Демидова методические рекомендации для учителей подготовленные на основе анализа типичных ошибок

Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2022 года.

→ Русский язык: ru_mr_2022.pdf
→ Математика: ma_mr_2022.pdf
→ Физика: fi_mr_2022.pdf
→ Химия: hi_mr_2022.pdf
→ Биология: bi_mr_2022.pdf
→ История: is_mr_2022.pdf
→ Обществознание: ob_mr_2022.pdf
→ Литература: li_mr_2022.pdf
→ Иностранный язык: inyaz_mr_2022.pdf
→ География: gg_mr_2022.pdf
→ Информатика: inf_mr_2022.pdf

I |i Ii|iin|Мм|ii1111 t 2 3 | -11 1111111111111111111

Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2017 года по физике

Демидова Марина Юрьевна

доктор педагогических наук, ФГБНУ «ФИПИ», руководитель федеральной комиссии по разработке КИМ для ГИА по физике, kim@fipi.ru

Ключевые слова: КИМ ЕГЭ по физике, основные результаты ЕГЭ по физике в 2017 году, анализ групп заданий по способам действий, анализ результатов по группам учебной подготовки, совершенствование КИМ.

Каждый вариант экзаменационной работы по физике в 2017 г. состоял из двух частей и включал в себя 31 задание. Часть 1 содержала 23 задания с кратким ответом, в том числе задания с самостоятельной записью ответа в виде числа или слова, а также задания на установление соответствия и множественный выбор, в которых ответы необходимо записать в виде последовательности цифр.Часть 2 содержала 8 заданий, объединенных общим видом деятельности — решение задач: 3 задания с кратким ответом и 5 заданий с развернутым ответом.

В экзаменационной работе по физике контролировались элементы содержания из всех разделов (тем) школьного курса физики.

— Механика (кинематика, динамика, статика, законы сохранения в механике, механические колебания и волны).

— Молекулярная физика (молекулярно-кинетическая теория, термодинамика).

— Электродинамика и основы СТО (электрическое поле, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, оптика, основы СТО).

— Квантовая физика (корпускулярно-волновой дуализм, физика атома, физика атомного ядра).

Каждый вариант экзаменационной работы проверял элементы содержания из всех разделов школьного курса физики, при этом для каждого раздела предлагались задания разных уровней сложности. Наиболее важные с точки зрения продолжения образования в высших учебных заведениях содержательные элементы контролировались в одном и том же варианте заданиями разных уровней сложности. Задания базового уровня включены в часть 1 работы. Это 18 заданий, из которых 13 заданий с записью ответа в виде числа, слова или двух чисел и 5 заданий на установление соответствия и множественный выбор. Задания повышенного уровня были распределены между 1 и 2 частями экзаменационной работы: 5 заданий с кратким ответом в части 1, 3 задания с кратким ответом и 1 задание с развернутым ответом в части 2. Последние четыре задачи части 2 являлись заданиями высокого уровня сложности.

Выполнение заданий базового уровня сложности позволяет оценить уровень освоения наиболее значимых содержательных элементов курса физики средней школы и овладение наиболее важными видами деятельности. Среди заданий базового уровня выделяются задания, содержание которых соответствует стандарту базового уровня. Минимальное количество баллов ЕГЭ по физике, подтверждающее освоение выпускником программы среднего общего образования по физике, устанавливается исходя из требований освоения стандарта базового уровня. Использование в экзаменационной работе заданий повышенного и высокого уровней сложности позволяет оценить степень подготовленности выпускника к продолжению образования в вузе.

Приоритетом при конструировании КИМ является необходимость проверки предусмотренных стандартом видов деятельности: усвоение понятийного аппарата курса физики, овладение методологическими умениями, применение знаний при объяснении физических процессов и решении задач. Наиболее важным видом деятельности с точки зрения успешного продолжения образования в вузе является решение задач. Каждый вариант включал в себя задачи по всем разделам разных уровней сложности, позволяющие проверить умение применять физические законы и формулы как в типовых учебных ситуациях, так и в нетрадиционных ситуациях, требующих проявления достаточно высокой степени самостоятельности при комбинировании известных алгоритмов действий или создании собственного плана выполнения задания.

На выполнение всей экзаменационной работы отводилось 235 минут. Максимальный первичный балл за работу — 50. Общее время выполнения работы — 235 мин.

По сравнению с 2016 г. в КИМ ЕГЭ по физике 2017 г. были внесены существенные изменения. Усовершенствована структура части 1 экзаменационной работы, часть 2 оставлена без изменений. Из экзаменационной работы исключены задания с выбором одного верного ответа из четырех и добавлены задания с кратким ответом. При этом увеличено до 10 количество заданий с самостоятельной записью ответа в виде числа, изменены модели заданий на определение направлений векторных величин, на определение состава атомов или ядер, на запись показаний измерительных приборов. Здесь появились новые формы за-

писи ответов в виде слова/словосочетания и в виде двух чисел. Увеличено количество заданий на множественный выбор, представляющих собой комплексный анализ различных физических процессов.

При внесении изменений в структуру экзаменационной работы сохранены общие концептуальные подходы к оценке учебных достижений. В том числе остался без изменений максимальный балл за выполнение всех заданий экзаменационной работы, сохранено распределение максимальных баллов за задания разных уровней сложности и примерное распределение количества заданий по разделам школьного курса физики и способам деятельности.

Совершенствование модели экзаменационной работы в 2017 г. привело к расширению спектра проверяемых умений, увеличению доли заданий, оценивающих умения анализировать и объяснять физические явления и процессы, но, как и намечалось, не повлияло на среднюю сложность работы и спектр оцениваемых элементов содержания.

В ЕГЭ по физике в 2017 г. приняли участие 155 281 человек, среди которых 98,9% выпускников текущего года. В процентном отношении число участников ЕГЭ по физике не изменилось и составляет около 24% от общего числа выпускников текущего года.

Наибольшее число участников ЕГЭ по физике отмечалось в г. Москве (9943), Московской области (6745), г. Санкт-Петербурге (5775), Республике Башкортостан (5689) и Краснодарском крае (4869).

Средний балл ЕГЭ по физике 2017 г. составил 53,16, что выше показателя прошлого года (50,02 тестовых балла). На рис. 1 представлено распределение результатов участников ЕГЭ по физике по первичным баллам.

Минимальный балл ЕГЭ по физике в 2017 г., как и в 2016 г., составил 36 т.б., что соответствовало 9 первичным баллам. Доля участников экзамена, не преодолевших минимального балла в 2017 г., составила 3,78%, что значительно меньше доли участников, не достигших минимальной границы в 2016 г. (6,11%).

В сравнении с двумя предыдущими годами в 2017 г. существенно снизилась доля неподготовленных и слабоподготовленных участников (набравших до 40 т.б.). Доля выпускников, демонстрирующих средние результаты (41— 60 т.б.), осталась практически без изменений,

а доля высокобалльников (81—100 т.б.) увеличилась, достигнув максимальных значений за три года — 4,94%. Максимальный тестовый балл набрали 278 участников экзамена, что выше показателей двух предыдущих лет.

Можно говорить о том, что изменение экзаменационной модели (отказ от заданий с выбором ответа) не привело к увеличению сложности экзаменационной работы. Участники ЕГЭ адаптировались к новым формам заданий, не испытывали серьезных трудностей в новых технологических рамках (в частности, при записи ответов в виде слова/словосочетания и двух чисел).

Общее повышение показателей ЕГЭ позволяет говорить о положительной динамике учебных достижений обучающихся по предмету, о росте качества базовой подготовки выпускников по предмету.

Для ЕГЭ по физике значимым является и диапазон от 61 до 100 тестовых баллов, который демонстрирует готовность выпускников к успешному продолжению образования в организациях высшего образования. В 2017 г. эта группа выпускников существенно увеличилась по сравнению с предыдущими двумя годами и составила 21,44%. Эти результаты свидетельствуют о повышении качества обучения физики в профильных классах.

Представим анализ результатов выполнения экзаменационной работы для групп заданий по разным тематическим разделам, для групп заданий, проверяющих сформирован-ность различных способов действий, а также для групп заданий разных уровней сложности.

В табл. 1 приведены результаты выполнения заданий экзаменационной работы по

содержательным разделам школьного курса физики.

Таблица 1

Раздел курса физики Средний % выполнения по группам заданий

Механика 59,5

MKT и термодинамика 53,3

Электродинамика 49,2

Квантовая физика 47,7

По механике, молекулярной физике и электродинамике в этом году процент заданий базового повышенного и высокого уровней сложности был одинаковым. Поэтому явно видны приоритеты в освоении этих трех разделов: максимальные результаты для заданий по механике, а затем постепенное снижение результатов как в целом по разделу, так и для групп заданий на оценку одних и тех же умений.

В табл. 2 приведены результаты выполнения групп заданий, направленных на оценку различных способов действий, формируемых в процессе обучения физике.

Таблица 2

Способы действий Средний % выполнения по группам заданий

2017 г. 2016 г.

Применение законов и формул в типовых ситуациях 67,1 59,5

Анализ и объяснение явлений и процессов 63,1 58,6

Методологические умения 75,3 60,5

Решение задач 19,3 16,6

В связи с изменением структуры работы группа заданий на применение законов и формул в типовых ситуациях претерпела из-

Средний процент выполнения юданнй

Задания

—^-С^ЧИеЛ » ‘ I «ш и»

Рис. 2.

Таблица 3

Группы заданий различных уровней сложности Средний % выполнения Средний % выполнения для групп с разным уровнем подготовки

Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4

Базового уровня 67,2 16,1 62,1 89,8 96,3

Повышенного уровня 42,0 9,3 34,2 68,7 87,9

Высокого уровня 15,2 0,1 5,8 40,9 79,4

менения за счет перевода части задании из единичного выбора ответа в форму с кратким ответом. Несмотря на то что такое изменение формы несколько увеличивает сложность заданий, по этому блоку наблюдается наибольшая положительная динамика.

Результаты выполнения заданий на анализ и объяснение явлений и процессов также улучшились, в основном для заданий на изменение физических величин для различных процессов. Что касается решения задач, то здесь улучшение произошло за счет возросшей части выпускников с высоким уровнем подготовки, более качественно выполняющих задания с развернутым ответом. Положительной динамики по решению задач для групп участников с низким и средним уровнями подготовки не зафиксировано.

Что касается методологических умений, то здесь сравнивать результаты нельзя, так как этот блок претерпел изменения и в этом году для проверки не использовались задания повышенного уровня.

В табл. 3 представлены результаты выполнения работы по группам заданий различных уровней сложности, включая результаты для групп участников с разным уровнем подготовки.

На рис. 2 приведена диаграмма средних процентов выполнения по каждой линии заданий для экзаменационной работы 2017 г.

Исходя из общепринятых норм, содержательный элемент или умение считается ус-

военным, если средний процент выполнения соответствующей им группы заданий с кратким ответом и развернутым ответом превышает 50%. По результатам выполнения групп заданий, проверяющих одинаковые элементы содержания и требующие для их выполнения одинаковых умений, можно говорить об усвоении элементов содержания и умений, проверяемых заданиями части 1 экзаменационной работы. К ним относятся умения:

■ определять ускорение и пройденный путь по графику зависимости проекции скорости от времени; интерпретировать графики, отражающие зависимость физических величин, характеризующих движение тела под наклонной плоскости, движение тела, брошенного под углом к горизонту, изменение агрегатных состояний вещества, процесс фотоэффекта;

■ определять значение физической величины (сравнивать значения физических величин) с использованием изученных законов и формул в типовой учебной ситуации: закон сохранения механической энергии, второй закон Ньютона, закон всемирного тяготения, импульс тела, импульс силы, сила трения, сила Архимеда, правило моментов для рычага, период колебаний пружинного маятника, основное уравнение МКТ, уравнение состояния идеального газа, уравнения изопроцес-сов, работа газа, первый закон термодинамики, КПД тепловой машины, влажность воздуха, закон Кулона, мощность тока, закон

отражения света, формула линзы, период колебаний для колебательного контура, формулы для энергии и импульса фотона, закон радиоактивного распада;

■ анализировать изменения характера физических величин для следующих процессов и явлений: плавание тел, колебания математического и пружинного маятников, движение спутников, изменение параметров смеси газов, изменение температуры нагревателя/холодильника тепловой машины, свойства изображений в собирающей линзе, изменение длины или поперечного сечения проводника в цепи постоянного тока, изменение параметров колебательного контура, явление фотоэффекта, ядерные реакции;

■ проводить комплексный анализ следующих физических процессов: равномерное, равноускоренное и колебательное движения тел, представленные в виде графиков зависимости координаты, скорости и кинетической энергии тела от времени или табличного представления координаты от времени; изопроцессы в идеальном газе, представленные при помощи графиков; изменение агрегатных состояний вещества, представленное в виде таблицы изменения температуры от времени; проводники и диэлектрики в электрическом поле; электромагнитные колебания в колебательном контуре, представленные при помощи табличных данных;

■ определять направление вектора напряженности суммарного поля нескольких точечных зарядов, направление ускорения заряда в электрическом поле двух зарядов, направление силы Ампера и силы Лоренца;

■ определять состав атома, атомного ядра и массовое и зарядовое числа ядер в ядерных реакциях;

■ записывать показания измерительных приборов (мензурки, термометра, динамометра, барометра, амперметра, вольтметра) с учетом погрешности измерений;

■ выбирать недостающее оборудование для проведения косвенных измерений и экспериментальную установку для проведения исследования.

К проблемным можно отнести группы заданий, которые контролировали следующие умения:

■ проводить расчет цепей постоянного тока с использованием формул для последовательного и параллельного соединения проводников и закона Ома для участка цепи, применять формулу для ЭДС самоиндукции;

■ интерпретировать графики физических величин, характеризующих электромагнитные колебания в колебательном контуре;

■ анализировать изменения характера физических величин при движении заряженной частицы в конденсаторе, а также изменения периода колебаний и длины волны излучения колебательного контура радиоприемника при изменении геометрических размеров конденсатора;

■ проводить комплексный анализ физических процессов: изопроцессы в идеальном газе, представленные с помощью таблиц зависимости параметров газа; преломление света на границе разделов двух сред; электромагнитная индукция;

■ решение расчетных задач повышенного уровня сложности;

■ решение качественных задач повышенного уровня сложности;

■ решение расчетных задач высокого уровня сложности.

Рассмотрим более подробно особенности выполнения групп заданий, проверяющих наиболее важные способы действий.

Применение законов и формул в стандартных учебных ситуациях

Совокупность разных серий вариантов содержала задания на проверку всех основных формул и законов на базовом уровне. Все эти задания предлагали либо провести простейший расчет искомой величины по проверяемой формуле, либо сравнить две величины для разных случаев, найдя соответствующее отношение. Наиболее высокие результаты (более 75% выполнения) отмечены для групп заданий на проверку закона сохранения механической энергии, второго закона Ньютона, формул для определения импульса тела и импульса силы, силы трения, силы Архимеда, формул для изопроцес-сов, формулы линзы, работы электрического тока. Ниже приведен пример задания с максимальным средним процентом выполнения среди заданий, проверяющих законы и формулы.

Пример Н

(средний процент выполнения — 90)

В инерциальной системе отсчёта некоторая сила сообщает телу массой 8 кг ускорение 5 м/с2. Какое ускорение в той же системе отсчёта сообщит та же сила телу массой 5кг?

Ответ: 8м/с2.

7

Демидова М.Ю.

Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2017 года..

В приведенном выше перечне большинство элементов относятся к механике. Как уже было отмечено выше, для заданий базового уровня наблюдается снижение результатов выполнения от механики к электродинамике. Это можно проиллюстрировать двумя примерами заданий, которые относятся к базовому уровню сложности и проверяют применение формулы в типовой учебной ситуации.

Пример 2

(средний процент выполнения — 65)

Мальчик бросил мяч массой 0,1 кг вертикально вверх с высоты 1 м над поверхностью Земли. Мяч поднялся на высоту 2,5 м от поверхности Земли. Каково изменение потенциальной энергии мяча?

Ответ: 1,5 Дж.

Пример 3

(средний процент выполнения — 40)

При равномерном изменении силы тока в катушке на 10 А за 0,02 с в ней возникает ЭДС самоиндукции, равная 200В. Чему равна индуктивность катушки? Ответ: 0,4Гн.

Следует отметить, что существенные различия в результатах выполнения заданий базового уровня сложности по разным разделам характерны прежде всего для участников экзамена со средним уровнем подготовки. Наиболее вероятной причиной является недостаток времени на качественное изучение вопросов электродинамики и квантовой физики в 11 классе.

