Задание №23 ОГЭ по физике


Лабораторное исследование


Задание №23 является, по сути, лабораторной работой. В нем требуется собрать экспериментальную установку, изобразить ее схематически на бумаге, затем произвести необходимые наблюдения, собрать числовые данные, нужные для вычислений и произвести эти вычисления. Альтернативный вариант – необходимость на основании собранной установки произвести наблюдения и сделать качественные (т.е. не требующие количественных расчетов) выводы. Вероятная тематика экспериментов, предложенных в задании, охватывается разделами механики, электродинамики, геометрической оптики.


Разбор типовых вариантов заданий №23 ОГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

Соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока, совершаемой в резисторе, используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R2. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,5 А. Определите работу электрического тока в резисторе в течение 5 мин.

В бланке ответов:

  1. нарисуйте электрическую схему эксперимента;
  2. запишите формулу для расчёта работы электрического тока;
  3. укажите результаты измерения напряжения и силы тока;
  4. запишите численное значение работы электрического тока.
Алгоритм решения:
  1. Собираем эл.цепь из элементов, перечисленных в условии задания. Зарисовываем схему цепи.
  2. Записываем ф-лу для работы силы эл.тока.
  3. Фиксируем данные с амперметра и вольтметра. Переводим в СИ значение для времени.
  4. Подставляем данные в ф-лу из п.2, получаем конечный результат.
Решение:
  1. Эл.схема должна выглядеть так:

В схеме (сверху вниз и слева направо) подключены: источник тока, ключ, резистор (R2), параллельно подключенный к нему вольтметр (V), амперметр (A, который полагается подключать последовательно к элементу схемы, для которого определяется сила эл.тока), реостат.

  1. Расчетную ф-лу выберем исходя из известных в условии данных и наличия конкретных элементов в эл.цепи: A=IUt.
  2. Для силы тока амперметр (после корректировки посредством реостата) покажет I=0,5 A. Величину напряжения (U) покажет вольтметр.
  3. По условию t=5 мин=300 с. Подставив все имеющиеся числовых данные в ф-лу (см. п.2), получим искомый результат для работы эл.тока.

Первый вариант (Камзеева, № 3)

Используя собирающую линзу, экран, лампу на подставке, источник тока, соединительные провода, ключ, линейку, соберите экспериментальную установку для исследования свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы от лампы, расположенной от центра линзы на расстоянии 15 см.

В бланке ответов:

  1. сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для наблюдения изображения лампы, полученного с помощью собирающей линзы;
  2. передвигая экран, получите четкое изображение лампы и перечислите свойства изображения (мнимое или действительное, уменьшенное или увеличенное, прямое или перевернутое);
  3. сформулируйте вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы.
Алгоритм решения:
  1. Собираем экспериментальную установку. Зарисовываем схему оптической системы, использующейся для эксперимента.
  2. Анализируем условие и схему; определяем свойства изображения, полученного на экране.
  3. Делаем выводы о том, как именно размещена лампа относительно двойного фокуса.
Решение:
  1. Поскольку после сборки установки требуется сделать рисунок только использующейся в ней оптической системы, то ключ и источник эл.тока зарисовывать не нужно. Необходимый рисунок:
  2. Свойства (характеристики) изображения зависят от того, на каком расстоянии от линзы находится лампа. Если она размещается между линзой и фокусом, то четкое изображение на экране нельзя получить (оно будет мнимым, т.к. экран находится за линзой, а лампа перед ней). Это противоречит условиям эксперимента (по условию изображение требуется получить). Если лампа находится в точке фокуса, то изображения тоже не выйдет. Четкое изображение получается в случае, когда лампа находится: 1) между фокусом и двойным фокусом, и тогда оно будет действительным, увеличенным, перевернутым; 2) в точке двойного фокуса, и тогда имеем изображение действительное, равное реальному, перевернутое; 3) за точкой двойного фокуса, и тогда получим изображение действительное, уменьшенное, перевернутое. Это означает, что если два свойства – изображение действительное и перевернутое – можно определить однозначно, то его величина может варьироваться и точно определить его можно только по результатам наблюдений и измерений (для чего и дана линейка).
  3. По условию лампа располагается на 15 см от линзы. Если на экране при этом получилось увеличенное изображение, то нужно сделать такой вывод: лампа размещается на расстоянии, меньшим двойного фокусного, но дальше фокусного. Если изображение на экране равно реальному размеру лампы, значит, вывод формулируем так: находится в точке фокуса, который для данной линзы соответствует 15 см. Если изображение вышло уменьшенным, то вывод следующий: лампа находится за двойным фокусом.

Второй вариант (Камзеева, № 5)

Соберите установку для исследования равновесия рычага. Используйте рычаг, три груза, штатив и динамометр. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении.

В бланке ответов:

  1. зарисуйте схему экспериментальной установки;
  2. запишите формулу для расчета момента силы;
  3. укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча;
  4. запишите числовое значение момента силы.
Алгоритм решения:
  1. Собираем схему установки для эксперимента. Зарисовываем ее.
  2. Записываем расчетную ф-лу для момента силы.
  3. Измеряем величину силы и определяем размер плеча.
  4. Подставляем данные в расчетную формулу. Находим конечный результат. Записываем ответ.
Решение:
  1. Рисунок установки:Такая установка обеспечивает состояние равновесия рычага. Значение силы F может быть определено посредством динамометра, который имеется в наличии, согласно условию.
  2. Момент силы равен: M=F·l, где F – измеряемая динамометром сила, l – расстояние от оси рычага то точки приложения на нем силы (плечо).
  3. Величину силы покажет динамометр. Плечо l= 6 cм=0,06 м, что требуется по условию.
  4. Определяем момент силы, применяя ф-лу из п.2 и расчетные данные из п.3.

Третий вариант (Камзеева, № 13)

Соберите экспериментальную установку для исследования свободных колебаний нитяного маятника. Используйте штатив с муфтой и лапкой, груз с прикрепленной к нему нитью, метровую линейку и секундомер. Определите время 30 полных колебаний и посчитайте частоту колебаний для случая, когда длина нити равна 1 м.

В бланке ответов:

  1. сделайте рисунок экспериментальной установки;
  2. запишите формулу для расчета частоты колебаний;
  3. укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний;
  4. запишите численное значение частоты колебаний маятника.
Алгоритм решения:
  1. Собираем установку. Схематически зарисовываем ее.
  2. Записываем требуемую формулу.
  3. Записываем кол-во колебаний, определяем время их совершения.
  4. Производим вычисление частоты колебаний. Записываем ответ.
Решение:
  1. Эксперимент.установка должна выглядеть примерно так:Здесь l – длина нити, которая по условию равна 1 м.
  2. Частоту колебаний будем вычислять по формуле: , где N – кол-во колебаний, t – время колебаний (в течение которого было совершено N колебаний).
  3. По условию должно быть совершено 30 колебаний, поэтому эта величина просто фиксируется, а не вычисляется. С помощью секундомера отсчитываем время t, за которое совершено N=30 колебаний.
  4. Используя числовые данные из п.3 рассчитываем по формуле (см.п.2) искомую величину ν.