Сборник заданий для формативного оценивания по предмету «физика» 10 класс Нур-Султан, 2019 Уважаемый учитель! Коллективная работа учителей позволила разработать настоящий сборник заданий в качестве обучающего пособия в помощь учителю в рамках внедрения обновленного содержания образования. Задания с критериями оценивания и дескрипторами являются образцами, которые помогут предоставлять обучающимся конструктивную обратную связь по достижению целей обучения, подбирать и разрабатывать аналогичные задания, планировать уроки и проводить формативное оценивание. Рекомендательный характер сборника предоставляет возможность Вам адаптировать, дополнять и вносить изменения в задания с учетом возможностей и потребностей обучающихся. Дополнительные материалы (руководства, презентации, планы и др.), возможность обсуждения на форумах и видеоинструкции Вы можете найти на официальном сайте АОО «Назарбаев Интеллектуальные школы» smk.edu.kz. Плодотворной работы и творческих успехов! Сборник предназначен для учителей основной школы, методистов, региональных и школьных координаторов по критериальному оцениванию и других заинтересованных лиц. При подготовке сборника использованы ресурсы (рисунки, тексты, видео- и аудиоматериалы и др.), находящиеся в открытом доступе на официальных интернетсайтах. Сборник разработан в некоммерческих целях. 2 СОДЕРЖАНИЕ 1 четверть ................................................................................................................................................. 4 Раздел «Кинематика».............................................................................................................................. 4 Раздел «Динамика» ................................................................................................................................. 9 Раздел «Статика» .................................................................................................................................. 11 Раздел «Законы сохранения» ................................................................................................................... 14 Раздел «Механика жидкостей и газов» ............................................................................................... 15 2 четверть ................................................................................................................................................... 18 Раздел «Основы молекулярно-кинетической теории газов» ............................................................ 18 Раздел «Газовые законы» ..................................................................................................................... 19 Раздел «Основы термодинамики» ....................................................................................................... 25 Раздел «Жидкие и твердые тела» ........................................................................................................ 29 3 четверть ................................................................................................................................................... 33 Раздел «Электростатика» ..................................................................................................................... 33 Раздел «Постоянный ток» .................................................................................................................... 39 Раздел «Электрический ток в различных средах» ............................................................................. 44 4 четверть ................................................................................................................................................... 47 Раздел «Магнитное поле» .................................................................................................................... 47 Раздел «Электромагнитная индукция» ............................................................................................... 53 Раздел «Физический практикум» ........................................................................................................ 