Кроме формулы для ЭДС самоиндукции (см. пример 3), уровень освоения не достигнут и для расчета цепей постоянного тока с использованием формул для последовательного и параллельного соединения проводников и закона Ома для участка цепи. В качестве примера приведем задание на расчет сопротивления цепи.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Пример 4

°М

уи

в

На сколько уменьшится сопротивление участка цепи АВ, изображённого на рисунке, после замыкания ключа К, если сопротивление каждого резистора R = 6Ом? Ответ: на 1 Ом.

В этом задании первоначальное сопротивление цепи 4 Ом, а после замыкания ключа один из резисторов «закорачивается» и остается цепь с двумя параллельно соединенными резисторами с общим сопротивлением 3 Ом.

Понимание основных законов и формул проверялось и частью заданий на установление соответствия. В них необходимо было сопоставить физическую величину той формуле, по которой ее можно рассчитать в заданной ситуации. Наиболее высокие результаты — для закона Ома для участка цепи, работы и мощности электрического тока, периода и частоты пружинного и математического маятников (более 70% верных ответов). Затруднения выпускники испытывали при узнавании формул молекулярной физики — около 55% верных ответов.

В экзаменационных вариантах по физике содержится, как правило, пять-шесть графиков. В том числе линия заданий 1 в каждом варианте содержала графики зависимости проекции скорости прямолинейно движущегося тела, по которым нужно было определить либо пройденный путь, либо ускорение. С вычислением пройденного пути с использованием графика справляется 75% участников экзамена, с определением проекции ускорения — от 65% (если проекция отрицательна) до 90% (в случае ее положительного значения).

Достаточно успешно выполнены и задания на определение соответствия между схематичными графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять в ситуации конкретного задания. Для этой группы заданий самые высокие результаты отмечены для графиков изменения агрегатных состояний вещества (87%). Затруднения вызывают графики колебательных процессов, при этом для механических колебаний уровень освоения достигается, а вот для электромагнитных колебаний в колебательном контуре результаты выполнения — около 40%. Пример такого задания приведен ниже.

Пример 5

(средний процент выполнения — 42)

Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент ^ = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2.

н

к

н

8

Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого. (Т — период электромагнитных колебаний в контуре.) Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ГРАФИКИ

А)

Б)

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

1) энергия электрического поля конденсатора

2) энергия магнитного поля катушки

3) сила тока в катушке

4) заряд левой обкладки конденсатора

Ответ:

А Б

1 3

В этом задании, как и в других аналогичных, более половины выпускников верно распознают график для силы тока (или для заряда конденсатора). Графики же для изменения энергии электрического или магнитного полей верно указывают менее трети участников экзамена.

Определение изменения физических величин, характеризующих различные процессы

В каждом экзаменационном варианте встречалось по 3 задания на определение характера изменения физических величин в различных процессах: по механике, электродинамике и молекулярной физике или квантовой физике.

Экзаменуемые успешно справились с заданиями:

■ по механике для ситуаций движения спутника по орбите (73%), колебаний пружинного и математического маятников (66%),

плавания тела у поверхности жидкости (64%) и движения тела, брошенного горизонтально (55%);

■ молекулярной физике на давление в смеси газов (71%) и изменение температуры нагревателя/холодильника тепловой машины (65%);

■ электродинамике на свойства изображений в собирающей линзе (72%), на изменение длины или поперечного сечения проводника в цепи постоянного тока (61%).

Менее успешно были выполнены задания на изменение величин при описании явления фотоэффекта. Для этих заданий средний процент выполнения не превышает 55, а затруднение вызывает, как правило, изменение запирающего напряжения.

Не достигнут уровень освоения для двух линий заданий: движение заряженной частицы в поле плоского конденсатора и анализ изменения периода колебаний и длины волны излучения колебательного контура радиоприемника при изменении геометрических размеров конденсатора. В первом случае типичная ошибка была связана не с материалом электростатики, а с механикой (см. пример 6).

Пример 6

(средний процент выполнения — 35)

Протон, движущий- +

ся в вакууме со скоростью и<< с, пролетает между пластинами заряженного конденсатора

так, как показано на рисунке. Как изменится кинетическая энергия вылетевшей частицы и время пролёта конденсатора, если уменьшить напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора?Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

а

а

Кинетическая энергия вылетевшей частицы Время пролёта конденсатора

2 3

В этом задании повышенного уровня более половины участников экзамена вер-

но указали на характер изменения кинетической энергии частицы, т.е. они понимают взаимосвязь напряженности поля конденсатора и ускорения частицы. Но лишь 10% смогли определить неизменность времени пролета конденсатора, поскольку не меняется начальная горизонтальная скорость движения частицы. Аналогия с движением тела, брошенного горизонтально в поле тяжести, доступна лишь наиболее подготовленным выпускникам.

Приведем пример и второго типа заданий.

Пример 7

(средний процент выполнения — 42)

В действующей модели радиопередатчика учитель изменил электроёмкость конденсатора, входящего в состав его колебательного контура, увеличив расстояние между его пластинами. Как при этом изменятся период колебаний тока в контуре и длина волны излучения?Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Период колебаний тока в контуре Длина волны излучения

2 2

ла. Очевидно, это связано с комплексным характером анализа процессов в этих заданиях. В качестве примера рассмотрим одно из заданий по электростатике.

Пример 8

(1 балл — 65%; 2 балла — 24%)

Для этого задания 23% экзаменуемых смогли верно указать оба верных элемента ответа, а анализ веера ответов показывает, что проблемным здесь оказалось понимание зависимости емкости конденсатора от расстояния между пластинами, а не знание формул для периода колебаний и связи периода с длиной волны.

Комплексный анализ физических процессов

В экзаменационной модели 2017 г. появилось три задания на множественный выбор. Утверждения в этих заданиях затрагивают различные стороны рассматриваемого процесса: от узнавания названия явления до оценочных расчетов различных величин, которые характеризуют данный процесс. Для этих заданий характерен высокий (более 50) процент участников, набравших 1 балл, и разительно более низкий процент участников, набравших 2 бал-

Два незаряженных стеклянных кубика 1 и 2 сблизили вплотную и поместили в электрическое поле, напряжённость которого направлена горизонтально вправо, как показано в левой части рисунка. То же самое проделали с двумя незаряженными медными кубиками 3 и 4. Затем кубики быстро раздвинули и уже потом убрали электрическое поле (правая часть рисунка). Выберите два верных утверждения, описывающих данный процесс.

1) После разделения кубик 3 приобретает отрицательный заряд.

2) При помещении стеклянных кубиков в электрическое поле наблюдается явление поляризации.

3) В электрическом поле кубики 1 и 2 приобретают суммарный отрицательный заряд.

4) В электрическом поле кубики 3 и 4 приобретают суммарный отрицательный заряд.

5) После разделения кубик 2 приобретает положительный заряд.

Ответ:

1

2

В этом задании анализируются процессы электризации проводника и поляризации диэлектрика. Ответ 2 более простой, так как требует лишь знания названия явления (поляризация), ответ 1 проверяет понимание перераспределения зарядов в проводнике при разделении в электрическом поле. При выполнении этого задания около 24% участников экзамена верно выбрали оба ответа. Примерно треть выпускников указали ответы 13 и 15, т.е. показали, что они понимают свойства электризации проводников, но не ориентируются в том, как ведут себя диэлектрики в электрическом поле.

Из 15 групп заданий с использованием различных процессов, уровень освоения не

достигнут лишь для трех ситуаций: изопро-цессы в идеальном газе, представленные с помощью таблиц зависимости параметров газа; преломление света на границе разделов двух сред; электромагнитная индукция. Одно из этих заданий приведено ниже.

Пример 9

(средний процент выполнения — 39)

При изучении процессов, происходящих с гелием, ученик занёс в таблицу результаты измерения температуры и давления одного и того же количества газа в различных равновесных состояниях. Какие два из утверждений, приведённых ниже, соответствуют результатам этих опытов? Газ считать идеальным.

№ состояния 1 2 3 4 5 6 7

р, кПа 100 90 75 50 55 75 100

1, °С 27 27 27 27 57 177 327

1) В состояниях 4—7объём газа был одинаковым.

2) Объём газа в состоянии 4 в 2раза меньше объёма газа в состоянии 1.

3) Внутренняя энергия газа в состоянии 6 в 3раза больше, чем в состоянии 5.

4) При переходе от состояния 2 к состоянию 3 в ходе изотермического процесса газ получал тепло.

5) При переходе от состояния 5 к состоянию 6 в ходе изохорного процесса газ совершал работу.

Ответ:

1

4

Для выполнения этого задания нужно выделить из таблицы изотермический процесс (1-4) и изохорный процесс 4-7 (предварительно выразив температуры в абсолютной шкале). Каждое из утверждений проверяет одно из свойств процессов: 1 и 2 — формулы для изопроцессов; 3 — внутреннюю энергию идеального газа; 4 и 5 — применение первого закона термодинамики к изопроцессам. В этом задании 62% экзаменуемых смогли верно указать один элемент ответа, а 2 балла набрали лишь 16% участников.

Задания, требующие комплексного применения знаний о различных свойствах процесса и различных физических величинах, описывающих данный процесс, очень полезны в рамках систематизации и обобщения материала.

Определение направления векторных величин

Линия заданий 13 направлена на проверку умения определять направление векторных величин. По электростатике в этом году использовались задания на определение результирующего вектора напряженности электростатического поля двух, трех или четырех зарядов и ускорения заряда в суммарном электрическом поле двух зарядов. Все эти задания выполнялись на уровне чуть выше 70%. Задания на определение направления силы Лоренца для движения протона выполнялись традиционно лучше (65%), чем для движения электрона (52%). При этом снижение результатов фиксировалось за счет групп со слабым и среднем уровнями подготовки. Наибольшие затруднения вызвали задания на определение силы Ампера для рамки в магнитном поле, с которым справлялись лишь половина участников экзамена. Пример такого задания приведен ниже.

Пример Н0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(средний процент выполнения — 50)

Квадратная проволочная рамка расположена в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Как направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) сила, действующая на сторону аЬрамки со стороны внешнего магнитного поля А ? Ответ запишите словом (словами).

Ответ: к наблюдателю.

Методологические умения

Два задания в конце части 1 работы были направлены на оценку методологических умений.

Задание 22 проверяло умение записывать показания измерительных приборов с учетом заданной погрешности измерений. Независимо от вида измерительного прибора (мензурка, термометр, динамометр, амперметр, вольтметр) все задания выполнялись более чем 70% участников экзамена. Следует отметить лишь проблемы с записью числа значащих цифр, которые можно проиллюстрировать результатами выполнения задания из примера 11.

11

Пример 11

(средний процент выполнения — 79)

Определите показания амперметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.

Ответ: ( ± ) А.

В этом задании полностью верный ответ (0,20 ± 0,02) А указали лишь 31% экзаменуемых, а еще 48% записали ответ в виде (0,2 ± 0,02) А. При подсчете баллов оба ответа признавались верными, но при обучении нужно обращать внимание на верную запись результатов измерений с учетом всех значащих цифр.

Другое задание из этого блока проверяло умение выбирать оборудование для проведения опыта. В тексте заданий была сформулирована цель опыта (измерение какой-либо величины) или гипотеза исследования (зависимости одной физической величины от другой).

В первом случае использовалась модель задания, в которой описывался опыт, перечислялось имеющееся оборудование, а в качестве ответов приводился набор дополнительного оборудования, из которого необходимо было выбрать два недостающих элемента. Средний процент выполнения такого типа заданий оказался равным 80.

Выбор оборудования для проведения исследования предлагался в двух разных моделях заданий. В случае, когда характеристики экспериментальной установки указывались в виде таблицы, задания выполнялись большинством тестируемых: от 75 (по электродинамике) до 85% (по механике). А представление экспериментальных установок в виде схематичных рисунков вызвало определенные затруднения, результаты выполнения таких заданий не превышали 60%. Ниже приведен пример этой модели заданий.

Пример 12

(средний процент выполнения — 53)

Ученику необходимо обнаружить зависимость периода свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре от индуктивности катушки. Какие два колебательных контура он должен выбрать для проведения такого опыта?

Запишите в таблицу номера выбранных колебательных контуров.

Ответ:

3

4

Здесь 53% выпускников выбрали верный ответ 34, а еще по 12% — ответы 45 (перепутав индуктивность с емкостью) и 24 (указав на необходимость пропорционального изменения обеих величин).

Очевидно, оптимальным способом формирования умения выбирать оборудование для проведения различных опытов является проведение реальных опытов с набором оборудования, в котором учитывается избыточность элементов по сравнению с их необходимым количеством.

Решение задач

В каждом экзаменационном варианте предлагалось 8 задач по разным темам школьного курса физики.

Задания с кратким ответом включали механике, молекулярной физике и электродинамике. Наиболее высокие результаты продемонстрированы для заданий по механике, средний процент выполнения по всем видам этих заданий — 40,2. Несколько ниже оказались результаты по электродинамике — 30,2%, а самые низкие результаты оказались для задач по молекулярной физике — 24,1%.

Уровень освоения достигнут только для двух групп задач: на определение скорости одного из осколков при разрыве снаряда и вылете одного из осколков под углом 90о к первоначальному направлению движения снаряда, а также на расчет работы силы трения с использованием закона сохранения энергии. Ниже приведен пример одной из таких задач.

Пример 13

(средний процент выполнения — 53)

Мальчик на санках (их общая масса 50 кг) спустился с ледяной горы высотой 10м. Сила трения при его движении по горизонтальной поверхности равна 100 Н. Какое расстояние проехал он по горизонтали до остановки? Считать, что по склону горы санки скользили без трения.

Ответ: 50 м.

Аналитика

С задачами на применение законов сохранения импульса и механической энергии (падение камня в тележку с песком и выстрел из пружинного пистолета) справились около 40% экзаменуемых. Затруднения в механике вызвали задачи по статике. Например, задачи на подъем груза при помощи ворота (задание на базе этой ситуации есть в открытом банке ЕГЭ) оказались посильными лишь 20% участников экзамена.

По молекулярной физике предлагались задачи на уравнение теплового баланса (средний процент выполнения — 28) и на применение первого закона термодинамики к изобарному процессу (21%). В первом случае наибольшее затруднение вызвали задачи на таяние льда и нагревание получившейся воды в калориметре с теплой водой. Пример задачи для второй ситуации приведен ниже.

Пример 14

(средний процент выполнения — 25)

При сжатии идеального одноатомного газа при постоянном давлении внешние силы совершили работу 2000 Дж. Какое количество теплоты было передано при этом газом окружающим телам?

Ответ: 5000 Дж.

В этой задаче 24% выпускников указали ответ 2000 Дж, рассмотрев ситуацию изотермического процесса, а еще 20% — ответ 1000 Дж, неверно записав первый закон термодинамики (Ди=|д|+ЛВнешн.сил).

По электродинамике самые высокие результаты достигнуты для задач на применение закона Ома для полной цепи (39%), а самые низкие — на расчет максимумов для дифракционной решетки (около 15%). Показательны типичные ошибки для задач на формулу линзы. Здесь задачи на применение формулы линзы и ее увеличения для собирающей линзы верно выполнили около 40% участников экзамена, а результаты для аналогичной задачи для рассеивающей линзы оказались почти в 2 раза ниже (см. пример 15).

Пример 15

(средний процент выполнения — 23)

В тонкой рассеивающей линзе получено уменьшенное в 3раза изображение предмета. Определите модуль фокусного расстояния линзы, если изображение предмета находится на расстоянии / = 16 см от линзы.

Ответ: 24 см.

Здесь 23% участников экзамена смогли получить верный ответ 24 см, а еще 23% записали в бланке ответ 12 см, который будет абсолютно верным, но для случая собирающей линзы. Таким образом, половина участников знают необходимые формулы и умеют решать задачи такого типа. Проблемной оказалась операция чтения условия задачи и выбора адекватной физической модели (в данном случае — построение верного рисунка, помогающего решению).

В основной день в вариантах предлагалось пять разных сюжетов качественных задач. Ниже приведена их тематика со средними результатами выполнения:

■ движение заряженной частицы в скрещенных электрическом и магнитном полях, изменение направления движения при изменении одного из параметров (скорости частицы, напряженности электрического поля или магнитной индукции магнитного поля) — 31%;

■ определение изменения параметров идеального газа для процессов заданными графиками зависимости давления от плотности газа — 24%;

■ изменение показаний вольтметра в цепи постоянного тока, содержащей конденсатор, — 15%;

■ определение знаков зарядов электрометров, находящихся в поле заряженной палочки, — 12%;

■ объяснение наблюдения вяления резонанса при вынужденных колебаниях в цепи, содержащей конденсатор и катушку индуктивности, — 6%.

Видно, что результаты решения качественных задач невысоки, для них характерны достаточно высокие проценты выполнения на 1 балл и значительно более низкие проценты выполнения на 2 и 3 балла. Приведем в качестве примера задание на конденсатор в цепи постоянного тока.

