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
[su_note note_color=»#defae6″]
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:
- нарисуйте электрическую схему эксперимента;
- запишите формулу для расчёта работы электрического тока;
- укажите результаты измерения напряжения и силы тока;
- запишите численное значение работы электрического тока.
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Собираем эл.цепь из элементов, перечисленных в условии задания. Зарисовываем схему цепи.
- Записываем ф-лу для работы силы эл.тока.
- Фиксируем данные с амперметра и вольтметра. Переводим в СИ значение для времени.
- Подставляем данные в ф-лу из п.2, получаем конечный результат.
Решение:
- 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.
- Расчетную ф-лу выберем исходя из известных в условии данных и наличия конкретных элементов в эл.цепи: A=IUt.
- Для силы тока амперметр (после корректировки посредством реостата) покажет I=0,5 A. Величину напряжения (U) покажет вольтметр.
- 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)
[su_note note_color=»#defae6″]
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:
- сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для наблюдения изображения лампы, полученного с помощью собирающей линзы;
- передвигая экран, получите четкое изображение лампы и перечислите свойства изображения (мнимое или действительное, уменьшенное или увеличенное, прямое или перевернутое);
- сформулируйте вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы.
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Собираем экспериментальную установку. Зарисовываем схему оптической системы, использующейся для эксперимента.
- Анализируем условие и схему; определяем свойства изображения, полученного на экране.
- Делаем выводы о том, как именно размещена лампа относительно двойного фокуса.
Решение:
- Поскольку после сборки установки требуется сделать рисунок только использующейся в ней оптической системы, то ключ и источник эл.тока зарисовывать не нужно. Необходимый рисунок:
- 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).
- 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)
[su_note note_color=»#defae6″]
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:
- зарисуйте схему экспериментальной установки;
- запишите формулу для расчета момента силы;
- укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча;
- запишите числовое значение момента силы.
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Собираем схему установки для эксперимента. Зарисовываем ее.
- Записываем расчетную ф-лу для момента силы.
- Измеряем величину силы и определяем размер плеча.
- Подставляем данные в расчетную формулу. Находим конечный результат. Записываем ответ.
Решение:
- Рисунок установки:Такая установка обеспечивает состояние равновесия рычага. Значение силы F может быть определено посредством динамометра, который имеется в наличии, согласно условию.
- Момент силы равен: M=F·l, где F – измеряемая динамометром сила, l – расстояние от оси рычага то точки приложения на нем силы (плечо).
- Величину силы покажет динамометр. Плечо l= 6 cм=0,06 м, что требуется по условию.
- Определяем момент силы, применяя ф-лу из п.2 и расчетные данные из п.3.
Третий вариант (Камзеева, № 13)
[su_note note_color=»#defae6″]
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:
- сделайте рисунок экспериментальной установки;
- запишите формулу для расчета частоты колебаний;
- укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний;
- запишите численное значение частоты колебаний маятника.
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Собираем установку. Схематически зарисовываем ее.
- Записываем требуемую формулу.
- Записываем кол-во колебаний, определяем время их совершения.
- Производим вычисление частоты колебаний. Записываем ответ.
Решение:
- Эксперимент.установка должна выглядеть примерно так:Здесь l – длина нити, которая по условию равна 1 м.
- Частоту колебаний будем вычислять по формуле: , где N – кол-во колебаний, t – время колебаний (в течение которого было совершено N колебаний).
- 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.
- Используя числовые данные из п.3 рассчитываем по формуле (см.п.2) искомую величину ν.