62 3 1 четверть Раздел «Кинематика» Тема «Основные понятия и уравнения кинематики равноускоренного движения тела» Цель обучения 10.1.1.6 применять кинематические уравнения при решении расчетных и графических задач Знание и понимание Уровень мыслительных Применение навыков Критерий оценивания Обучающийся Применяет при решении задач основные формулы кинематики для равнопеременного движения Задание 1 В таблице показаны время (t) и перемещение (s) тележки скатывающейся по наклонной плоскости. Время / с 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Перемещение / 10−2 м 0 0.8 3.0 6.8 12.0 18.9 27.0 a Постройте график зависимости перемещения от времени (Оценивается аккуратность и точность графика). b Опишите движение тележки. Объясните ваш ответ. c При помощи касательных к графику определите скорость тележки в моменты времени 0.2 с и 0.5 с. d Ускорение тележки определяется как: 𝑎= изменение скорости время движения Используя данное уравнение и ваши ответы к заданию c определите ускорение тележки. Дескриптор Обучающийся - строит графики перемещения от времени; - определяет вид движения; - определяет скорость тележки из графика; - определяет ускорение тележки. Задание 2 Зависимость координаты x тела от времени t имеет вид: x= 1+4t-t2. Чему равна проекция скорости тела на ось Ox в момент времени t = 1 с при таком движении? Дескриптор Обучающийся - использует уравнение для опреления проекции скорости тела. 4 Тема «Основные понятия и уравнения кинематики равноускоренного движения тела» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.1.5 - выводить формулу перемещения при равноускоренном движении тела, используя графическую зависимость скорости от времени Знание и понимание Применение Обучающийся Анализирует графики зависимости скорости, перемещения, координаты от времени для равнопеременного движения Выражает функциональную зависимость между величинами Задание 1 На графике представлена зависимость скорости движения от времени. a Опишите движение тела. b Рассчитайте ускорение тела. c Используя график определите расстояние пройденное телом за 8.0 с. Дескриптор Обучающийся - определяет вид движения; - определяет ускорение тела используя данные графика; - определяет пройденное расстояние. Задание 2 Тело имеет постоянное ускорение a. После времени t конечная скорость тела v. a Нарисуйте график зависимости скорости тела от времени. b Покажите с помощью графика что перемещение тела за это время определяется как: 1 s vt at2 2 Дескриптор Обучающийся - рисует график зависимости v(t); - выводит формулу для s(t), используя свой график. 5 Тема «Кинематика криволинейного движения» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.1.9 - определять радиус кривизны траектории, тангенциальное, центростремительное и полное ускорения тела при криволинейном движении Знание и понимание Применение Обучающийся Описывает равномерное движение по окружности Использует формулу центростремительного ускорения при решении задач Задание 1 Земля вращается вокруг своей оси с центростремительным ускорением 0,034 м/с2. (i) С какой линейной скоростью должен лететь самолет на экваторе с востока на запад, чтобы пассажирам этого самолета Солнце казалось неподвижным? (ii) Определите угловую скорость вращения, если радиус Земли 6400 км. Дескриптор Обучающийся - объясняет, что при равномерном движении по окружности скорость тела направлена по касательной; - определяет связь угловой скорости с периодом и частотой вращения; - вычисляет угловую скорость, применяя формулу центростремительного ускорения 6 Тема «Исследование зависимости дальности полета тела от угла бросания» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.1.11 - исследовать траекторию движения тела, брошенного под углом к горизонту Знание и понимание Применение Навыки высокого поря Обучающийся Исследует движение тела, брошенного под углом к горизонту с помощью баллистического пистолета Практическая работа Приборы и принадлежности: пистолет баллистический, масштабная линейка, копировальная бумага, деревянная плита. (i) Рассчитать, под каким углом α надо произвести выстрел из баллистического пистолета, чтобы шарик попал в точку с координатами x и y (координаты x и y задаются преподавателем). (ii) Осуществив выстрел из пистолета, экспериментально проверить правильность расчетов. (iii) По данным эксперимента вычислить время полета шариков для углов α1 и α2. Дескриптор Обучающийся - вычисляет угол для произведения эксперимента; - производит измерения и сравнивает данные; - анализирует полученный результат; - определяет время по данным эксперимента. 7 Тема «Погрешности физических величин. Обработка результатов измерений» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.1.4 - записывать конечный результат экспериментальных исследовании, исходя из точности измерений физических величин Знание и понимание Применение Обучающийся Определяет погрешность измерения Записывает конечный результат измерений с точностью Задание 1 Объем V жидкости в момент t времени r радиуса трубочки определяется по следующей формуле: 𝑉 𝜋𝑃𝑟4 = 𝑡 8𝐶𝑙 где P – разность давления между двумя концами трубы, l – длина трубы, C – вязкость жидкости. Был проведен эксперимент для определения значения C. Результат приведен в следующей таблице. 