Пример 16

(средний процент выполнения — 15)

Опираясь на законы физики, найдите показание идеального вольтметра в схеме, представленной на рисунке, до замыкания ключа К и опишите изменения его показаний после замыкания ключа К. Первоначально конденсатор не заряжен.

С

К

-СГЬ

я

£, г

14

Работы почти трети выпускников содержали рассуждения, верно описывающие отдельные стороны процесса в этой цепи. 11% смогли дойти до верного ответа, указав, что начальное показание вольтметра равно нулю, после замыкания ключа показания вольтметра будут увеличиваться, пока не достигнут максимального значения, которое не будет меняться со временем. К сожалению, 7% из них не смогли привести все необходимые логические шаги в объяснении и дать все ссылки (на закон Ома для полной цепи и для участка цепи, формула связи напряжения на конденсаторе с его зарядом), получив за решение задачи 2 балла. Около 20% получили за решение этой задачи 1 балл, т.е. эти выпускники представляют себе ситуацию, описанную в задаче, но не могут выстроить логически связное утверждение.

Среди расчетных задач наиболее высокие результаты (26%) были продемонстрированы для линии заданий 31 на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта и закономерностей движения фотоэлектронов в электрической поле.

Среди задач по механике более успешно выполнены задачи на плавание тела (18%), на движение шайбы в мертвой петле (15%). Наиболее сложной оказалась задача на движение шайбы по наклонной плоскости горизонтально под действием горизонтальной силы (8%). Затруднения в этой задаче были в определении направления силы трения. Для одной из задач (см. пример 17) типичной ошибкой был выбор неверных оснований для решения.

Пример 17

На вертикальной оси укреплена гладкая горизонтальная штанга, по которой могут перемещаться два груза масс ежи т1 = 200 г и т2 = 300 г, связанные нерастяжимой невесомой нитью длиной I = 20 см. Нить закрепили на оси так, что грузы располагаются по разные стороны от оси и натяжение нити с обеих сторон от оси при вращении штанги одинаково (см. рисунок). Определите модуль силы натяжения Т нити, соединяющей грузы, при вращении штанги с частотой 600 об/мин.

При решении этой задачи 24% выпускников верно выбрали физическую модель, провели необходимые математические преобра-

зования, но 9% из них допустили погрешности при описании вновь вводимых величин, арифметических расчетах и т.п. Основной ошибкой тех, кто получил за решение 1 балл (13% от общего числа экзаменуемых), было использование неправомерной для данного случая формулы для равновесия рычага.

По молекулярной физике затруднения вызвала задача на расчет КПД цикла (6%), а среди задач по электродинамике — задачи на движение двух проводников в магнитном поле. Пример одного из таких заданий приведен ниже.

Пример 18

По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым со-

//

противлением могут скользить два одинаковых стержня массой т = 100 г и сопротивлением Я = 0,1 Ом каждый. Расстояние между рельсами I = 10 см, а коэффициент трения между стержнями и рельсами ц = 0,1. Рельсы со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией В = 1 Тл (см. рисунок). Под действием горизонтальной силы, действующей на первый стержень вдоль рельс, оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго ? Самоиндукцией контура пренебречь.

Здесь лишь 5% выпускников из числа вы-сокобалльников смогли верно определить ЭДС индукции в контуре, образованном двумя проводниками и рельсами, записать закон Ома и условие уравновешивания силой Ампера силы трения для равномерного движения второго проводника. Еще около 10% приступили к решению задачи, как правило, верно указывали на возникновение силы Ампера, но не смогли справиться с определением ЭДС.

Для характеристики результатов выполнения работы группами экзаменуемых с разным уровнем подготовки выделяется четыре группы. В качестве границы между первой и второй группами выбирается минимальная граница (36 т.б.), достижение которой свидетельствует об усвоении выпускниками основных понятий и способов деятельности, а также об освоении требований стандарта на минимально возможном уровне. Все тестируе-

Рис. 3. Распределение экзаменуемых по группам с разным уровнем подготовки

% выполнения Здддння с кратким ответом част 1

-Ср (1£57у1

-Ср. ци_г(1Тлв5у»1

I г з 4 * « г а 4 к и в и и и » и и ^4)1» я

Задания О критики отилтак

Рис. 4. Результаты выполнения заданий части 1 экзаменационной работы участниками экзамена с разным уровнем подготовки

Рис. 5. Результаты выполнения заданий части 2 экзаменационной работы участниками экзамена с разным уровнем подготовки

мые, не достигшие минимальнои границы, выделяются в группу с самым низким уровнем подготовки. Вторая группа соответствует диапазону от минимальной границы до 60 баллов, в первичных баллах это соответствует выполнению заданий базового уровня сложности. Далее следует группа от 61 до 80 баллов. В этом диапазоне баллов необходимо показать устойчивое выполнение заданий повышенного уровня сложности. Для группы высоко-

балльников (от 81 до 100) баллов характерно наличие системных знаний и овладение комплексными умениями.

На рис. 3 представлена диаграмма, демонстрирующая распределение экзаменуемых по группам подготовки в 2017 г.

На рис. 4 и 5 показаны результаты выполнения заданий с кратким и развернутым ответами участниками экзамена с разным уровнем подготовки.

16

Участники из группы 1 по уровню подготовки получили по итогам выполнения экзаменационной работы от 0 до 8 первичных баллов. Средний процент выполнения заданий базового уровня составил для этой группы 16,1, а заданий более высокого уровня еще ниже. Эта группа участников экзамена не продемонстрировала устойчивое освоение каких-либо элементов содержания и овладения какими-либо проверяемыми умениями.

Более успешно выполняются задания на знание формул, в которых используется прямая пропорциональность между двумя величинами. Например, для задания, в котором необходимо было найти отношение импульсов грузовика и легкового автомобиля при заданных отношениях их масс и скоростей, результаты выполнения составили около 38%. Другим примером относительно успешного выполнения могут служить вопросы на узнавание тех зависимостей в 2-балльных заданиях базового уровня, которые изучаются в курсах основной и средней школы. Пример такого задания приведен ниже.

Пример 19

А) БЕ

Б) ¥0

ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРОЦЕССЫ

1) охлаждение пара

2) нагревание жидкости

3) кипение

4) плавление

Ответ:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

А

3

Б

1

0 т

В цилиндре под поршнем первоначально находилось твёрдое вещество. Цилиндр сначала нагревали в печи, а затем охлаждали. На рисунке показан график изменения температуры ? вещества с течением времени т.

Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

УЧАСТКИ ГРАФИКА

Здесь при средних результатах выполнения 87% выпускники из группы 1 продемонстрировали выполнение около 40%.

Группа 2 по уровню подготовки самая многочисленная, к ней относятся обучающиеся, получившие от 9 до 30 первичных баллов.

Результаты выполнения группы заданий базового уровня составили в среднем 62,1%, а для группы заданий повышенного уровня уровень освоения не достигнут.

Таким образом, эта группа демонстрирует качественное освоение содержания курса физики средней школы только на базовом уровне.

Как видно из диаграммы на рис. 4, для этой группы зафиксирован уровень освоения для всех заданий части 1, включая и задания повышенного уровня; таким образом, можно говорить об овладении всеми проверяемыми умениями, кроме умения решать задачи.

Наиболее успешно выполняются задания на использование изученных законов и формул в стандартных учебных ситуациях, а также на анализ изменения величин в различных процессах. Ниже приведен пример задания, с которым справляются 91% участников из группы 2.

Пример 20

На рисунке приведён график зависимости модуля силы трения скольжения ¥тр бруска от модуля силы нормального давления N. Каков коэффициент трения?

Ответ: 0,5.

Затруднения у этой группы выпускников вызывают задания на определение вида графиков (например, для механических колебаний или электромагнитных колебаний в колебательном контуре), а также на интерпретацию результатов экспериментов в виде графических или табличных зависимостей. Ниже приведен пример одного из таких заданий.

г

/

!

/ Ч

( ч

/ i— —4 1- -5

/

!

5 t, С

Пример 21

(средний процент выполнения — 36)

, А 4 2 0 -2 -4

На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. На основании этого графика выберите два верных утверждения о процессах, происходящих в катушках и сердечнике.

1) В промежутке 1—2 с сила тока в левой катушке равномерно увеличивается.

2) В промежутке 0—2 с модуль магнитной индукции в сердечнике минимален.

3) Модуль силы тока в левой катушке в промежутке 1—2 с больше, чем в промежутке 3—5 с.

4) В промежутках 0—1 и 1—2 с направления тока в правой катушке различны.

5) В промежутке времени 2—3 с сила тока в левой катушке отлична от нуля.

Ответ: 3

4

Здесь почти половина экзаменуемых смогли верно указать ответ 3, т.е. понимают закономерности возникновения индукционного тока в левой катушке, но только около 10% выпускников этой группы смогли верно указать второй ответ, т.е. верно интерпретировать график изменения силы тока.

Для группы 3 характерно освоение содержания курса физики как на базовом, так и на повышенном уровнях сложности. Средний процент выполнения заданий повышенного уровня сложности — 68,7, высокого уровня — 40,9. От предыдущей группы эту группу отличает освоение умения решать расчетные задачи повышенного уровня сложности. Демонстрируется успешное решение задач с развернутым ответом в ситуациях, когда используются типовые ситуации и имеется возможность применить изученный алгоритм действий (см. пример 22).

Пример 22 (средний процент выполнения для данной группы — 75)

1 моль идеального одноатомного газа участвует в процессе 1—2—3, график которого представлен на рисунке в координатах V—p, где V — объ-

ём газа, р — его давление. Температуры газа в состояниях 1 и 3 Тх = Т3 = 300К. В процессе 2—3 газ увеличил свой объём в 3 раза. Какое количество теплоты отдал газ в процессе 1—2?

Проблемными для этой группы оказываются качественные задачи повышенного уровня, в которых экзаменуемые хотя и показывают понимание общей физической ситуации, но допускают ошибки и пропуски логических шагов при построении объяснения. Затруднения вызывали и отдельные расчетные задачи с кратким ответом, например на применение уравнения теплового баланса с теплообменом трех тел и на применение закона сохранения энергии для электромагнитных колебаний в колебательном контуре.

Для группы 4 с высоким уровнем подготовки характерно качественное выполнение заданий высокого уровня: средний процент выполнения для этой группы заданий составляет 79,4. Дополнительно к умениям, освоенным предыдущей группой, высокобалльники овладели умением решать расчетные задачи с развернутым ответом, в которых используются новые ситуации и необходимо самостоятельно выбрать адекватную физическую модель и выстроить собственных ход решения задачи. Например, типовую задачу, в которой рассматривается явление фотоэффекта, а затем торможение фотоэлектронов в электрическом поле, безошибочно решают 92% высоко-балльников, а остальные допускают недочеты в процессе математических преобразований и расчетов. А задачу, в которой описывается непривычная ситуация одновременного движения двух металлических проводников в магнитном поле, успешно решают 65% экзаменуемых из этой группы, при среднем проценте ее выполнения — 5 (см. пример 23).

Пример 23

На горизонтальном столе лежат два параллельных друг другу рельса: а и Ь, замкнутых двумя одинаковыми металлическими проводниками: АС и ББ (см. рисунок). Вся система проводников находится в однородном магнитном поле, направ-

18

ленном вертикально вниз. Модуль индукции магнитного поля равен В, расстояние между рельсами I, скорости проводников и1 и и2, сопротивление каждого из проводников Я. Какова сила тока в цепи? Сопротивлением рельсов пренебречь.

Только в данной группе зафиксировано овладение умением решать качественные задачи, т.е. выстраивать доказательные рассуждения с опорой на изученные законы и свойства физических явлений (средний процент выполнения — 73).

Как показывает проведенный анализ выполнения экзаменационных заданий, при общем повышении по сравнению с прошлым годом результатов выполнения групп заданий наблюдается положительная динамика качества формирования целого ряда умений. Основными дефицитами в обучении, выявленными по результатам ЕГЭ, являются решение качественных задач и проведение комплексного анализа физических процессов.

Остановимся на особенностях обучения решению качественных задач. Как правило, в любой качественной задаче рассматривается один или несколько процессов. Решение такой задачи представляет собой доказательство, в котором присутствует несколько логических шагов. По сути, каждый логический шаг — это описание изменений физических величин (или других характеристик), происходящих в данном процессе, и обоснование этих изменений. Обязательным является указание на законы, формулы или известные свойства явлений, на основании которых были сделаны заключения о тех или иных изменениях величин или характеристик.

Общий план решения качественных задач состоит из следующих этапов.

1. Работа с текстом задачи (внимательное чтение текста, определение значения всех терминов, встречающихся в условии, краткая запись условия и выделение вопроса).

2. Анализ условия задачи (выделение описанных явлений, процессов, свойств тел и т.п., установление взаимосвязей между ними, уточнение существующих ограничений (чем можно пренебречь).

3. Выделение логических шагов в решении задачи.

4. Осуществление решения.

4.1. Построение объяснения для каждого логического шага.

4.2. Выбор и указание законов, формул и т.п. для обоснования объяснения для каждого логического шага.

5. Формулировка ответа и его проверка (при возможности).

В процессе обучения решению качественных задач целесообразно использовать «вопросный» метод. При этом для каждого логического шага объяснения (доказательства) в самом общем случае можно задавать следующие вопросы.

— Что происходит?

— Почему это происходит?

— Чем это можно подтвердить (на основании какого закона, формулы, свойства сделано этот вывод)?

Для ситуации конкретной задачи перечень вопросов может меняться. Например, первый вопрос может разбиваться на несколько «под-вопросов». Но эти базовые вопросы помогут не совершать ошибок при выстраивании объяснения: не пропускать логических шагов и всегда давать указания на используемые законы и формулы. Анализ работ участников ЕГЭ по решению качественных задач показывает, что основными ошибками как раз и является либо пропуск части логических шагов, либо формулировка тех или иных выводов без обоснования, т.е. без ссылок на законы и формулы.

Приведем два примера построения полных объяснений на базе заданий, использовавшихся в ЕГЭ 2017 г.

Пример 24

В камере, из которой откачан воздух, создали элек- -1-

трическое поле напряжённостью А и магнитное поле с индукцией А . Поля однородные, А _1_ А. В камеру влета- р

ет протон р, вектор скоро- _!_

сти которого перпендикулярен А и А, как показано на рисунке. Модули напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что протон движется прямолинейно. Объясните, как изменится начальный участок траектории протона, если индукцию магнитного поля увеличить. В ответе укажите, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Влиянием силы тяжести пренебречь.

В решении этой задачи должно быть два логических шага:

Л>>0 177 ®

Аналитика

в

<Е>

1) первоначальное движение протона;

2) изменение характера движения после изменения индукции магнитного поля.

Сформулируем вопросы для п. 1.

— Как движется протон?

— Почему он движется прямолинейно?

— Какое условие должно выполняться для такого движения?

Объяснение для этой части будет следующим:

— «На протон действуют магнитное поле силой ^ = с[ьВ и электрическое поле силой = дБ. Поскольку заряд протона положительный, Бе со-направлена с А, а по правилу левой руки ¥ направлена противоположно силе . Поскольку первоначально протон двигался прямолинейно, то по модулю эти силы были равны согласно второму закону Ньютона».

Здесь обязательны указания на формулы расчета сил действия на заряженную частицу электрического и магнитного полей, правило левой руки, второй закон Ньютона. Вместо словесного указания на правило левой руки можно сделать рисунок, чтобы показать направления сил.

Сформулируем вопросы для п. 2:

сла верно решивших задачу сделали ошибку в самом конце, указав, что новой траекторией движения частицы станет окружность.

Приведем пример рассуждений для еще одной задачи, в которой на экзамене большинство из приступивших к решению получили правильный ответ, но допустили пропуски в объяснении.

Пример 25 4

1

2

1

2

Рис. 1.

Рис. 2.

Что происходит при изменении индукции магнитного поля?

— Почему изменится характер движения частицы?

— Чем это можно подтвердить?

Объяснение будет следующим.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

«Сила Лоренца с увеличением индукции магнитного поля увеличится. Поскольку равнодействующая сил ¥, и Р, а также вызываемое ею в этом случае ускорение направлены влево, траектория протона будет криволинейной, отклоняющейся от пунктирной прямой влево».

Здесь используются те же закономерности, что и в п. 1 (формула для силы Лоренца, второй закон Ньютона), поэтому второй раз на них можно не ссылаться.

На экзамене примерно треть участников верно описали условие прямолинейного движения частицы, записали формулы для силы Лоренца и силы, действующей со стороны электрического поля, верно определили направления действия сил. Но половина из чи-

На столе установили два незаряженных электрометра и соединили их металлическим стержнем с изолирующей ручкой (рис. 1). Затем к первому электрометру поднесли, не касаясь шара, отрицательно заряженную палочку (рис. 2). Не убирая палочки, убрали стержень, а затем убрали палочку. Ссылаясь на известные Вам законы и явления, объясните, почему электрометры оказались заряженными, и определите знаки заряда каждого из электрометров после того, как палочку убрали.

