Теория:
Характеристика задания
1. Какой тип ответа: полное решение задачи с законами и формулами, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и единицей измерения.
2. Какова структура содержания задания: расчётная задача с неявно заданной физической моделью с использованием законов и формул из одного раздела физики (электродинамика).
3. Какой уровень сложности задания: высокий.
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 решение, включающее в себя положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом, описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением констант), представлены необходимые математические преобразования и расчёты, представлен правильный ответ с указанием единиц измерения;
б) \(2\) балла — правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы и приведены преобразования, но имеется один или несколько недостатков: описаны не все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин, в решении имеются лишние записи (возможно, неверные), которые не отделены от решения или не зачёркнуты, в математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки и (или) пропущены логически важные шаги;
в) \(1\) балл — выставляется в следующих случаях: представлены только положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи без каких-либо преобразований, направленных на решение задачи, в решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи, но присутствуют верные преобразования с имеющимися формулами, в одной из исходных формул допущена ошибка, но присутствуют верные преобразования с имеющимися формулами;
г) \(0\) баллов — все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в \(1\), \(2\) и \(3\) балла.
При автоматической проверке заданий (ЯКласс) правильный ответ также оценивается \(3\) баллами.
Пример:
задача из блоков «Электростатика» и «Постоянный ток» раздела физики «Электродинамика»:
найди величину заряда на обкладке первого конденсатора (рис. \(1\)), учитывая физические параметры: \(C_1 = 1\) мкФ, \(C_2 = 2\) мкФ, \(\varepsilon = 3\) В (\(r = 0\)), \(\varphi_a - \varphi_b = 2\) В. (Ответ запиши в мкКл.) |  Рис. \(1\). Изображение участка цепи |
Что проверяет задание: для правильного выполнения необходимо хорошо ориентироваться в формулировке и математическом (функциональном) представлении всех законов (закономерностей) из раздела физики:
- электродинамика (электростатика, постоянный ток, электрический ток в различных средах, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, волновая и геометрическая оптика).
Как решить задание из примера?
| Дано | Решение |
\(C_1 = 1\) мкФ; \(C_2 = 2\) мкФ; \(\varepsilon = 4\) В; \(\varphi_a - \varphi_b = 2\) В | 1. Физическая модель задачи представлена на рисунке \(2\): - расставим знаки зарядов на конденсаторах с учётом их последовательного соединения между собой (знаки между обкладками соседних конденсаторов чередуются) и с учётом знаков пластин источника тока (ЭДС); - введём дополнительные узлы \(c\) и \(d\).  Рис. \(2\). Изображение знаков зарядов на элементах цепи 2. Физические законы: - напряжение между узлами цепи \(U = \varphi_+ - \varphi_-\), (\(1\)) где \(\varphi_+\) — потенциал положительной обкладки конденсатора (или пластины ЭДС), \(\varphi_-\) — потенциал отрицательной обкладки конденсатора (или пластины ЭДС); - равенство модулей зарядов на обкладках конденсаторов \(q_1 = q_2 = q\); (\(2\)) - ёмкость первого конденсатора \(C_1 = \frac{q}{U_1}\), (\(3\)) где \(U_1 = \varphi_a - \varphi_c\); (\(4\)) - ёмкость второго конденсатора \(C_2 = \frac{q}{U_2}\), (\(5\)) где \(U_2 = \varphi_d - \varphi_b\); (\(6\)) - ЭДС источника тока \(\varepsilon = \varphi_d - \varphi_c\). (\(7\)) 3. Математическое решение задачи: - вычтем левые и правые части формул (\(4\)) и (\(7\)) друг из друга: \(U_1 - \varepsilon = \varphi_a - \varphi_d\); (\(8\)) - сложим левые и правые части формул (\(6\)) и (\(8\)) друг с другом: \(U_2 + U_1 - \varepsilon = \varphi_a - \varphi_b\); (\(9\)) - выразим \(U_1\) и \(U_2\) из формул (\(3\)) и (\(5\)) и подставим в (\(9\)): \(q(\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}) = (\varphi_a - \varphi_b) + \varepsilon\); (\(10)\) - выражаем \(q\) из формулы (\(10\)): \(q = \frac{C_1C_2((\varphi_a - \varphi_b) + \varepsilon)}{C_1 + C_2}\); (\(11\)) - проверяем размерность формулы (\(11\)): \([q] = \frac{Ф · Ф · В}{Ф} = \frac{Кл · В}{В} = В\); - проводим вычисления: \(q = \frac{1 · 2 · (2 + 4)}{1 + 2} = 4\) мкКл |
| Найти: \(q_1\) | Правильный ответ: \(4\) мкКл (величина такого заряда на обкладках как первого конденсатора, так и второго) |
| Типичные ошибки | 1. Обрати внимание на последовательное/параллельное соединение элементов (резисторы, конденсаторы, источники тока) в цепи с точки зрения записи закономерностей между физическими величинами (заряд, сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление). 2. Обрати внимание на последовательное/параллельное соединение элементов (резисторы, конденсаторы, источники тока) в цепи с точки зрения расстановки знаков зарядов |
Какова форма ответа: запиши в бланк ответов № \(2\) полное решение задачи.
Источники:
Рис. 1. Изображение участка цепи. © ЯКласс.
Рис. 2. Изображение знаков зарядов на элементах цепи. © ЯКласс.