𝑉 𝑃 / 103 Нм−2 𝑟 / мм 𝑙/м / 10−6 м𝟑с−𝟏 𝑡 1.20 ± 0.01 2.50 ± 0.05 0.75 ± 0.01 0.250±0.001 (i) Выразите единицу измерения величины С основными единицами измерениями СИ [C] = (ii) Рассчитайте значение величины C и запишите с единицей измерения C= (iii) Определите абсолютную погрешность величины С абсолютная погрешность = (iv) Учитывая значащие цифры, запишите значение C с погрешностью и единицей измерения C = .......... ± …… Дескриптор Обучающийся - переводит единицы измерения в основные единицы СИ; - вычисляет погрешности измерения; - записывает результат учитывая значащие цифры. 8 Раздел «Динамика» Тема «Силы. Сложение сил. Законы Ньютона» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.2.1 - составлять возможные алгоритмы решения задач при движении тел под действием нескольких сил Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Обучающийся Применяет законы Ньютона при решении задач Составляет алгоритм решения задач на системы тел связанных невесомой и нерастяжимой нитью Задание 1 Два тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью тянут с силой 15 Н вправо по столу. Массы брусков m1= 1 кг и m2 = 4 кг, коэффициент трения μ = 0,1. С каким ускорением движутся бруски? Чему равна сила натяжения нити? Дескриптор Обучающийся - составляет алгоритм решения задач; - записывает закон Ньютона в векторной форме; - записывает проекцию уравнения на выбранные направления осей Х и У; - преобразовывает формулы; - определяет ускорение. 9 Тема «Закон Всемирного тяготения» Цель обучения 10.1.2.4 - применять закон всемирного тяготения при решении задач 10.1.2.3 - объяснять графическую зависимость напряженности и потенциала гравитационного поля материальной точки от расстояния Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Обучающийся Критерий оценивания Использует формулу закона всемирного тяготения при решении задач Применяет зависимость напряженности гравитационного поля Земли от расстояния Задание 1 Дайте определение гравитационному полю. (i) Изобразите линии напряженности гравитационного поля, действующие на сферический шар. В каждой точке поля Земли можно определить отношение силы, действующей на точечное тело, к массе этого тела; (ii) Выведите, формулу напряженности гравитационного поля g используя второй закон Ньютона. (iii) Рассчитайте напряженность гравитационного поля над Землей на высоте 2R. На рисунке показан спутник с массой m, движущийся по орбите Земли со скоростью 𝑟. (iv) Под действием какой силы происходит движение спутника вокруг нашей планеты? (v) У поверхности Земли на космонавта действует сила тяготения 720 Н. Какая сила тяготения действует со стороны Земли на того же космонавта в космическом корабле, движущемся по круговой орбите вокруг Земли на расстоянии трёх земных радиусов от её центра? (Ответ дайте в ньютонах) Дескриптор - изображает линии напряженности гравитационного поля: - указывает силу, под действием которой происходит движение спутника; - выводит формулу напряженности гравитационного поля; - вычисляет напряженность поля на высоте; - определяет силу тяготения, на расстоянии трёх земных радиусов. 10 Раздел «Статика» Тема « Сложение сил, направленных под углом друг к другу» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.3.3 - определить величины сил опытным путем и экспериментальная проверка закона сложения сил Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Обучающийся Собирает экспериментальную установку Проверяет экспериментально закон сложения сил Задание 1 Лабораторная работа Цель. Измерить вес (силу тяжести) гири с помощью двух динамометров, расположенных друг к другу перпендикулярно или под произвольным углом. Приборы и материалы: штатив универсальный, штативный стержень с отверстием, держатель для динамометра, зажим насадка для круглых или прямоугольных стержней, держатель для гирь с отверстиями, рулетка, нить, динамометры, копия с угловой шкалой (транспортиром), ножницы. 1. Определите НЕЗАВИСИМЫЕ переменные. 2. Определите ЗАВИСИМЫЕ переменные. 3. Определите КОНТРОЛИРУЕМЫЕ переменные. Примечания: При определении переменных вы должны четко понимать различие в этих понятиях, при необходимости проконсультируйтесь с учителем. Ход работы: 1. Отрегулируйте нулевую точку динамометров находящихся в недеформированном состоянии. 