При решении этой задачи также важно формулировать правильные вопросы.

— Что наблюдалось до поднесения заряженной палочки?

Два соединённых металлическим стержнем электрометра образуют изолированную систему, первоначальный заряд которой равен нулю.

— Что происходит при поднесении отрицательно заряженной палочки к шару электрометра 1?

Электроны в шаре, стержне и стрелке электрометра 1 по металлическому стержню стали перемещаться на электрометр 2.

— Почему происходит перемещение зарядов и чем это можно подтвердить?

Электроны перемещаются под действием электрического поля, созданного палочкой, так как одноименные заряды отталкиваются.

— До каких пор будет происходить перемещение зарядов?

Движение электронов будет происходить до тех пор, пока все точки металлических частей двух электрометров не будут иметь одинаковые потенциалы.

— Какие заряды приобретут электрометры?

Электрометр 1 имеет положительный заряд, а электрометр 2 — отрицательный. Модули зарядов будут одинаковы.

— Чем это можно подтвердить?

Так как первоначальный заряд системы электрометров был равен нулю, то согласно закону сохранения заряда положительный заряд электрометра 1 в точности равен по модулю отрицательному заряду электрометра 2.

Такой «вопросный» метод решения качественных задач учит тщательно анализировать физическую ситуацию и делать обоснованные выводы с опорой на изученные законы и закономерности.

Обучение комплексному анализу различных физических процессов возможно в рамках повторительно-обобщающих уроков и подготовки к экзаменам, так как для такого анализа требуется освоение достаточно большого блока теоретического материала. Но и в процессе изучения темы целесообразно чаще использовать обучающие задания, требующие проведения анализа отдельных характеристик процессов.

При этом важно отбирать описания процессов, которые использовали бы разные способы представления информации (словесный, табличный, графический или при помощи схем и схематичных рисунков). Пример таких ситуаций (взятых из открытого банка ЕГЭ) для колебательного контура приведен ниже.

1) Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент времени ? = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Период электромагнитных колебаний в контуре составляет 12 мкс. 2) На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой равна 0,3 Гн.

/, мА

3) В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. Изменение заряда одной из обкладок конденсатора в колебательном контуре с течением времени показано в таблице.

1, 10-6 с 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Я, 10-9 Кл 2 1,42 0 -1,42 -2 -1,42 0 1,42 2 1,42

4) Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивностью 4 мГн. Заряд на одной из пластин конденсатора изменяется во времени в соответствии с формулой = 2-10-4-соз(50001) (все величины выражены в СИ).

Для каждой из ситуаций можно обсуждать значения периода и частоты колебаний, характер изменения и моменты достижения максимальных и минимальных значений заряда конденсатора и силы тока в катушке индуктивности, энергии электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки индуктивности, а также записывать для каждой из этих величин аналитические формулы, стоить соответствующие графики.

Следует отметить, что непосредственное использование заданий из банка ЕГЭ на уроках не всегда оптимально, поскольку они разрабатываются для контроля, а не для целей обучения. Однако для обучающих заданий можно полностью использовать предлагаемые в ЕГЭ описания различных процессов (физические ситуации). В этом случае можно менять форму заданий, увеличивать количество вопросов, делая их более дробными, разбивать задание на несколько частей и т.д.

Поурочные дидактические материалы должны противодействовать принятой практике использования однотипных формулировок заданий при отработке одного и того же элемента содержания или способа действий. Необходимо использовать задания с различными текстами, с наличием лишних данных или недостающих данных и т.п. Только в этом случае будут созданы условия для эффективного обучения чтению и осмыслению условия задачи, адекватного выбора физической модели, обоснованности суждений.

В 2018 г. будут в целом сохранены структура и содержание контрольных измерительных материалов по физике, но будет добавлена линия заданий, построенная на астрономическом материале. В кодификатор элементов

+ —

МИМ

ь

содержания по физике и требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения Единого государственного экзамена внесены дополнения. На основе Федерального компонента государственных стандартов основного общего и среднего (полного) общего образования по физике (базовый и профильный уровни) (приказ Минобразования России от 05.03.2004 № 1089) расширен последний раздел перечня элементов содержания, проверяемых на ЕГЭ по физике.

В раздел 5 «Квантовая физика и элементы астрофизики» кодификатора добавлена тема «Элементы астрофизики» с перечисленными в табл. 4 элементами содержания.

Таблица 4

5.4.1 Солнечная система: планеты земной группы и планеты-гиганты, малые тела Солнечной системы

5.4.2 Звезды: разнообразие звездных характеристик и их закономерности. Источники энергии звезд

5.4.3 Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звезд

5.4.4 Наша Галактика. Другие галактики. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной

5.4.5 Современные взгляды на строение и эволюцию Вселенной

Кроме того, в п. 1.2.7 раздела «Механика», который посвящен движению небесных тел и их искусственных спутников, дополнительно к первой космической скорости включена и формула для второй космической скорости.

Остановимся более подробно на том, какие знания потребуются для выполнения экзаменационных заданий по каждому из этих пунктов:

■ п. 5.4.1: знать строение Солнечной системы, основные отличия планет земной группы от планет-гигантов и отличительные признаки каждой из планет, понимать причины смены дня и ночи и смены времен года, уметь рассчитывать первую и вторую космические скорости;

■ п. 5.4.2: различать спектральные классы звезд, понимать взаимосвязь основных звездных характеристик (температура, цвет, спектральный класс, светимость), уметь пользоваться диаграммой Герцшпрунга—Рассела, различать звезды главной последовательности, белые карлики и гиганты (сверхгиганты);

■ п. 5.4.3: знать основные этапы эволюции звезд типа Солнца и массивных звезд, сравнивать продолжительность «жизненного

цикла» звезд разной массы, представлять эволюционный путь звезды на диаграмме Герцшпрунга—Рассела;

■ п. 5.4.4: знать строение Галактики и основные масштабы нашей Галактики, виды галактик, понимать смысл физических величин: астрономическая единица, парсек, световой год.

Последний пункт (п. 5.4.5) в заданиях 2018 г. проверяться не будет.

Задания, сконструированное на содержании темы «Элементы астрофизики», будут включены в КИМ ЕГЭ в конце части 1 экзаменационной работы на позиции 24. В этом задании на множественный выбор необходимо будет выбрать два верных утверждения из пяти предложенных. Задание 24, как и другие аналогичные задания в экзаменационной работе, оценивается максимально в 2 балла, если верно указаны оба элемента ответа и в 1 балл, если в одном из элементов допущена ошибка. Порядок записи цифр в ответе значения не имеет.

Как правило, задания будут иметь контекстный характер, т.е. часть данных, необходимых для выполнения задания будут приводиться в виде таблицы, схемы или графика. Приведем два примера заданий, построенных на разных элементах содержания.

Пример 26

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы.

Название планеты Среднее расстояние от Солнца, а.е.* Диаметр в районе экватора, км Наклон оси вращения Первая космическая скорость, км/с Сред- плотность, г/см3

Меркурий 0,39 4878 28° 2,97 5,43

Венера 0,72 12 104 3° 7,25 5,25

Земля 1,00 12 756 23° 7,89 5,52

Марс 1,52 6794 23° 3,55 3,93

Юпитер 5,20 142 800 3° 42,1 1,33

Сатурн 9,54 119 900 26° 25,0 0,71

Уран 19,19 51 108 82° 15,7 1,24

Нептун 30,52 49 493 28° 17,5 1,67

*1 а.е. составляет 150 млн км.

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

1) Сатурн имеет самую маленькую массу из всех планет Солнечной системы

2) На Нептуне не может наблюдаться смена времён года

21

3) Орбита Марса находится на расстоянии примерно 228млн км от Солнца

4) Ускорение свободного падения на Юпитере составляет 42,1 м/с2

5) Ускорение свободного падения на Уране составляет около 9,6 м/с2

Ответ:

3

5

22

4) Если звезда имеет температуру поверхности 3300 К, то она относится к звёздам спектрального класса А

5) «Жизненный цикл» звезды спектрального класса О главной последовательности более длительный, чем звезды спектрального класса О главной последовательности

Ответ:

5

Для выполнения этого задания нужно уметь анализировать и сравнивать характеристики планет, представленные в каждом из столбцов таблицы. Для определения ошибочности утверждения 1 нужно понимать, что масса определяется не только плотностью, но и объемом планеты, который пропорционален Я3. Для анализа утверждения 2 — понимать, что смена времен года связана с наклоном оси вращения планеты к плоскости ее орбиты вокруг Солнца. Для выбора утверждения 3 в качестве верного ответа нужно перевести указанное расстояние в астрономических единицах в километры. Для проверки утверждений 4 и 5 нужно вспомнить формулу для первой космической скорости и рассчитать ускорение свободного падения.

Пример 27

На рисунке ниже представлена диаграмма Герц-шпрунга — Рассела.

Выберите два утверждения о звёздах, используя данные диаграммы.

1) Температура звёзд спектрального класса К в 2раза выше температуры звёзд спектрального класса А

2) Если радиус звезды в 1000раз превышает радиус Солнца, то она относится к сверхгигантам

3) Плотность белых карликов существенно меньше средней плотности гигантов

В этом задании для проверки утверждений 1, 2 и 4 достаточно обратиться к диаграмме и выбрать верное утверждение о размерах сверхгигантов. Для проверки утверждения 3 нужно понимать, что плотности белых карликов существенно выше плотности гигантов, а для проверки утверждения 5 — сравнить по диаграмме размеры звезд этих двух спектральных классов, сделать вывод о разнице в их массах и, соответственно, о продолжительности «жизненного цикла».

Таким образом, каждый вариант экзаменационной работы в 2018 г. будет состоять из двух частей и включать в себя 32 задания. Часть 1 будет содержать 24 задания с кратким ответом, из которых 19 заданий базового уровня и 5 заданий повышенного уровня. Среди них — 4 задания на множественный выбор (по механике, молекулярной физике, электродинамике и астрофизике) и 1 задание на соответствие по электродинамике.

По сравнению с предыдущим годом расширяется содержательное наполнение шести линий заданий. Добавляются следующие элементы содержания:

■ в задание 4 — момент силы относительно оси вращения и кинематическое описание гармонических колебаний;

■ в задание 10 — тепловое равновесие и температура, внутренняя энергия одноатомного идеального газа;

■ в задание 13 — направление кулоновс-ких сил;

■ в задание 14 — закон сохранения электрического заряда и связь напряженности поля и разности потенциалов для однородного электростатического поля: и = Ей;

■ в задание 18 — элементы СТО. (В этой линии могут встретиться задания на проверку основных формул по этой теме, представленные в п. 4.2 и 4.3 кодификатора.)

В части 2 традиционно будет восемь задач повышенного и высокого уровней слож-

ности. В следующем году последней расчетной задачей с кратким ответом на позиции 27 будут преимущественно задания по квантовой физике (на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта или на формулу для энергии или импульса фотонов). Поскольку в части 2 предлагаются две задачи по механике, две задачи по молекулярной физике, три задачи по электродинамике и одна задача по квантовой физике, то на позиции 29 во всех вариантах будут задачи по механике, на позиции 30 — по молекулярной физике, на позиции 31 — преимущественно по электростатике, постоянному току и магнитному полю, а на позиции 32 — по геометрической оптике, электромагнитным колебаниям и электромагнитной индукции.

Максимальный первичный балл за выполнение всех заданий экзаменационной работы увеличится с 50 до 52. Время на выполнение работы останется прежним.

Методическую помощь учителям и обучающимся при подготовке к ЕГЭ могут оказать материалы с сайта ФИПИ (www.fipi.ru):

■ документы, определяющие структуру и содержание КИМ ЕГЭ 2018 г.;

■ открытый банк заданий ЕГЭ;

■ учебно-методические материалы для председателей и членов региональных предметных комиссий по проверке выполнения заданий с развернутым ответом экзаменационных работ ЕГЭ;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

■ методические рекомендации прошлых

лет.

Приложение

Основные характеристики экзаменационной работы ЕГЭ 2017 г. по физике

Анализ надежности экзаменационных вариантов по физике подтверждает, что качество разработанных КИМ соответствует требованиям, предъявляемым к стандартизированным тестам учебных достижений. Средняя надежность (коэффициент альфа Кронбаха)1 КИМ по физике — 0,9.

№ Проверяемые требования (умения) Коды проверяемых требований (умений) (но КТ) Коды проверяемых элементов содержания (по КЭС) Уро -вень сложности задания Макси-маль-ный балл за выполнение задания Примерное время выполнения задания (мин) Средний процент вы-пол-нения

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Равномерное прямолинейное движение, равноускоренное прямолинейное движение, движение по окружности 1.1.3-1.1.8 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 73

2 Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения 1.2.1, 1.2.31.2.6, 1.2.8, 1.2.9 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 78,7

3 Закон сохранения импульса, кинетическая и потенциальные энергии, работа и мощность силы, закон сохранения механической энергии 1.4.1-1.4.8 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 76,8

4 Условие равновесия твердого тела, закон Паскаля, сила Архимеда, математический и пружинный маятники, механические волны, звук 1.3.2-1.3.5, 1.5.2, 1.5.4, 1.5.5 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 68,2

5 Механика (объяснение явлений; интерпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков) 1.1-1.5 2.4 П 2 4-6 68,7

6 Механика (изменение физических величин в процессах) 1.1-1.5 2.1 Б, П 2 4-6 63,6

7 Механика (установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами) 1.1-1.5 1, 2.4 П, Б 2 4-6 58,7

Минимально допустимое значение надежности теста для его использования в системе государственных экзаменов равно 0,8.

24

1 2 3 4 5 6 7 8

8 Связь между давлением и средней кинетической энергией, абсолютная температура, связь температуры со средней кинетической энергией, уравнение Менделеева -Клапейрона, изопроцессы 2.1.6-2.1.10, 2.1.12 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 66,7

9 Работа в термодинамике, первый закон термодинамики, КПД тепловой машины 2.2.6, 2.2.7, 2.2.9, 2.2.10 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 62,7

10 Относительная влажность воздуха, количе- 2.1.13,

ство теплоты 2.1.14, 2.2.4, 2.2.5, 2.2.11 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 68,1

11 MKT, термодинамика (объяснение явлений; интерпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков) 2.1, 2.2 2.4 Б, П 2 4-6 59,7

12 MKT, термодинамика (изменение физиче-

ских величин в процессах; установление соответствия между графиками и физиче- 2.1, 2.2 1, 2.4 П, Б 2 4-6 73,3

скими величинами, между физическими величинами и формулами)

13 Принцип суперпозиции электрических по- 3.1.4, 3.1.6, 3.3.1, 3.3.23.3.4, 3.4.5 1, 2.1-2.4

лей, магнитное поле проводника с током, сила Ампера, сила Лоренца, правило Ленца (определение направления) Б 1 2-4 59,9

14 Закон Кулона, конденсатор, сила тока, закон 3.1.2, 3.1.9,

Ома для участка цепи, последовательное и 3.1.11, 3.2.1, 1, Б 1 2-4 56,6

параллельное соединение проводников, работа и мощность тока, закон Джоуля — Ленца 3.2.3, 3.2.4, 3.2.7-3.2.9 2.1-2.4

15 Поток вектора магнитной индукции, закон электромагнитной индукции Фарадея, ин- 3.4.1, 3.4.3, 3.4.4,

дуктивность, энергия магнитного поля катушки с током, колебательный контур, зако- 3.4.6, 3.4.7, 3.5.1, 1, 2.1-2.4 Б 1 2-4 67,1

ны отражения и преломления света, ход лучей в линзе 3.6.2-3.6.4, 3.6.6-3.6.8

16 Электродинамика (объяснение явлений; ин-

терпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков) 3.1-3.6 2.4 П 2 4-6 55,1

17 Электродинамика (изменение физических величин в процессах) 3.1-3.6 2.1 Б, П 2 4-6 60

18 Электродинамика (установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами) 3.1-3.6 1, 2.4 П, Б 2 4-6 63

19 Планетарная модель атома. Нуклонная модель ядра. Ядерные реакции. 5.2.1, 5.3.1, 5.3.4, 5.3.6 1.1 Б 1 2-4 64

20 Фотоны, линейчатые спектры, закон радиоактивного распада 5.1.2, 5.2.2, 5.2.3, 5.3.5 2.1 Б 1 2-4 65,1

21 Квантовая физика (изменение физических

величин в процессах; установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами) 5.1-5.3 2.1 2.4 Б 2 4-6 59,4

22 Снятие показаний измерительных приборов 1.1-3.6 2.5 Б 1 4-6 74,4

23 Выбор оборудования для проведения опыта по заданной гипотезе 1.1-3.6 2.5 Б 1 4-6 76,1

24 Механика, молекулярная физика (расчетная задача) 1.1-1.5, 2.1, 2.2 2.6 П 1 10-15 34,2

25 Молекулярная физика, электродинамика (расчетная задача) 2.1, 2.2, 3.1-3.6 2.6 П 1 10-15 27

26 Электродинамика, квантовая физика (расчетная задача) 5.1-5.3 2.6 П 1 10-15 18,6

27 Механика — квантовая физика (качественная задача) 1.1-5.3 2.6, 3 П 3 15-25 13,4

28 Механика (расчетная задача) 1.1-1.5 2.6 В 3 15-25 13,7

29 Молекулярная физика (расчетная задача) 2.1, 2.2 2.6 В 3 15-25 15,6

30 Электродинамика (расчетная задача) 3.1-3.6 2.6 В 3 15-25 13,4

31 Квантовая физика (расчетная задача) 5.1 2.6 В 3 15-25 18,4

Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2021 года по ФИЗИКЕ, Демидова М.Ю., 2021.

