Теория:
Характеристика задания
1. Какой тип ответа: решение качественной задачи.
2. Какова структура содержания задания: качественная физическая задача, использующая типовые учебные ситуации с явно заданными физическими моделями из любых \(5\) разделов физики (механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, основы специальной теории относительности, квантовая физика).
3. Какой уровень сложности задания: повышенный.
4. Как оценивается задание: проверка выполнения заданий части \(2\) проводится экспертами на основе специально разработанной системы критериев, где правильный ответ на задание оценивается \(3\) баллами —
а) \(3\) балла — приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов;
б) \(2\) балла — приведён правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков:
- в объяснении не указано или не использовано одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения (утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.), и (или)
- в объяснении не указано или не использовано одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения (утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.), и (или)
- указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт, и (или)
- в решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты, и (или)
- в решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения;
в) \(1\) балл — приведено решение, соответствующее одному из следующих случаев:
- приведён правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения, или
- указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца, или
- приведён правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения, или
- указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца, или
- указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки, или
- указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи;
- указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи;
г) \(0\) баллов — все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в \(1\), \(2\), \(3\) балла.
При автоматической проверке заданий (ЯКласс) правильный ответ также оценивается \(3\) баллами.
Пример:
задача из блока «Электромагнитная индукция» раздела физики «Электродинамика»:
| на рисунке \(1\) показан график изменения индукции однородного магнитного поля, перпендикулярно которому расположен плоский проволочный контур. Опираясь на законы физики, определи, как изменялась ЭДС индукции, генерируемая в контуре, в зависимости от времени на каждом участке графика \(1\), \(2\) и \(3\) |  Рис. \(1\). Изображение графика \(B(t)\) |
Что проверяет задание: для правильного выполнения необходимо хорошо ориентироваться в формулировке и математическом (функциональном) представлении всех законов (закономерностей) из \(5\) разделов физики:
- механика (кинематика, динамика, статика, законы сохранения, механические колебания и волны);
- электродинамика (электростатика, постоянный ток, электрический ток в различных средах, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, волновая и геометрическая оптика);
- квантовая физика (корпускулярно-волновой дуализм, физика атома и атомного ядра).
Как решить задание из примера?
| Дано | Решение |
Анализируем график \(B(t)\) с точки зрения записи функциональных зависимостей между физическими величинами — индукция магнитного поля \(B\) и время \(t\). Участок \(1\) (\(0 < t < t_1\)): \(B(t) = B_1 - k_1t\), где \(B_1 = B(t = 0) = const\) и \(k_1 = tg\beta_1 = const\) (\(\angle\beta_1\) — угол наклона прямой к оси \(Ot\) на участке \(1\)). Участок \(2\) (\(t_1 < t < t_2\)): \(B(t) = -B_2 = B(t_1) = B(t_2) = const\). Участок \(3\) (\(t_2 < t < t_3\)): \(B(t) = -B_2 + k_2(t - t_2)\), где \(k_2 = tg\beta_2 = const\) (\(\angle\beta_2\) — угол наклона прямой к оси \(Ot\) на участке \(3\)) | 1. Физическая модель задачи: - явление электромагнитной индукции. - закон электромагнитной индукции Фарадея \(\varepsilon_i(t) = -Ф'_t\), (\(1\)) где знак «\(-\)» означает, что направление возникающего индукционного тока таково, что его собственное магнитное поле компенсирует изменение внешнего магнитного потока (правило Ленца), с точки зрения математики изменение магнитного потока, пронизывающего контур, и возникающая ЭДС индукции всегда имеют разные знаки; - магнитный поток \(Ф = BScos\alpha\), (\(2\)) где \(S = const\) — площадь контура, \(\angle\alpha\) — угол между нормалью (перпендикуляром к контуру) и вектором магнитной индукции (в нашем случае \(\angle\alpha = 0 °\) и \(cos\alpha = 1\)). 3. Математическое решение задачи: - запишем закон электромагнитной индукции с учётом формулы (\(2\)) \(\varepsilon_i(t) = -SB'_t\); (\(3\)) - запишем для каждого участка \(1\), \(2\) и \(3\) закон электромагнитной индукции с учётом формулы (\(3\)), т. е. продифференцируем (найдём производную) функцию \(B(t)\) участок \(1\): \(\varepsilon_i(t) = (-S) · (-k_1) = \varepsilon_{i1} = const > 0\), (\(4\)) участок \(2\): \(\varepsilon_i(t) = (-S) · 0 = 0\), (\(5\)) участок \(3\): \(\varepsilon_i(t) = (-S) · k_2 = -\varepsilon_{i2} = const < 0\), (\(6\)) причём \(|\varepsilon_{i1}| > |\varepsilon_{i2}|\), т. к. \(k_1 > k_2\); (\(7\)) - изобразим \(\varepsilon_i(t)\) для каждого участка (рис. \(2\)) с учётом формул (\(4\))–(\(7\)).  Рис. \(2\). Изображение графика \(\varepsilon_i(t)\) |
| Найти: \(\varepsilon_i(t)\) | Правильный ответ: см. (\(4\))–(\(7\)) и рисунок \(2\) |
| Типичные ошибки | 1. Обрати внимание на векторный характер физических величин: при выполнении расчётов числа подставляются только в скалярные уравнения (запись векторного уравнения в проекциях на оси \(Ox\) и \(Oy\)). 2. Обрати внимание на графическое изображение функциональных зависимостей между физическими величинами |
Какова форма ответа: запиши в бланк ответов № \(2\) полное решение задачи.
Ответ: см. (\(4\))–(\(7\)) и рисунок \(2\).
Источники:
Рис. 1. Изображение графика \(B(t)\). © ЯКласс.
Рис. 2. Изображение графика \(\varepsilon_i(t)\). © ЯКласс.