2. На концах и посередине короткой нити завяжите небольшие петли. 3. Динамометры должны находиться в одной плоскости. 4. Транспортир необходимо прикрепить скрепкой к нити с грузом 5. Закрепите каждую петлю, завязанную на концах нити, на крюке динамометров, а в среднюю подвесьте держатель для гирь. На держатель наденьте гирю в 100 г. 6. Отрегулируйте зажимы на штативе так, чтобы они находились на одной высоте. 7. Приложите лист с угловой шкалой таким образом, чтобы центр окружности совпадал с точкой подвеса гири, а направление веса (силы тяжести) совпадало с одной из основных осей угловой шкалы. Представление данных 1. Заполните таблицу согласно предложенным критериям, добавляя необходимые столбцы. α10 α20 α0 F1,H F2,H F=Rпр, H 2. Обработка данных. 11 Rгр., H 𝑹гр − 𝑹пр 𝜺=| | ∙ 𝟏𝟎𝟎% 𝑹гр Контрольные вопросы: 1) Под каким углом друг к другу должны действовать две равные силы, приложенные к одной точке тела, чтобы равнодействующая равнялась составляющей? Решить графически проверить на опыте. 2) В каких пределах заключена равнодействующая двух равных сил, действующих на одну точку тела в зависимости от величины угла между силами? Проверить на опыте. 3) Найти графически равнодействующую двух сил в 50 Н и 70 Н, действующих на одну точку под углом 30о друг к другу. Дескриптор Обучающийся - определяет величины сил путем опыта; - использует векторную сумму сил для выяснения условия равновесия тела; - выполняет расчеты с учетом погрешности. 12 Тема «Центр масс» Цель обучения Уровень мыслительных Критерий оценивания 10.1.3.1 - находить центр масс абсолютно твердого тела и системы материальных тел 10.1.3.2 - устанавливать причинно-следственные связи при объяснении различных видов равновесия Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет правило моментов сил для объяснения равновесия различных тел Использует второй закон Ньютона для объяснения общего условия равновесия тела Задание 1 Решите задачу двумя способами Цилиндр массой m = 150 кг удерживается на наклонной плоскости с помощью ленты, с одной стороны закрепленной на наклонной плоскости, а с другой направленной параллельно плоскости. Найти силу натяжения ленты. Угол наклона плоскости α = 30°. Дескриптор 1-способ: - использует условие равновесия; - записывает уравнение проекций сил на выбранную ось; - составляет систему уравнений; - решает систему уравнений; - вычисляет силу натяжения. 2-способ: - определяет моменты сил; - использует правило моментов; - определяет из уравнения силу натяжения. 13 Раздел «Законы сохранения» Тема «Законы сохранения импульса и механической энергии, их связь со свойствами пространства и времени» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.4.1 - применять законы сохранения при решении расчетных и экспериментальных задач Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Обучающийся Применяет законы сохранения при решении расчетных задач Задание 1 Снаряд, вылетевший из орудия, разорвался в верхней точке траектории на высоте 1960 м на два равных осколка. Скорость снаряда перед разрывом равна 100 м/с. Один из осколков полетел горизонтально в обратном направлении со скоростью, вдвое большей. На каком расстоянии друг от друга осколки упадут на землю? Дескриптор Обучающийся - выбирает систему отсчета; - рисует чертеж к задаче; - записывает формулу закона сохранения импульса; - вычисляет расстояние между осколками. Задание 2 Частица массой m с кинетической энергией Ек сталкивается с неподвижной частицей массой М. Найдите приращение внутренней энергии системы частиц в результате абсолютно неупругого столкновения («слипания»). Обучающийся Дескриптор - cоставляет алгоритм решения задач; - использует формулу закона сохранения импульса при абсолютном неупругом ударе; - чертит чертеж к задаче; - объясняет, как все наблюдения согласуются с законами сохранения. 14 Раздел «Механика жидкостей и газов» Тема «Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли» Цель обучения 10.1.5.2- применять уравнение неразрывности и уравнение Бернулли при решении экспериментальных, расчетных и качественных задач Знание и понимание Уровень мыслительных Применение навыков Критерий оценивания Обучающийся Применяет уравнение Бернулли при решении расчетных задач Задание 1 Поршень шприца, диаметром d1 = 1 см находится в горизонтально расположенном шприце с диаметром выходного сопла d2 = 1 мм. Ход поршня составляет L = 5 см. К поршню прикладывают постоянную горизонтальную силу F = 1 H. Определите скорость и время истечения воды из шприца. Дескриптор Обучающийся - определяет скорость течения жидкости; - вычисляет время истечения воды. Задание 2 Жидкость течет через трубу с переменным поперечным сечением. В каком сечении трубы скорость “v” течения жидкости и ее давление “P” на стенках максимальна? Дескриптор Обучающийся - сравнивает скорости течения жидкости в разных сечениях. 