КИМ ЕГЭ по физике 2021 г. состояли из двух частей и включали в себя 32 задания, различающихся формой и уровнем сложности. Часть 1 содержала 24 задания с кратким ответом: с записью ответа в виде числа, слова или двух чисел; на установление соответствия и множественный выбор, в которых ответы необходимо записать в виде последовательности цифр. Часть 2 содержала 8 заданий (2 задания с кратким ответом и 6 заданий с развернутым ответом), объединенных общим видом деятельности – решение задач.

Применение законов и формул в типовых учебных ситуациях.
В экзаменационную работу было включено 10 заданий базового уровня с кратким ответом в виде числа, которые в совокупности по всем вариантам проверяли понимание всех основных законов и формул курса физики средней школы. Как видно из приведенного выше перечня проверяемых элементов содержания, большинство из них можно отнести к освоенным. Остановимся на трудностях, которые испытывали участники экзамена, выполняя задания базового уровня сложности на применение законов и формул в типовых учебных ситуациях.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:

Скачать книгу Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2021 года по ФИЗИКЕ, Демидова М.Ю., 2021 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу

Скачать
— pdf — Яндекс.Диск.

Дата публикации: 31.08.2021 17:42 UTC

Теги:

Демидова :: описание ЕГЭ :: ЕГЭ по физике :: 2022 :: 11 класс :: физика :: КИМ :: методичка

I!11 I I I11 I 11 111 I I 11 11111

1 2 3

I I I I I I I I I M I I I I I I I I I I I I I

Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2019 года по физике

Демидова Марина Юрьевна

доктор педагогических наук, руководитель Центра педагогических измерений ФГБНУ «ФИПИ», руководитель федеральной комиссии по разработке КИМ для ГИА по физике, demidova@fipi.ru

Ключевые слова: КИМ ЕГЭ по физике, основные результаты ЕГЭ по физике в 2019 г., анализ результатов по блокам содержания, анализ результатов по блокам умений, анализ результатов по группам учебной подготовки

В 2019 году использовалась экзаменационная модель, аналогичная модели 2018 г.

Каждый вариант экзаменационной работы состоял из двух частей и включал в себя 32 задания, различающихся формой и уровнем сложности. В часть 1 было включено 24 задания с кратким ответом: 13 заданий с записью ответа в виде числа, слова или двух чисел, 11 заданий на установление соответствия и множественный выбор. 21 задание проверяло освоение понятийного аппарата по механике, молекулярной физике, электродинамике и квантовой физике. Последние два задания в части 1 оценивали сформи-рованность методологических умений. Задание 24 на множественный выбор проверяло элементы астрофизики. Часть 2 содержала восемь заданий, объединённых общим видом деятельности — решение задач. Из них три задания с кратким ответом и пять заданий с развёрнутым ответом: одна качественная задача и четыре расчётные задачи высокого уровня сложности.

В экзаменационной работе по физике контролировались элементы содержания из всех разделов (тем) школьного курса физики: «Механика» (кинематика, динамика, статика, законы сохранения в механике, механические колебания и волны); «Молекулярная физика» (молекулярно-кинетическая теория, термодинамика); «Электродинамика и основы СТО» (электрическое поле, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, оптика, основы СТО); «Квантовая физика и элементы астрофизики» (корпускулярно-волновой дуализм, физика атома, физика атомного ядра, элементы астрофизики).

Экзаменационная работа содержала задания трёх уровней сложности: базового, повышенного и высокого. Задания базового уровня были представлены только в части 1 работы: 19 заданий с кратким ответом, из которых 15 заданий с записью ответа в виде числа или слова и четыре задания на соответствие или изменение физических величин с записью ответа в виде последовательности цифр. Это простые задания, проверяющие усвоение наи-

более важных физических понятий, моделей, явлений и законов. Задания повышенного уровня — это пять заданий с кратким ответом в части 1, три задания с кратким ответом и одно задание с развёрнутым ответом в части 2. Эти задания направлены на проверку умения использовать понятия и законы физики для анализа различных процессов и явлений, а также умения решать задачи на применение одного-двух законов (формул) по какой-либо из тем школьного курса физики. Четыре задания части 2 относились к заданиям высокого уровня сложности. Выполнение таких заданий требовало применения знаний сразу из двух-трёх разделов физики и проверяло умение действовать в изменённой или новой ситуации.

На выполнение всей экзаменационной работы отводилось 235 мин. Минимальная граница составляла 11 первичных баллов. Максимальный первичный балл за работу — 52.

Число участников ЕГЭ по физике в 2019 г. составило 149 400 человек, среди которых 98,8% выпускников текущего года. Наблюдается снижение численности участников экзамена в течение трёх последних лет (150 650 человек в 2018 г.; 155 281 человек в 2017 г.).

Средний балл ЕГЭ по физике 2019 г. составил 54,4, что несколько выше показателя прошлого года (53,2 тестовых балла). На рис. 1 представлено распределение

результатов участников ЕГЭ по физике по первичным баллам.

В течение трёх лет несколько увеличивается доля слабо подготовленных участников (0—40 т.б.) и наблюдается существенный рост доли высокобалльников (61—100 т.б.). Это позволяет говорить об усилении дифференциации в подготовке выпускников: растёт качество подготовки обучающихся, изучающих профильный курс физики, и снижается уровень подготовки выпускников классов с изучением курса базового уровня.

Минимальный балл ЕГЭ по физике в 2019 г., как и в предыдущем году, составил 36 т.б., что соответствует 11 первичным баллам. Доля участников экзамена, не преодолевших минимального балла в 2019 г., возросла и составила 6,6% (в прошлом году — 5,6%).

В 2019 году доля участников экзамена, набравших 81—100 баллов, составила 8,58%, что выше, чем в 2018 г. (5,61%). Максимальный тестовый балл набрали 473 участника экзамена, что в процентном отношении почти в 2 раза выше показателя предыдущего года (255 человек в 2018 г.).

Приведём общие результаты выполнения экзаменационной работы по трём направлениям: для групп заданий по разным тематическим разделам; для групп заданий, проверяющих сформированность различных способов действий, и для групп заданий различного уровня сложности.

Распределение результатов участников ЕГЭ-2019 по физике по первичным баллам

с; 4

L,

га

га W) 3,5

I <1) >s

S га ■D I IT 3

V Ч

m 01

ш п LP 01 2,5

V L

S >4 2

I ■D

и

га -L

«Г га 1,5

>у Ч.

н X

-L ч

Ш ^ О 3 ш 1

LP о 0,5

ю га

I 0

Ш

%

0 2 4

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52

Первичные баллы Рис. 1

Таблица 1

Раздел курса физики Средний % выполнения по группам заданий

Механика 54,0

МКТ и термодинамика 55,1

Электродинамика 50,2

Квантовая физика 49,8

В таблице 1 приведены результаты выполнения заданий экзаменационной работы по содержательным разделам школьного курса физики.

В этом году не наблюдается столь явного приоритета механики, как это было в течение нескольких прошлых лет. Материал механики и молекулярной физики усвоен примерно на одинаковом уровне. «Подтянулись» и результаты по электродинамике, особенно за счёт роста средних процентов выполнения заданий базового уровня и расчётных задач на законы постоянного тока. Но, так же как и в прошлые годы, наблюдается отставание в освоении элементов содержания квантовой физики. Задания данного раздела обладают в КИМ меньшей экспертной трудностью (это простые задания на строение атома, ядерные реакции, закон радиоактивного распада и анализ явления фотоэффекта). Их выполнение остаётся пока ниже ожидаемых результатов.

В таблице 2 приведены результаты выполнения групп заданий, направленных на оценку различных способов действий, формируемых в процессе обучения физике.

Показатели за два года наглядно демонстрируют отсутствие существенных изменений результатов в применении за-

конов и формул в типовых учебных ситуациях и анализе физических процессов. Наблюдается некоторое снижение выполнения заданий на проверку методологических умений, в основном за счёт заданий на использование метода рядов. Эта тенденция для заданий базового уровня сложности фиксируется уже в течение трёх лет. Поскольку задания на оценку отдельных методологических умений базируются на выполнении различных лабораторных работ, то можно говорить о недостаточном внимании к практической части курса физики средней школы.

Значительный прирост наблюдается для решения задач. При этом результаты решения задач повышенного уровня остаются невысокими (около 36%), а результаты выполнения заданий высокого уровня выросли с 14 до 19%. Особенно заметен прирост для заданий с развёрнутым ответом, к решению которых применимы типовые алгоритмы действий.

В таблице 3 представлены результаты выполнения работы по группам заданий разных уровней сложности, включая результаты для групп с различным уровнем подготовки.

По сравнению с прошлым годом наблюдается положительная динамика для заданий повышенного и высокого уровней

Таблица 2

Способы действий Средний % выполнения по группам заданий

2018 г. 2019 г.

Применение законов и формул в типовых учебных ситуациях 68,8 67,5

Анализ и объяснение явлений и процессов 61,4 60,3

Методологические умения 65,3 61,2

Решение задач 20,6 25,8

Таблица 3

Группы заданий различного уровня сложности Средний % выполнения Средний % выполнения для групп с различным уровнем подготовки

Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4

Базовый уровень 64,9 19,2 55,7 81,5 90,1

Повышенный уровень 49,6 16,5 37,3 71,1 89,7

Высокий уровень 17,3 0,1 4,8 37,0 79,1

сложности, преимущественно за счет увеличения доли высокобалльников.

На рисунке 2 приведена диаграмма средних процентов выполнения по каждой линии заданий для экзаменационной работы 2019 г.

Исходя из общепринятых норм, содержательный элемент или умение считается усвоенным, если средний процент выполнения соответствующей им группы заданий с кратким или развернутым ответом превышает 50%. По результатам выполнения групп заданий, проверяющих одинаковые элементы содержания и требующие для их выполнения одинаковых умений, можно говорить об усвоении элементов содержания и умений:

■ вычислять значение физической величины с использованием изученных законов и формул в типовой учебной ситуации: сила упругости, сила трения, закон всемирного тяготения, закон сохранения механической энергии, потенциальная энергия пружины, кинетическая энергия,

закон сохранения импульса, длина волны, период колебаний математического и пружинного маятников, условие равновесия рычага, зависимость средней кинетической энергии теплового движения молекул от температуры, уравнение состояния идеального газа, работа газа, первый закон термодинамики, КПД тепловой машины, количество теплоты, закон Кулона, закон Ома для участка цепи, формула Томсона, закон радиоактивного распада;

■ интерпретировать графики, отражающие зависимость физических величин, характеризующих равноускоренное движение тела, свободное падение тела, механические колебания маятника, изо-процессы в идеальном газе, электромагнитные колебания в колебательном контуре, явление фотоэффекта; определять по графику зависимости скорости от времени путь, пройденный телом, и ускорение по графику зависимости проекции скорости от времени; строить изображение в собирающей линзе;

Средний процент выполнения по линиям заданий

■Уровень освоения ■Средний процент выполнения

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Номера заданий

Рис. 2

■ определять направление вектора напряжённости суммарного поля нескольких точечных зарядов, силы Лоренца для движения заряда в поле постоянного магнита, состав атома, состав атомного ядра, массовое и зарядовое числа ядер в ядерных реакциях;

■ анализировать изменения характера физических величин для следующих процессов и явлений: колебания математического и пружинного маятников, вращение тела на горизонтальном диске, движение спутников, свободное падение тел, плавание тел, параметры теплового двигателя, параметры газов в изопроцессе, параметры цепи постоянного тока, движение заряженной частицы в магнитном поле, явление фотоэффекта;

■ проводить комплексный анализ следующих физических процессов: неравномерное движение, представленное в виде графика зависимости координаты от времени; плавание тел в различных жидкостях; колебательное движения тел, представленные в виде табличных значений координаты и времени; движение искусственных спутников; изопроцессы в идеальном газе, представленные в виде таблицы; насыщенные и ненасыщенные пары; изопроцессы в идеальном газе, представленные в виде графиков; изменение агрегатных состояний вещества; действие силы Ампера на проводник с током; опыт по изменению параметров конденсатора; возникновение ЭДС индукции в движущемся проводнике; электромагнитные колебания в колебательном контуре;

■ записывать показания измерительных приборов (динамометр, манометр, вольтметр) с учётом погрешности измерений; выбирать недостающее оборудование для проведения косвенных измерений и экспериментальную установку для проведения исследования;

■ характеризовать свойства космических объектов (планеты Солнечной системы, спутники планет, звёзды) с использованием табличных данных и диаграммы Герцшпрунга—Рессела.

К дефицитам можно отнести группы заданий, которые контролировали умения:

■ определять значение физической величины с использованием изученных зако-

нов и формул в типовой учебной ситуации: давление столба жидкости; основное уравнение МКТ; относительную влажность воздуха; совместное использование закона Кулона и закона сохранения заряда; формулы для силы тока; закон радиоактивного распада для элемента, образующегося в результате распада;

■ определять направление силы Лоренца для движения заряженной частицы вблизи проводника с током, направление индукционного тока;

■ анализировать изменения характера физических величин для следующих процессов и явлений: изменение параметров смеси газов, изменение параметров колебательного контура в радиоприёмнике, преломление света, излучение света атомом;

■ проводить комплексный анализ физических процессов: падение тел с учётом силы сопротивления воздуха;

■ записывать результаты измерений, выполненные методом рядов;

■ решать расчётные задачи повышенного уровня сложности;

■ решать качественные задачи;

■ решать расчётные задачи высокого уровня сложности.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рассмотрим более подробно основные результаты выполнения групп заданий, проверяющих различные способы действий.

Применение законов и формул в типовых учебных ситуациях

В экзаменационную работу было включено 12 заданий базового уровня с кратким ответом в виде числа, которые в совокупности по всем вариантам проверяли понимание всех основных законов и формул курса физики средней школы. Как видно из приведённого выше перечня проверяемых элементов содержания, большинство из них можно отнести к освоенным.

Наиболее успешно (более 75% выполнения) экзаменуемые выполняли задания на проверку второго закона Ньютона, формул кинетической энергии, закона сохранения механической энергии, периода колебаний математического маятника, условий равновесия рычага, зависимости средней кинетической энергии теплового

движения молекул от температуры, основного уравнения МКТ, формулы для внутренней энергии идеального газа, первого закона термодинамики, формулы для расчёта количества теплоты, необходимого для нагревания тела, работы газа в изобарном процессе, формулы для расчёта относительной влажности воздуха, закона радиоактивного распада.

Традиционно менее успешно выполняются задания на закон всемирного тяготения и закон Кулона с использованием минимальных расчётов. Пример одного из таких заданий приведён ниже.

Пример 1

Два одинаковых маленьких шарика массой m каждый, расстояние между центрами которых равно r, притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю 0,2 пН. Каков модуль сил гравитационного притяжения двух других шариков, если масса каждого из них 2m, а расстояние между их центрами 2r?

Ответ:_пН.

Группа сильных выпускников не испытывает никаких сложностей при подстановке чисел в закон (средний процент выполнения — 93), а результаты для группы с низким уровнем подготовки — 10%.

Несколько групп заданий показали результаты ниже уровня освоения. Все они уже обсуждались в материалах прошлых лет как типичные ошибки, но улучшения средних процентов выполнения пока не наблюдается. Рассмотрим примеры этих заданий.

Пример 2

В сосуд глубиной 20 см налита вода, уровень которой ниже края сосуда на 2 см. Чему равно дополнительное к атмосферному давление столба воды на плоское дно сосуда?

Ответ:_кПа.

Здесь основной ошибкой было использование 20 см, а не 18 см в формуле для давления столба жидкости. Кроме того, группа выпускников с низким уровнем подготовки не до конца понимает фразу «дополнительное к атмосферному давление столба воды». Они знают формулу для расчёта давления столба жидкости, но не понимают, что на дно сосуда действуют

одновременно атмосферное давление и давление столба жидкости. В результате средний процент выполнения этих заданий составил 43.

