выделением областей графиков и восстановление первоначального масштаба вызывает большие затруднения у учащихся, имеющих малый опыт в области информатики. Данное умение является очень важным для дальнейшей работы с деловой и научной графикой.

7.Тест 2 Физика, 12 вопросов (20 баллов)

Задание:

Вид экрана с тестом.

Вид экрана с результатами, показываемыми участнику.

Какие знания и умения учащихся проверяются:

Проверяются знания по четырём разделам физики в рамках знаний учащихся 10-х классов: “Молекулярная физика и термодинамика”, “Работа и энергия”, “Постоянный электрический ток”, “Оптика”. Из 12 вопросов 5 простых, 6 среднего уровня сложности и 1 сложный.

Разбор заданий по 11 классу

1.Тест 1 Механика, 15 вопросов (20 баллов)

Задание:

Вид экрана с тестом.

Вид экрана с результатами, показываемыми участнику.

Какие знания и умения учащихся проверяются:

Проверяются базовые знания по разделам курса “Механика”(“Кинематика”, “Динамика”, “Колебания и волны”). Из 15 вопросов 10 простых и 5 среднего уровня сложности.

2.Тележка на рельсе (20 баллов)

3.Фокусные расстояния и оптические силы линз (16 баллов)

Задание:

Определите фокусные расстояния и оптические силы четырех линз. Вы можете устанавливать линзы на подставку и передвигать подставку и экран вдоль рельса.

Полученные результаты округлите до сотых, занесите в отчет и отправьте на сервер для проверки и начисления баллов.

Виды линз на экране

1. Двояковогнутая (рассеивающая)

2. Выпукло-вогнутая (рассеивающая)

3. Выпукло-плоская (собирающая)

4. Двояковыпуклая (собирающая)

4.Столкновение тележек (18 баллов)

5.Пружинный маятник (14 баллов)

6.Найдите сопротивления резисторов (24 балла)

Задание:

1.Найдите, чему равны сопротивления резисторов. Соберите для этого необходимую электрическую схему и проведите измерения.
Измерение тока работает только на диапазоне 200 микроампер, измерение напряжения - на всех диапазонах. Внутреннее сопротивление прибора на этом диапазоне показано на надписи, прикреплённой к прибору. Внутреннее сопротивление источника напряжения пренебрежимо мало.
Занесите результаты в отчёт и отошлите его на сервер. В отчёте сопротивления указывать с точностью до десятых долей процента. В промежуточных вычислениях округлений не делать.

При необходимости размер мультиметра можно увеличивать или уменьшать с помощью стрелок в его левом верхнем углу. Полярность подключения прибора можно менять щелчком по серому полю клеммы с проводами, подключённой к мультиметру.

Начальный вид экрана.

Форма отчёта

7.Тест 2 физика, 12 вопросов (20 баллов)

Задание:

Вид экрана с тестом.

Какие знания и умения учащихся проверяются:

Проверяются знания по трём разделам физики: “Постоянный электрический ток”, “Оптика”, “Магнитное поле”. Из 12 вопросов 5 простых, 6 среднего уровня сложности и 1 сложный.