15 Задание 3 По горизонтальной трубе в направлении, указанном на рисунке стрелкой, течет жидкость. Разность уровней Δh жидкости в манометрических трубках 1 и 2 одинакового диаметра составляет 8 см. а) Напишите формулу закона Бернулли. b) Определите скорость течения жидкости по трубе. Дескриптор Обучающийся - записывает формулу закона Бернулли; - вычисляет скорость течения. 16 Тема «Исследование зависимости скорости потока от высоты уровня жидкости» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.1.5.3- применять формулу Торричелли при решении экспериментальных, расчетных и качественных задач 10.1.5.4- определять факторы, влияющие на результат эксперимента, и предлагать пути его улучшения Применение Навыки высокого порядка Обучающийся Определяет путем опыта факторы, влияющие на результат Применяет формулу Торричелли при решении экспериментальной задачи Предлагает пути улучшения эксперимента Задание 1 Выполните практическую работу, соблюдая последовательность, указанную ниже. 1 Ход работы 2 Представление данных 3 Обработка данных 4 Графическое представление результатов 5 Выводы 6 Рекомендации по улучшению эксперимента Дескриптор Обучающийся - выполняет работу с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; - составляет таблицу измеренных и вычисленных величин; - дает объяснение полученному результату; - анализирует проведенную работу; - предлагает рекомендации по улучшению эксперимента при необходимости. 17 четверть Раздел «Основы молекулярно-кинетической теории газов» Тема «Основное уравнение МКТ. Температура» 2 Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.1.1 - описывать связь температуры со средней кинетической энергией поступательного движения молекул; Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет формулу связи температуры со средней кинетической энергией молекул Решение задач Задание 1 Определенное количество газа с начальной температурой 27,2 °C было нагрето до 38,8 °C. (a) Выразите в кельвинах значение температуры, используя десятичную дробь: (i) начальная температура газа; (ii) изменение температуры газа. (b) Давление идеального газа определяется формулой 𝑝 = 1 𝜌 < 𝑐2 >, где 𝜌 – плотность 3 газа. Что обозначает символ < 𝑐2 >? (c) Средняя кинетическая энергия идеальных атомов газа < 𝐸𝑘 > определяется формулой < 𝐸𝑘 >= 3 𝑘𝑇. Выведите эту формулу. 2 (d) Идеальный газ гелий-4 находится в цилиндре. При постоянном объеме 7.8 ∙ 3 3 10 см , его давление равно 2.1 ∙ 107 Па, и температура 290 К. Рассчитайте для газа гелий: (i) количество вещества; (ii) среднюю кинетическую энергию атомов; (iii) полную внутреннюю энергию. Дескриптор Обучающийся - указывает значение символа < 𝑐2 >, - переводит температуру в шкалу Кельвина; - выводит формулу связи кинетической энергии от температуры; - вычисляет кинетическую энергию атомов. 18 Раздел «Газовые законы» Тема «Газовые законы. Изопроцессы» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания: 10.2.2.2 - исследовать зависимость давления от объема газа при постоянной температуре (закон Бойля-Мариотта) Знание и понимание Навыки высокого порядка Обучающийся Использует необходимые приборы Выполняет измерения Экспериментально исследует зависимость давления от объема газа при постоянной температуре Задание 1 Ход работы Оборудование: штатив с двумя стойками, крепление, зажим, муфта, спиртовка, асбестовая сетка, полиэтиленовая трубка, крашенная вода, стеклянная трубка – 2 шт, барометр, линейка 50 см 1) Собрать установку как показано на рисунке, в виде сообщающегося сосуда. 2) Закрыть одно колено сосуда пластилином, при этом уровень жидкости должен быть одинаков. Измерить высоту воздуха закрытого колена h1. 3) За начальное давление p1 принять атмосферное давление в комнате. Следует учесть, что температура воздуха, данные массы воздуха и внутреннее сечение сосуда не изменяется. Так как, объем воздуха определяется по формуле V=Sh , следовательно р1Sh1= p2 Sh2 (1). 4) Открытое колено сосуда приподнять на ∆h=10 см. 5) Определить ∆р=ρвg∆h (гПа), p2=p1+∆p. 6) Используя формулу (1) проверить закон Бойля-Мариотта. 7) Эксперимент повторить при разности высоты 20 см, 30 см, 40 см и 50 см. 8) Заполнить таблицу. р (кПа) V (см3) 9) Начертить график зависимости p(V). 