Среди заданий на расчет общего сопротивления участка цепи сложными оказались задания на «закорачивание» одного из резисторов.

Пример 3

На сколько уменьшится сопротивление участка цепи АВ, изображённого на рисунке, если ключ К замкнуть? Сопротивление И = 3 Ом.

Ответ: на_Ом.

2R

Здесь до замыкания ключа сопротивление участка было равно 3 Ом, после замыкания ключа участок представляет собой параллельное соединение резисторов R и 2R с общим сопротивлением 2 Ом. Порядка 20% записали верный ответ — на 1 Ом, еще 33% указали, что сопротивление изменится на 3 Ом.

Среди заданий на проверку закона радиоактивного распада затруднения вызывают те, в которых спрашивается о числе распавшихся, а не оставшихся нераспав-шимися ядер.

Пример 4

Образец радиоактивного висмута находится в закрытом сосуде. Ядра висмута испытывают а-распад с периодом полураспада 5 суток. Какая доля (в процентах) от исходно большого числа ядер этого изотопа висмута распадётся за 15 суток?

Ответ:_%.

В этом задании 49% участников экзамена записали верный ответ 87,5%, а ещё 17% записали в ответе 12,5%, т.е. указали число нераспавшихся ядер.

Самые низкие результаты получены для заданий на расчет давления пара.

Пример 5

В закрытом сосуде под поршнем находится водяной пар при температуре 100°С под давлением 40 кПа. Каким станет давление пара, если, сохраняя его температуру неизменной, уменьшить объём пара в 4 раза?

Ответ:_кПа.

R

Давление насыщенного пара при температуре 100°С равно нормальному атмосферному давлению — 100 кПа. Первоначально пар является ненасыщенным, поскольку его давление равно 40 кПа. При изотермическом уменьшении его объёма в 2,5 раза он станет насыщенным и будет оказывать давление 100 кПа. При дальнейшем сжатии уже насыщенного пара его концентрация и давление будут оставаться неизменными, а часть пара будет конденсироваться. В этом задании 54% выпускников дали ответ 160 кПа, заменив пар на идеальный газ, а ещё 26% предложили ответ 10 кПа, заменив сжатие на расширение ненасыщенного пара.

Хуже, чем в прошлом году, выполнены задания на определение периода колебаний колебательного контура с использованием формулы для изменения напряжения на обкладках конденсатора (37% в 2018 г., 31% в 2019 г.).

Пример 6

В идеальном колебательном контуре (см. рисунок) напряжение между обкладками конденсатора

C

меняется по закону ис = иоео5 а>(, где ио = 5 В, т = п-106 с-1. Определите период колебаний напряжения на конденсаторе.

Ответ:_с.

Аналогичные задания для механических колебаний выполняются более успешно. Очевидно, существуют определённые проблемы с переносом уже имеющихся знаний о механических колебательных процессах на электромагнитные колебания.

Понимание основных законов и формул проверялось и заданиями на соответствие, в которых необходимо было сопоставить физическую величину той формуле, по которой её можно рассчитать в заданной ситуации. Участники экзамена успешно справились с заданиями на соответствие формул для координаты и скорости равноускоренно движущегося тела (68%); на определение формул для силы тока и напряжения в цепи постоянного тока (50%); на распознавание формул для определения силы Лоренца, радиуса окружности или периода обращения для

заряженной частицы, движущейся в магнитном поле (74%), скорости света в воздухе и среде и показателя преломления при переходе света из одной среды в другую (75%), энергии, длины волны, частоты и импульса фотона (63%).

На том же уровне, что и в прошлом году (47%), выполнены задания на соответствие между процессами поглощения и излучения кванта света и энергией соответствующего фотона с использованием диаграммы нижних энергетических уровней атома. В этих заданиях порядка 20% экзаменуемых дают «зеркальные» ответы, полностью путая как процессы излучения и поглощения света, так и максимальные и минимальные энергии.

В части заданий с кратким ответом в виде числа на проверку основных формул используют графики, на которых представлена часть данных, необходимых для выполнения задания. Здесь наиболее высокие результаты получены для первой линии заданий на определение ускорения (79%) и пути (77%) по графику зависимости проекции скорости от времени, на определение коэффициента трения по графику зависимости силы трения от силы нормального давления (93%), жёсткости пружины по графику зависимости силы упругости от удлинения пружины (74%), удельной теплоты плавления или парообразования (69%) или удельной теплоёмкости (64%) по графику зависимости изменения температуры вещества по мере поглощения (или потери) количества теплоты, работы газа по графику зависимости давления газа от его объёма, ЭДС индукции по графику зависимости магнитного потока от времени (67%), периода полураспада по графику зависимости числа нераспавшихся ядер от времени (85%). Немногим более сложными оказались группы заданий на определение относительной скорости по графику зависимости изменения расстояния между телами от времени (54%).

Как правило, эти задания выполняются несколько хуже, чем задания на проверку тех же формул без использования графической информации. Приведём примеры заданий, для которых продемонстрированы результаты ниже уровня освоения.

L

V, м3 4

2

i 1

273 T, К

Пример 7

На рисунке представлен график зависимости объёма идеального газа от его температуры в некотором процессе. В состоянии 1 давление газа было равно нормальному атмосферному давлению. Какое давление соответствует состоянию 2, если масса газа остаётся неизменной?

Ответ:_кПа.

Смогли узнать по графику изотермический процесс и верно применить к нему закон Бойля—Мариотта 44% участников экзамена. Для слабой группы сложной оказалась комбинация нескольких действий: анализ графика, выбор изопро-цесса, использование справочных данных (для состояния 1) и данных об изменении объёма газа.

Пример 8

На рисунке показана зависимость силы тока I в проводнике от времени г. Определите заряд, прошедший по проводнику за интервал времени от 5 до 15 с.

I, мА , 30

20 10

5 10 15 20 t, с

Ответ:

мКл.

С этим заданием справились 45% экзаменуемых. Анализ других линий показывает, что формулу для расчета силы тока через прошедший по проводнику заряд помнят и успешно применяют в расчетах более 90% участников. С аналогичными заданиями, в которых график зависимости силы тока от времени представляет собой одну прямую, справляются более 75%. А вот совмещение двух участков с разным характером изменения силы

тока оказывается сложным для более половины выпускников.

В экзаменационной работе были представлены и задания на соответствие между видом графиков и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут отображать. Здесь графики изменения физических величин, характеризующих колебания нитяного маятника, успешно распознают 87% выпускников; отображающих движение тела, брошенного под углом к горизонту, — 64%; движение шайбы по наклонной плоскости — 58%. Пока лишь половина экзаменуемых справляется с заданиями на распознавание графиков следующих процессов:

■ равноускоренного движения, заданного графиком зависимости координаты от времени. Здесь основная ошибка в определении знака проекции скорости и ускорения тела;

■ электромагнитных колебаний в колебательном контуре. Здесь к типичным можно отнести сложности в распознавании начальных условий (график силы тока путают с графиком заряда, а график энергии электрического поля конденсатора — с графиком энергии магнитного поля катушки);

■ явления фотоэффекта и распространения электромагнитных волн. Здесь плохо распознаются графики зависимости энергии фотоэлектронов от частоты падающего света и энергии фотонов от длины волны.

Линия заданий 13 оценивает сформи-рованность умения определять направление векторных величин. Наиболее высокие результаты и полностью совпадающие с результатами прошлого года получены для заданий на определение результирующего вектора напряженности электростатического поля неподвижных зарядов (73%). С заданиями на определение силы Лоренца для протона, движущегося между полюсами магнита, справлялись 62% участников экзамена. Наиболее сложными оказались задания на определение направления силы Лоренца для заряженной частицы, движущейся вдоль проводника с током. Пример такого задания приведён ниже.

0

Пример 9

Электрон е- имеет скорость и направленную вдоль прямого длинного проводника с током I (см. рисунок). Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) действующая на электрон сила Лоренца Р ? Ответ запишите словом (словами).

I

—-^——-

^—• е»

и

Ответ:_.

В этом задании лишь 35% выпускников записали верный ответ «вверх». При этом ещё 18% указали ответ «вниз», неверно интерпретировав направление тока, который создаёт движущийся электрон. В подобных заданиях с использованием протонов результаты выполнения оказались несколько выше — 43%.

Анализ и объяснение явлений и процессов

Умение анализировать и объяснять протекание различных физических явлений и процессов проверялось в экзаменационной работе заданиями на соответствие (изменение величин) и на множественный выбор (двух верных утверждений из пяти предложенных).

В каждом экзаменационном варианте предлагалось по три задания на определение характера изменения физических величин в различных процессах: по механике, электродинамике, молекулярной или квантовой физике. Участники экзамена успешно справились с заданиями

■ по механике: для движения тела под углом к горизонту (50%); для движения искусственных спутников Земли (62%); на изменение сил, действующих на брусок на вращающемся диске при изменении его скорости (70%); на плавания тел (71%); на колебания пружинного маятника (64%);

■ молекулярной физике: на изменение параметров, характеризующих работу тепловой машины (62%); на изменение параметров газов в различных изопроцессах (77%);

■ электродинамике: на изменение параметров цепи постоянного тока (54%); на движение заряженной частицы в магнитном поле (58%);

■ квантовой физике: на изменение параметров ядра в изотопах (54%), на явление фотоэффекта (55%).

К проблемным можно отнести группу заданий на анализ изменения физических величин, характеризующих процессы в колебательном контуре (см. пример ниже).

Пример 10

При настройке действующей модели радиопередатчика учитель изменил электроёмкость конденсатора, входящего в состав его колебательного контура, уменьшив расстояние между пластинами конденсатора. Как при этом изменятся частота излучаемых волн и длина волны излучения?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Частота излучаемых волн Длина волны излучения

Средний процент выполнения этого задания — 44. Полностью верный ответ 21 указали 35% участников экзамена, а 31% дали ответ 12, который говорит о знании соотношения между частотой и длиной волны электромагнитного излучения. Следовательно, типичным затруднением в этой группе заданий, как и в прошлые годы, остаётся плохое усвоение формулы зависимости ёмкости плоского конденсатора от его геометрических размеров.

Задания на множественный выбор по механике, молекулярной физике и электродинамике относились к повышенному уровню сложности. Результаты выполнения этих заданий показывают, что к освоенным можно отнести следующие группы заданий:

■ равноускоренное движение, представленное в виде графика зависимости проекции скорости от времени (78%); плавание тел (график зависимости погруженной части тела от плотности жидкости — 53%); движение искусственного спутника (86%); колебательное движения тел, представленные в виде табличных значений координаты и времени (62%);

■ изменение агрегатных состояний вещества, представленные в виде графика (88%); циклический процесс в идеальном газе, представленный в виде графика (70%); изменение параметров газа в сосуде (65%); изопроцессы, представленные в виде таблицы (65%); насыщенные и ненасыщенные пары (50%);

■ возникновение индукционного тока в рамке при изменении магнитного потока (график зависимости величины индукции магнитного поля от времени — 50%); ЭДС индукции в движущемся проводнике (72%); действие силы Ампера на проводник с током (50%); электромагнитные колебания в контуре (64%); характеристика электростатического поля конденсатора с изменяющимся расстоянием между пластинами (52%).

Однако среди этих заданий есть те, для которых процент выпускников, правильно указавших оба ответа, невелик. Рас-

смотрим типичные ошибки для двух групп таких заданий (пример 11).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Анализ двух графиков для представленного движения показывает, что шарик падал сначала с уменьшающимся ускорением, а затем — равномерно. Полностью верный ответ 25 указали всего 14% выпускников. При этом простое утверждение об изменении потенциальной энергии выбрали 56% экзаменуемых. Четверть участников экзамена посчитали верным утверждение 3 о неизменности полной механической энергии, 11% указали на неизменность ускорения в процессе падения. Все эти участники просто перенесли на предложенную ситуацию модель свободного падения при отсутствии сил сопротивления воздуха.

Рассмотрим задание из примера 12. В описанном опыте конденсатор остаётся подключённым к источнику постоянного напряжения, то напряжение между обкладками конденсатора остаётся неизменным. График показывает, что расстояние между пластинами уменьшается в промежутке времени от до ?4 в 5 раз. Следовательно, ёмкость конденсатора увеличивается в 5 раз, значит, и заряд конденсатора увеличивается. Напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора также увеличивается. Полностью

Пример 11

Учащиеся роняли с башни шарики для настольного тенниса и снимали их полёт цифровой видеокамерой. Обработка видеозаписей позволила построить графики зависимости пути 5, пройденного шариком, и его скорости и от времени падения г.

Выберите два верных утверждения, характеризующих наблюдаемое падение.

1) Величина ускорения, с которым падал шарик, увеличивалась в интервале времени (0 — г3) и оставалась постоянной при г > г.

2) В течение всего времени падения (0 — г5) потенциальная энергия шарика в поле тяжести, отсчитываемая от основания башни, уменьшалась.

3) Сумма кинетической и потенциальной энергий шарика оставалась неизменной во время падения.

4) В течение всего времени падения (0 — г5) величина импульса шарика постоянно возрастала.

5) Величина ускорения, с которым падал шарик, уменьшалась в интервале времени (0 — гз).

0

и

5

t

t

t

t

t

t

2

3

4

5

0

t

t

t

t

t

t

2

3

4

5

Демидова М.Ю.

Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок…

Пример 12

Плоский воздушный конденсатор ёмкостью С0, подключённый к источнику постоянного напряжения, состоит из двух металлических пластин, находящихся на расстоянии d0 друг от друга. Расстояние между пластинами меняется со временем так, как показано на графике.

Выберите два верных утверждения, соответствующих описанию опыта.

0

t t-2 t3 t/

1) В момент времени г4 ёмкость конденсатора увеличилась в 5 раз по сравнению с первоначальной (при г = 0).

2) В интервале времени от г1 до г4 заряд конденсатора возрастает.

3) В интервале времени от г1 до г4 энергия конденсатора равномерно уменьшается.

4) В промежутке времени от г1 до г4 напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора остаётся постоянной.

5) В промежутке времени от г1 до г4 напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора убывает.

верный ответ 12 выбрали 30% участников экзамена. 12% выбрали дополнительно ко второму ещё и четвёртое утверждение, перепутав напряжённость с напряжением. 17% выпускников выбрали ответы 3 и 5, неверно интерпретировав описанный в задании процесс.

Элементы астрофизики в КИМ проверялись линией заданий 24 на множественный выбор двух утверждений из пяти предложенных. В основной день предлагалось лишь три модели заданий: на базе диаграммы Герцшпрунга—Рессела, на базе таблицы с характеристиками ярких звёзд (температура поверхности, масса, радиус, средняя плотность) и на базе таблицы с характеристиками звёзд (температура поверхности, масса, радиус, название созвездия, к которому относится звезда).

С заданиями с привлечением диаграммы Герцшпрунга—Рессела справляются в среднем 66% участников экзамена. При этом большинство успешно: сравнивает длительность «жизненного цикла» звёзд различных спектральных классов главной последовательности; распознаёт по описаниям звёзд их отношение к главной последовательности, красным гигантам или белым карликам; распознаёт различия в плотности красных гигантов, звёзд главной последовательности и белых карликов. Затруднения вызывают утверждения, связанные с понятиями «светимость» и «абсолютная звёздная величина». Например, к типичным ошиб-

кам можно отнести выбор в качестве верных утверждений «Чем выше температура звезды, тем больше её светимость» и «Чем ниже температура поверхности звезды, тем меньше её абсолютная звёздная величина».

С заданиями на базе таблицы с характеристиками звёзд (температура поверхности, масса, радиус, название созвездия, к которому относится звезда) справляются в среднем около 68% выпускников. Здесь затруднения были связаны с отнесением звёзд по их характеристикам к красным гигантам и сверхгигантам.

Более трудными оказались задания с использованием таблицы с характеристиками звёзд, в числе которых указывалась средняя плотность (см. пример 13).

Средний процент выполнения этого задания — 58. Затруднение вызывает отнесение звёзд к гигантам, белым карликам и звёздам главной последовательности по сравнению их плотностей. Кроме того, без подсказки в виде диаграммы Герцшпрунга—Рессела значительная часть участников экзамена затрудняется в определении спектрального класса звезды по температуре её поверхности.

Методологические умения

Каждый вариант содержал два задания базового уровня сложности, которые были направлены на оценку методологических умений.

0

t

Пример 13

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах.

Наименование звезды Температура поверхности, К Масса (в массах Солнца) Радиус (в радиусах Солнца) Средняя плотность по отношению к плотности воды

Поллукс 5100 0,83 0,83 2,1

Денеб 8550 21 210 3,3 • 10″6

Садр 6500 12 255 1,1 • 10″6

40 Эридана В 16 000 0,5 0,14 2,7 • 102

Ригель 11 200 40 138 2,2 • 10-5

Процион В 9700 0,6 0,02 1,1 • 105

Эль-Нат 14 000 5 4,2 0,1

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

1) Средняя плотность звезды Денеб больше, чем средняя плотность Солнца.

2) Звезда Садр относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рессела.

3) Температура поверхности Ригеля соответствует температурам звёзд спектрального класса G.

4) Звезда Поллукс относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рессела.

5) Звезда Процион В относится к белым карликам.

Ответ:

Задание 22 проверяло умение записывать показания измерительных приборов с учётом заданной погрешности измерений. В тексте задания либо указывалось, что погрешность равна цене деления прибора, либо предлагалось конкретное значение абсолютной погрешности. Средний уровень выполнения этой линии заданий снижается в течение трёх лет: 43% в 2019 г., 63% в 2018 г. и 74% в 2017 г. В текущем году выпускники в целом справлялись со снятием показаний амперметров, вольтметров и динамометров. Но значительные затруднения вызвали задания, в которых необходимо было определить массу или длину объекта, определяемую с использованием метода рядов. Средний процент выполнения этой группы заданий — примерно 30. Ниже приведён пример выполнения одного из таких заданий (средний процент выполнения — 24).

Пример 14

Школьный реостат состоит из керамического цилиндра, на который плотно, виток к витку, намотана проволока. Для выполнения лабораторной работы по измерению удельного сопротивления материала, из которого изготовлена проволока реостата, необходимо измерить её диаметр. Ученик насчитал 40 витков проволоки, а длина намотки, измеренная линейкой, составила 3 см. Чему равен диаметр проволоки по результатам этих измерений, если погрешность линейки равна ±1 мм?

Ответ: (_±_) мм.

Анализ спектра ответов, представленных участниками экзамена к этому заданию, показывает что почти 61% смог определить диаметр проволоки, разделив 3 см на 40 витков, но 37% ошиблись в определении абсолютной погрешности измерений, либо записав её без изменений (±1 мм), либо не указав вовсе.

Демидова М.Ю.

Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок…

Второе задание из этого блока проверяло умение выбирать оборудование для проведения опыта. В тексте заданий была сформулирована цель опыта (измерение какой-либо величины) или гипотеза исследования (зависимости одной физической величины от другой). Предлагались модели заданий: выбор экспериментальных установок, которые представлены в виде схематичных рисунков, или выбор двух строк таблицы, в строках которой предлагались характеристики экспериментальной установки. В первом случае средний процент выполнения заданий оказался выше (около 80), а во втором — результаты выполнения зависели от тематики планируемого опыта. Так, с выбором оборудования для исследования зависимости сопротивления от свойств проводника справились более 90% участников экзамена; для исследования периода нитяного маятника от заданных параметров — немногим более 80% выпускников, а для исследования периода или частоты колебаний в колебательном контуре от его параметров — лишь 62%.

Решение задач

В каждом экзаменационном варианте предлагалось по восемь задач по разным темам школьного курса физики.

Задания с кратким ответом включали в себя задачи по механике, молекулярной физике и электродинамике. В среднем выполнение по всем расчётным задачам повышенного уровня сложности составило 37%. При этом для задач по механике это показатель — 38%; для заданий по молекулярной физике — 40%; для задач по электродинамике — 29%.

Уровень освоения достигнут только для двух групп задач: на движение связанных тел на нити, перекинутой через неподвижный блок, и на применение уравнения Менделеева—Клапейрона с учётом данных графика зависимости давления газа от его объёма.

В механике с задачами по кинематике справляются в среднем около 44% участников, с задачами на применение закона сохранения импульса к разрыву снаряда — 45%. Самой сложной в механике оказалась задача, представленная ниже.

—> F

m

Пример 15

Брусок массой т = 2 кг движется поступательно по горизонтальной плоскости под действием постоянной силы, направленной под углом а = 30° к горизонту (см. рисунок). Коэффициент трения между бруском и плоскостью ^ = 0,2. Модуль силы трения, действующей на брусок, = 2,8 Н. Чему равен модуль силы ¥?.

Ответ:_Н.

Верный ответ в этом задании указали лишь 18% выпускников. Типичное затруднение здесь, судя по вееру представленных ответов, — неверная запись формулы для силы трения: без учёта того, что сила нормального давления не равна силе тяжести, а меньше её на величину, равной модулю проекции силы ¥ на вертикальную ось.

В молекулярной физике достаточно успешно решались задачи на применение законов изопроцессов и применение уравнения Менделеева—Клапейрона. По-прежнему сложными оказываются задачи на применение первого закона термодинамики к изобарному процессу (пример 16).

Пример 16

Аргону сообщили количество теплоты, равное 30 кДж, и он изобарно расширился. При этом объём газа увеличился на 0,6 м3. Каково давление газа? Масса газа постоянна.

Ответ:_кПа.

В этом задании лишь 19% участников экзамена привели верный ответ — 20 кПа. Четверть выпускников записали ответ 50кПа, разделив количество теплоты на изменение объёма и не вникая в суть описанного процесса.

Среди заданий по электродинамике наиболее успешно выполнялись задачи на расчёт электрических цепей постоянного тока (44%), на движение заряженных частиц в магнитном поле (46%). Ниже ожидаемого оказались результаты решения достаточно простых задач на движение проводника в магнитном поле (23%), на применение формулы линзы (28%) и формулы для дифракционной решёт-

Пример 17

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В таблице показано, как менялся ток в катушке идеального колебательного контура при свободных электромагнитных колебаниях в этом контуре.

t, 10-6 с 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

I, 10-3 A 4,0 2,83 0 -2,83 — 4,0 -2,83 0 2,83 4,0 2,83

Вычислите по этим данным энергию катушки в момент времени 5-10-6 с, если ёмкость конденсатора равна 405 пФ. Ответ выразите в наноджоулях (нДж), округлив до целого. Ответ:_нДж.

ки (33%). Самые низкие результаты продемонстрированы для задач на электромагнитные колебания в колебательном контуре (см. пример 17).

Верный ответ (даже с учётом неправильных округлений) привели всего 8% участников экзамена. При этом 36% пропустили задание, не приведя никакого ответа, а веер неверных ответов очень разнообразен и не даёт информации о какой-либо типичной ошибке. Можно предположить, что основным затруднением стала не формула для энергии магнитного поля (судя по заданиям базового уровня её знает и помнит большинство участников), а операция расчёта индуктивности катушки через ёмкость конденсатора и период колебаний, который необходимо было вычленить из таблицы.

В этом году зафиксирована положительная динамика для качественных задач: средний процент выполнения — 8,5 в 2018 г., 27,4 в 2019 г. При этом наиболее высокие результаты и существенный рост продемонстрирован для тех моделей заданий, которые уже использовались при проведении ЕГЭ в прошлые годы. С задачей на изменение относительной влажности воздуха и плотности водяных паров при изменении парциального давления водяного пара полностью справились 16% (получили три балла); с задачей на заряд электрометров связанных металлическим стержнем при поднесении заряженной палочки — 12%; с задачей на сравнение времени закипания воды в сосудах с нагревателями, обмотки которого подключают параллельно и последовательно, — 12%; с задачей на перестроение графика циклического процесса из координат УТ в координаты рУ и сравнение работ газа на двух участках — 23%.

Наиболее сложными оказались две группы заданий. Первая из них, уже встречавшаяся в вариантах ЕГЭ, предполагала объяснение характера движения замкнутого медного кольца, подвешенного вблизи катушки, подключённой к источнику тока через реостат, при изменении сопротивления реостата. Средний процент выполнения этого задания составил 9,6. Пример задачи второй группы представлен ниже.

Пример 18

Три одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках В и С. Показания амперметра равны 2 А. Определите силу тока через амперметр при смене полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

в

Л

C

Здесь в первом случае верхний диод включён в обратном направлении, обладает бесконечно большим сопротивлением и ток через него не течёт. Получается, что первый резистор соединён последовательно с двумя другими, соединёнными параллельно друг другу. При смене полярности подключения аккумулятора верхний диод окажется включённым в прямом направлении и ток через левый резистор протекать не будет. Соответственно, уменьшится

общее сопротивление цепи, а сила тока станет равной 6 А.

Привели полностью верный ответ, изобразив две эквивалентные схемы и проведя все необходимые рассуждения, 4% экзаменуемых. Допустили погрешности в объяснении, но пришли к правильному ответу 2%, а 8% смогли представить лишь отдельные верные рассуждения, направленные на решение задачи.

Средние результаты решения расчётных задач высокого уровня сложности составили 17,2%, что соответствует результатам прошлого года. По разделам средние результаты выполнения по всем группам задач каждого из разделов немного разнятся: 19% — по механике; 16% — по молекулярной физике и термодинамике; 18% — по электродинамике; 16% — по квантовой физике.

Среди заданий по механике более высокие результаты продемонстрированы для группы задач на применение закона сохранения импульса к неупругому удару и закона изменения энергии с учётом потерь на работу силы трения. Здесь полностью верно решили задачу, получив три балла, 31%. С задачами на расчёт силы, действующей на шар со стороны стенки в ситуации, когда шар подвешен к нити, привязанной к стенке сосуда, и полностью погружен в воду, справились в средней 28% участников. Сложными оказались задачи: по статике с палочкой, частично погруженной в жидкость; на равновесие двух грузов на стрежне, закреплённом на двух опорах; на отскок свободно падающего тела от наклонной плоскости с последующим движением под углом к горизонту; на абсолютно неупругое столкновение двух тел с последующим их отскоком от сжатой пружины. Для всех этих сюжетов средний процент выполнения не превышает 10.

По молекулярной физике наиболее высокие результаты были получены для «старых» сюжетов. Среди них задачи: на изменение относительной влажности в комнате при работе увлажнителя воздуха (22%), на расчёт КПД цикла теплового двигателя (27%), на сравнение работы газа в изобарном и адиабатном процессах (18%), на подъём пузырька воздуха со дна равномерно прогретого водоёма (12%).

Несколько ниже ожидаемого выполнены задачи на применение уравнения теплового баланса (10%), в которых затруднение вызвала сама ситуация, когда в один и тот же сосуд с тёплой водой последовательно опускают друг за другом два одинаковых холодных шарика.

Существенные затруднения вызвали задачи, пример одной из которых приведён ниже.

Пример 19

Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится v1 = 2 моль гелия при температуре Т1 = 400 К; во втором — v1 = 3 моль аргона при температуре Т2 = 300 К. Кран открывают. В установившемся равновесном состоянии давление в сосудах становится р = 5,4 кПа. Определите объём V одного сосуда. Объёмом трубки пренебречь.

Лишь 6% участников экзамена смогли понять, что в указанном процессе газ не совершает работы, а поскольку система является теплоизолированной, то в соответствии с первым законом термодинамики суммарная внутренняя энергия газов сохраняется, записать соответствующее уравнение совместно с уравнением Менделеева—Клапейрона и провести необходимые математические преобразования. Ещё 12% смогли записать часть необходимых уравнений, но допустили ошибку в записи первого закона термодинамики и получили за решение один балл.

По электродинамике участники экзамена достаточно успешно решали задачи на расчёт мощности в электрической цепи постоянного тока (26%). При этом немного ниже среднего выполнены задачи, в которых использовалась ситуаций «закорачивания» резистора при замыкании ключа. С задачами на движение в магнитном поле конического маятника с заряженным шариком справилось около 20% экзаменуемых. Затруднения вызвали два сюжета: задачи на движение заряженного шарика, подвешенного на вертикальной нити, в горизонтальном электрическом поле (4%) и группа задач, одна из которых приведена ниже.

Аналитика

Пример 20

В электрической цепи, показанной на рисунке, г = 1 Ом, Я] = 4 Ом, £,г Я2 = 7 Ом, С = 0,2 мкФ, ключ К длительное время находится в положении 1. За длительное время после перевода ключа К в положение 2 изменение заряда на правой обкладке конденсатора Ад = П0,55 мкКл. Найдите ЭДС источника Е.

Здесь лишь 4% смогли полностью изложить ход решения. Как показывает анализ результатов решения аналогичных задач прошлых лет, выпускники понимают, что напряжение на конденсаторе в таких цепях равно напряжению на резисторе, параллельно которому конденсатор подключён, и умеют применять законы Ома для участка цепи и полной цепи. Но в задаче из примера 20 после перевода ключа в другое положение меняется и полярность подключения конденсатора к источнику. Правая обкладка, которая первоначально была заряжена положительно, приобретёт отрицательный заряд. Именно с определением изменения заряда обкладки и было связано основное затруднение выпускников при решении данной задачи.

На позиции 32 предлагались задачи по квантовой физике. Здесь достаточно высокие результаты продемонстрированы для заданий: на явление фотоэффекта (средний процент выполнения — 20), на нагрев воды при помощи электромагнитного из-

лучения (три балла получили 35% участников), на движение заряженной частицы в электростатическом и магнитном полях (14%). Ниже ожидаемого выполнена задача на фотоэффект, в которой величину тока насыщения необходимо было определить по графику зависимости силы тока от напряжения между анодом и катодом.

Для характеристики результатов выполнения работы группами экзаменуемых с различным уровнем подготовки выделяется четыре группы. В качестве границы между группами 1 и 2 выбирается минимальная граница (36 тестовых баллов). Все тестируемые, не достигшие минимальной границы, выделяются в группу с самым низким уровнем подготовки. Группа 2 соответствует диапазону от минимальной границы до 60 баллов, в первичных баллах это соответствует выполнению заданий базового уровня сложности. Далее следует группа 3, набравшая от 61 до 80 баллов. В этом диапазоне баллов необходимо показать устойчивое выполнение заданий повышенного уровня сложности. Для группы 4 (высокобалльников — от 81 до 100 баллов) характерно наличие системных знаний и овладение комплексными умениями.

На рисунке 3 представлена диаграмма, демонстрирующая распределение по группам подготовки в 2019 г.

На рисунке 4 показаны результаты выполнения заданий с кратким и развёрнутым ответами участниками экзамена с различным уровнем подготовки.

Распределение участников ЕГЭ по физике по уровням подготовки

0

1 I

ГО S

ч * » g

Ш IX о

1 ч

I °

СП с

* О m §

о § °

== £ I- О и С

II

ш и

о

■

с

70 60 50 40 30 20 10 0

%

5,6

66,2

19,5

8,7

Рис. 3

101

1

Средний процент выполнения заданий с кратким ответом участников с различным уровнем подготовки

■ Ср. % вып_1 (7591 уч)

■ Ср. % вып_2 (90466 уч)

■ Ср. % вып_3 (26640 уч)

■ Ср. % вып_4 (11945 уч)

100 | 90 1 80 § 70 m 60

J 50

Я 40 р

»1 30

!20

ф in р10

С

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Задания с кратким ответом

Средний процент выполнения заданий с развёрнутым ответом участников с различным уровнем подготовки

Ср. % вып_1 (7591 уч)

Ср. % вып_2 (90466 уч)

Ср. % вып_3 (26640 уч)

Ср. % вып_4 (11945 уч)

28

29 30 31

Задания с развёрнутым ответом

Рис. 4

32

Участники из группы 1 по уровню подготовки получили по итогам выполнения экзаменационной работы от 0 до 10 первичных баллов. Данная группа не продемонстрировала освоения каких-либо элементов содержания и овладения какими-либо проверяемыми умениями. Средний процент выполнения заданий базового уровня составил для этой группы 19,2, повышенного уровня — 16,5. Более успешно выполняются задания базового уровня на применение наиболее значимых законов и формул по молекулярной физике и механике, а также задания на изменение величин по темам «Динамика», «Механические колебания» и «Постоянный ток».

Ниже приведён пример задания, с которым справились около 45% выпускников данной группы.

, Н

Пример 21

При исследовании зависимости модуля силы трения скольжения Г

тр

бруска от модуля силы нормального давления N получен график, представленный на рисунке. Определите коэффициент трения Ответ:_

N, Н

Группа 2 по уровню подготовки самая многочисленная, к ней относятся экзаменуемые, получившие от 11 до 31 первичных балла. Данная группа участников экзамена продемонстрировала освоение наиболее

важных законов и формул, а также умений применять эти формулы для анализа процессов в типовых учебных ситуациях, которые проверялись в экзаменационной работе заданиями базового уровня сложности. Результаты выполнения группы заданий базового уровня составили в среднем 55,7%, заданий повышенного уровня — 37,3%. Среди заданий базового уровня результаты ниже уровня освоения зафиксированы для линии заданий на расчёт электрических цепей постоянного тока и двух линий заданий по квантовой физике.

Ниже приведён пример задания, с которым справились около 70% тестируемых данной группы.

Пример 22

Искусственный спутник обращается вокруг Земли по вытянутой эллиптической орбите. В некоторый момент времени спутник проходит точку минимального удаления от Земли. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения относительно движения спутника.

1) Ускорение спутника при прохождении этого положения равно 0.

2) Полная механическая энергия спутника в этом положении достигает максимума.

3) Кинетическая энергия спутника при прохождении этого положения максимальна.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4) Сила притяжения спутника к Земле в этом положении максимальна.

5) Скорость спутника при прохождении этого положения минимальна.

Основным дефицитом для группы 2 является решение задач: для заданий повышенного уровня сложности средний процент выполнения составляет 21,7. Из заданий с развёрнутым ответом участники экзамена из этой группы приступают к решению преимущественно заданий по механике, частично записывая, как правило, необходимые исходные уравнения.

Группа 3 (от 32 до 42 первичных баллов) демонстрирует освоение содержания курса физики как на базовом, так и на повышенном уровнях сложности.

Средний процент выполнения заданий базового уровня составляет 81,5, повышенного уровня — 71,1, высокого уровня — 37,0. В отличие от предыдущей, данная группа успешно справляется с расчётом электрических цепей, с заданиями на определение периода полураспада радиоактивных элементов, на сравнение характеристик фотонов различных диапазонов электромагнитного излучения. Кроме того, средний процент решения задач повышенного уровня сложности составляет для этой группы более 60.

Ниже приведён пример расчётной задачи повышенного уровня, средний процент выполнения которого для данной группы составляет около 65.

Пример 23

Какой путь пройдёт тело за 2 с, двигаясь по прямой в одном направлении, если его скорость за это время уменьшается в 3 раза? Модуль ускорения тела равен 5 м/с2.

Ответ:_м.

Данная группа не освоила решение расчётных задач с развёрнутым ответом. При этом основные затруднения возникают при решении заданий интегрированного характера.

Выпускники группы 4 набрали по результатам выполнения экзаменационной работы от 43 до 52 первичных баллов. Для данной группы характерно освоение всех элементов содержания и всех проверяемых способов действий. Средний процент выполнения заданий базового уровня составляет 90,1, повышенного уровня — 89,7, высокого уровня — 79,1. Ниже приведён пример задачи высокого уровня сложности, с которой справились примерно 85% выпускников из данной группы.

Пример 24

Железный шар массой 2,5 кг подвешен на нити и полностью погружен в воду (см. рисунок). Нить образует с вертикалью угол а р0 а = 30°. Определите силу, с кото- г рой шар действует на нить. Тре- р

нием шара о стенку пренебречь. — Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на шар.

104

Отличительной особенностью данной группы является освоение умения решать расчётные задачи высокого уровня сложности, требующие применения знаний из разных разделов курса физики.

Остановимся на некоторых рекомендациях по совершенствованию приёмов и методов обучения, которые можно сделать на основании проведённого анализа результатов выполнения заданий ЕГЭ в текущем году.

В первую очередь обратим внимание на существующие дефициты в области сформированности методологических умений выпускников.

К сожалению, в рамках ЕГЭ в силу организационных сложностей не обеспечивается полноценная проверка уровня сформированности умений проводить измерения и опыты. Однако даже имеющиеся данные говорят о недостаточном внимании к проведению лабораторных работ и работ практикума.

Как было показано выше, результаты выполнения группы заданий линии 22 выявили пробелы в умении рассчитывать абсолютную погрешность измерений при использовании метода рядов. Как правило, с этим методом учащиеся первоначально знакомятся ещё в седьмом классе, и в большинстве учебников не уделяется внимание записи показаний с учётом абсолютной погрешности измерений. Очевидно, к методу рядов необходимо возвратиться в средней школе и освоить действия с абсолютными погрешностями.

В контрольно-измерительных материалах по физике используются задания, базирующиеся на фотографиях или рисунках различных лабораторных и демонстрационных опытов курса средней школы. Для этих заданий результаты выполнения существенно ниже, чем для других заданий по этой же теме, но не использующих контекст опытов. Приведём примеры.

В заданиях на анализ явлений отражения и преломления света используется фотография стандартного опыта. При этом фотография опыта дополнена стрелками, указывающими ход лучей (рис. 5). Только треть выпускников правильно определяют углы падения, отражения и преломления и находят показатель преломления. 40% участников экзамена по данному рисунку

указывают, что углы падения и отражения равны 20°.

Как правило, эти понятия очень хорошо усваиваются в процессе выполнения соответствующих ученических опытов. А столь высокий процент ошибочных ответов говорит, скорее всего, об изучении световых явлений только с учебником в руках.

Другим примером является использование рисунка классического опыта с вращением замкнутого кольца при поднесении к нему магнита (рис. 6).

В задании, которое базировалось на данном опыте, требовалось определить, отталкивается или притягивается медное кольцо к магниту, и установить направление индукционного тока в кольце. Лишь треть выпускников справилась с этим заданием. Вполне понятно, что сложным элементом здесь является определение направления индукционного тока. Однако более трети участников экзамена делают ошибку в определении направления движения коромысла с кольцом. Довольно сложно ошибиться в этом, если хотя бы раз провести такой опыт самостоятельно или увидеть его на уроке. Опять же столь высокий процент таких неверных ответов говорит о том, что старшеклассники скорее всего видели только картинку в учебнике, а не реальный опыт.

Эти факты свидетельствует о недостаточном внимании к практической части курса или об отсутствии необходимого оборудования для проведения лабораторных работ и демонстрационных экспериментов.

Стоит помнить, что замена реального эксперимента компьютерным моделированием или даже видеосюжетами с записью опытов не даёт того обучающего эффекта, как самостоятельное проведение учащимися наиболее важных опытов и обязательных лабораторных работ.

Следующий аспект, на который хочется обратить внимание, — это некоторый дисбаланс, который демонстрируется по результатам экзамена при выполнении заданий по одной теме, но представленных в разных формах (с кратким ответом, на соответствие на изменение величин). В качестве примера рассмотрим задания на понимание электромагнитных колебаний в колебательном контуре. В вариантах ЕГЭ встречаются различные задания по данной теме. Задание на изменение периода колебаний при изменении ёмкости конденсатора или индуктивности катушки правильно выполняют более 75% выпускников. Следовательно, мы можем говорить о том, что проблем с усвоением формулы Томсона нет. С заданиями на распознавание формул для периода колебаний, энергии конденсатора и энергии магнитного поля катушки, а также формул для амплитуд колебаний заряда или силы тока справляются около 60% экзаменуемых. Задания на распознавание графиков, выражающих зависимость различных физических величин, характеризующих свободные колебания в контуре, посильны половине участников. Выполнение этих заданий говорит о том, что должны быть освоены формулы для колебаний заряда и т.д. Но результаты выполнения других заданий противоречат этому. Приведённый выше пример 6 демонстрирует серьёзные проблемы с освоением аналитического представления электромагнитных колебаний, а задание из примера 17 — о проблемах с анализом колебаний, представленных в табличном виде, и применением формулы Томсона.

Вполне вероятно, что процесс освоения электромагнитных колебаний в контуре базируется на заданиях, предлага-

емых в ЕГЭ. При этом сам процесс усвоения «завязан» на модель задания, что и приводит к пробелам по отдельным направлениям. Формирующее оценивание должно базироваться на комплексных заданиях с развёрнутым ответом, например когда по заданным начальным условиям и характеристикам элементов контура предлагается и записать формулы для описания колебаний всех величин, их характеризующих, и построить соответствующие графики, причём «в числах». Понятно, что успешное выполнение такого задания гарантирует впоследствии и успешное выполнение заданий ЕГЭ, которые являются частными случаями по отношению к описанному комплексному заданию.

Наиболее важным видом деятельности, проверяемым в ЕГЭ по физике и востребованным при поступлении в вузы, является решение задач. Несмотря на то что наблюдается положительная динамика для задач повышенного уровня сложно -сти, результаты решения расчётных задач высокого уровня сложности остаются пока без изменений. Здесь можно отметить два основных аспекта.

Первый — дефициты в умении анализировать условие задачи. Как правило, в ЕГЭ демонстрируются более высокие результаты для тех задач, в которых без дополнительного анализа видна физическая модель и решение которых осуществляется по изученному плану. Для них всегда фиксируются лучшие результаты, даже при наличии большего, чем в других задачах, количество необходимых уравнений и достаточно сложных математических преобразований. Например, достаточно трудоёмкая и многоходовая задача на традиционный расчёт КПД цикла решается лучше, чем задача из примера 19, в которой требуется использовать всего два уравнения, но перед этим понять суть происходящих процессов. Хорошей иллюстрацией дефицита в анализе условия, т.е. процессов, описанных в условии задачи, служит задача из примера 20, при решении которой даже высокобалльники не смогли разобраться в перезарядке конденсатора.

В традициях методики обучения решению задач по физике анализ условия относится к устной части, записываем же мы

105

только «Дано», т.е. заданные физические величины. В результате анализ процессов зачастую сводится к перечню величин, для которых учащиеся стремятся подобрать подходящие формулы. Можно рекомендовать на этапе обучения ввести дополнительный пункт в оформление задачи, в рамках которого, кроме записи «Дано» и рисунка (при необходимости), учащиеся описывают особенности процессов задачной ситуации и обосновывают выбор физической модели. Хочется отметить, что решения задач в 100-балльных работах отличает как раз наличие таких комментариев в начале решения, которые позволяют судить о понимании экзаменуемым сути рассматриваемых процессов и обоснованности выбранного способа решения.

Второй — недостатки, связанные с полнотой представления решения. Зачастую у участников экзамена бытует мнение, что наличие верного ответа — это гарантия получения максимального балла за решение задачи. При этом они используют формулы, которые уже являются производными основных формул, пропускают логические шаги в математических преобразования, не показывают, каким образом был получен числовой ответ. В критериях оценивания задач с развёрнутым ответом оговариваются требования к полному правильному ответу, которые показывают, что оценивается вся цепочка рассуждений.

Целесообразно в рамках курсов повышения квалификации учителей выделить время на знакомство с частью материалов, которые в рамках ЕГЭ разрабатываются для экспертов, проверяющих решения задач с развёрнутым ответом. Если в рамках текущего оценивания учителя будут придерживаться тех же требований, что в ЕГЭ, то повысится и качество выполнения заданий с развёрнутым ответом на экзамене. Приведём два примера того, на что нужно обращать внимание при обучении записи решения и проверке работ учащихся.

Во-первых, в качестве исходных формул принимаются только те, которые указаны в кодификаторе, при этом форма записи формулы значения не имеет, но имеют значение используемые обозначения физических величин. Если используются отличные от кодификатора обозна-

чения, то их нужно отдельно оговаривать. Если же учащийся использовал в качестве исходной формулы ту, которая не указана в кодификаторе, то работа оценивается исходя из отсутствия одной из необходимых для решения формул. Например, если учащийся использовал в качестве исходной

формулу для количества теплоты Q = ^ рУ,

полученного газом в изобарном процессе, то при правильном ответе он получит за работу всего один балл, поскольку эту формулу нужно выводить из первого закона термодинамики и уравнения Менделеева-Клапейрона. А вот формулу для внутренней энергии одноатомного идеального 3

газа и = — рУ можно использовать без

вывода, поскольку она есть в кодификаторе.

Во-вторых, необходимо обращать внимание на корректность числового ответа. Как правило, в процессе решения задач учат проверять размерность полученной величины по конечной формуле, но подчас пренебрегают проверкой числового ответа на соответствие физическому смыслу. В ЕГЭ числовой ответ задачи обязательно проверяется экспертами, при этом допускаются округления с учётом того числа значащих цифр, которые указаны в условии задачи. (Хотя и избыточная точность числового ответа в настоящее время не считается ошибкой.) При недостаточной точности ответа или при решении задачи по действиям допускается погрешность ответа, не меняющая физической сути числового ответа задачи. Например, ученик решал задачу на определение площади изображения треугольника в собирающей линзе и сначала построил рисунок, из которого явно видно, что площадь изображения меньше площади предмета, а затем в процессе решения по действиям допустил нескольких грубых округлений и получил искомую площадь, равную площади предмета. В этом случае ответ будет засчитан как неверный, так как он противоречит условию.

Содержание КИМ ЕГЭ по физике в 2020 г. осталось прежним, но изменена форма представления двух линий заданий.

Расчётная задача, которые ранее была представлена в части 2 в виде задания с кратким ответом, теперь предлагается

для развёрнутого решения. Таким образом, количество заданий с развёрнутым ответом в КИМ ЕГЭ увеличено с пяти до шести.

К сожалению, результаты выполнения этих заданий остаются невысокими. Анализ вееров ответов показывает, что достаточно многочисленная часть участников экзамена допускает ошибки при расчётах или в процессе математических преобразований. При этом решение всей задачи оценивается в 0 баллов, хотя все необходимые законы и формулы эта группа выпускников применяет правильно. В качестве примера можно привести результаты решения двух достаточно простых задач.

Пример 25

Предмет расположен на главной оптической оси тонкой собирающей линзы. Оптическая сила линзы й = 5 дптр. Изображение предмета действительное, увеличение (отношение высоты изображения предмета к высоте самого предмета) к = 2. Найдите расстояние между предметом и его изображением. Ответ выразите в сантиметрах.

Ответ:_см.

Здесь 28% участников экзамена записали верный ответ — 90 см, ещё 9% записали в ответ 30 см, т.е. подсчитали расстояние до предмета и забыли прибавить к нему расстояние до изображения, а ещё 26% решили задачу для действительного изображения. Понятно, что более 60% успешно использовали формулу линзы и их ответы являются частично верными, однако балл за выполнение задания получили менее трети участников.

q 2 _ 1

Пример 26

Две частицы с отношением зарядов ^ — ^

движутся в однородных магнитных полях, перпендикулярных их скоростям: первая — в поле с индукцией 51; вторая — в поле с индукцией В2. Найдите отношение радиусов траекторий

частиц , если их импульсы одинаковы,

^ й В2 2

а отношение модулей индукции = 2.

В1

Ответ:_.

Здесь 47% выпускников записали верный ответ — 4, а почти 20% указали вме-

сто него ответ 0,25. Ясно, что они верно записали все формулы и провели преобразования, но нашли отношение радиуса траектории первой частицы к радиусу второй.

Эти данные позволяют говорить о целесообразности перевода таких расчётных задач в форму с развёрнутым ответом. При этом появляется возможность оценивать как полностью верные ответы, так и частично верные, обращая внимание прежде всего на используемую физическую модель. Для этой линии заданий в следующем году будут отбираться задачи с явно заданной физической моделью, для решения которых необходимо использовать две-четыре формулы по одному из разделов механики.

Максимальный балл, который можно будет получить за полное верное решение расчётной задачи повышенного уровня сложности, — два. В требования к полному верному решению включены три стандартные позиции:

1) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

3) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

Частично верный ответ должен включать в себя всю физическую часть решения (представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи), но допускает ошибки в математических преобразованиях или расчётах.

Для задания 24, проверяющего освоение элементов астрофизики, вместо выбора двух обязательных верных ответов предлагается выбор всех верных ответов — двух или трёх. Ниже приведён пример 27 одного из таких заданий.

Если указаны все верные элементы ответа, то выполнение задания оценивается в два балла. Если допущена одна ошибка или дополнительно к верным

107

Пример 27

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах.

Наименование звезды Температура поверхности, К Масса (в массах Солнца) Радиус (в радиусах Солнца) Плотность по отношению к плотности воды

Альдебаран А 3600 5,0 45 7,7 • 10-5

е Возничего В 11 000 10,2 3,5 0,33

Капелла 5200 3,3 23 4 • 10-4

Ригель 11 200 40 138 2 • 10-5

Сириус А 9250 2,1 2,0 0,36

Сириус В 8200 1 2 • 10-2 1,75 • 106

Солнце 6000 1,0 1,0 1,4

а Центавра А 5730 1,02 1,2 0,80

Выберите все верные утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

1) Звезда Альдебаран относится к звёздам спектрального класса К.

2) Звезда Ригель относится к сверхгигантам.

3) Наше Солнце имеет максимальную температуру поверхности среди звёзд главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рессела.

4) Звезда а Центавра А относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рессела.

5) Звезда е Возничего В относится к белым карликам. Ответ:_124_

элементам ответа указан один неверный, Содержательные элементы и способы ставится один балл. В остальных случа- действий, проверяемые другими линиями ях — 0 баллов. заданий КИМ, оставлены без изменений.

---

Подборка по базе: Методические рекомендации по оценке угроз ФСБ.pdf, Метод рекомендации 5 курс 21-22 образец дальше урология на КОП к, 4. Методические указания по оформлению отчета по практике.docx, Методические рекомендации День единый действий 19 апреля.docx, методические рекомендации.pdf, Методические рекомендации.docx, Теоретические и методические основы взаимодействия учителя с род, Титульный лист (16)теоретические и методические.rtf, Методические рекомендации 3-4 класс.pdf, ! Методические рекомендации по выполнению ВКР-2022 (1) (3).doc

---