10) Определить погрешность работы и градиент из графика. 11) Сделать вывод. 12) Оценить метод работы. Дескриптор Обучающийся - планирует работу соответственно целям; - проводит измерения; - чертит график зависимости p(V); - определяет погрешность; - вычисляет градиент графика; 19 - делает вывод на основе полученного графика; - дает оценку использованному методу 20 Тема «Газовые законы. Изопроцессы» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.2.3 - исследовать зависимость объема газа от температуры при постоянном давлении (закон ГейЛюссака) Знание и понимание Навыки высокого порядка Обучающийся Использует необходимые приборы Выполняет измерения Проводит экспериментальное исследование зависимости объема газа от температуры при постоянном давлении Задание 1 Проверка закона Гей-Люссака Соблюдать технику безопасности, работа со стеклянной посудой и спиртовкой. Ход работы Оборудование: штатив с двумя стойками, крепление, зажим, муфта, спиртовка, асбестовая сетка, полиэтиленовая трубка, крашенная вода, стеклянная трубка-2шт, барометр, линейка 50 см. 1) Измерить объем колбы V0; заполнить колбу водой и с помощью мензурки измерить объем воды, принять ее за начальный объем воздуха внутри колбы V0. 2) Собрать установку показано на рисунке; 3) Измерить температуру воздуха внутри колбы; 4) Залить воду до краев наружную посуду, так чтобы колба находилась под водой; 5) Зажечь спиртовку и следить за показаниями термометра и манометра. При нагревании жидкости, увеличение температуры соответствует увеличению высоты столба жидкости; 2 6) ∆𝑉 = 𝑆∆ℎ = 𝜋𝑑 ∆ℎ 𝑉 = 𝑉0+∆𝑉 4 7) Заполнить таблицу t0 C V (см3) 8) Начертить график зависимости V (t) 9) Определить погрешность работы и градиент из графика 10) Сделать вывод 11) Оценить метод работы Дескриптор Обучающийся - планирует работу соответственно целям; - проводит измерения; - чертит график зависимости p(V); - определяет погрешность; - вычисляет градиент графика; - делает вывод на основе полученного графика; - дает оценку использованному методу 21 Тема « Газовые законы. Изопроцессы» 10.2.2.4 - исследовать зависимость давления от температуры газа при постоянном объеме (закон Шарля) Знание и понимание Уровень мыслительных Навыки высокого порядка навыков Обучающийся Критерий оценивания Использует необходимые приборы Выполняет измерения Проводит экспериментальное исследование зависимости давления газа от температуры при постоянном объеме Задание 1 Проверка закона Шарля Соблюдать технику безопасности, работа со стеклянной посудой и спиртовкой. Ход работы Оборудование: штатив с двумя стойками, крепление, зажим, муфта, спиртовка, асбестовая сетка, полиэтиленовая трубка, крашенная вода, стеклянная трубка-2шт, барометр, линейка 50 см. Цель обучения 1) Записать по барометру начальное давление воздуха внутри колбы р0; 2) Собрать установку показано на рисунке; 3) Измерить температуру воздуха внутри колбы; 4) Залить воду до краев наружную посуду, так чтобы колба находилась под водой; 5) Зажечь спиртовку и следить за показаниями термометра и манометра. При нагревании жидкости увеличение температуры соответствует увеличению высоты столба жидкости; 6) р0=ратм=100кПа р= р0+∆р ∆р=ρвg∆h 𝜋𝑑2 ∆𝑉 = 𝑆∆ℎ = ∆ℎ 4 𝑉 = 𝑉0+∆𝑉 7) Заполнить таблицу t0 C p (кПа) 8) Начертить график зависимости V (t) 9) Определить погрешность работы и градиент из графика 10) Сделать вывод 11) Оценить метод работы Дескриптор Обучающийся - планирует работу соответственно целям; - проводит измерения; - чертит график зависимости p(V); - определяет погрешность; - вычисляет градиент графика; - делает вывод на основе полученного графика; - дает оценку использованному методу. 22 23 Тема «Изопроцессы. Графики изопроцессов» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.2.5 - применять газовые законы при решении расчетных и графических задач Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет газовые законы при решении задач Решение задач в парах Задание 1 Дескриптор - строит диаграммы изопроцессов и указывает каждый участок; - применяет формулу закона Бойля-Мариотта при решении задачи. 24 Раздел «Основы термодинамики» Тема «Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.3.2 - применять первый закон термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет первый закон термодинамики к изопроцессам при решении расчетных и графических задач Задание 1 Как показано на рисунке ниже, идеальный газ изменяется по циклу PQRP. (і) Определите изменение внутренней энергии газа за один полный цикл PQRP. Изменение внутренней энергии =...............................................Дж (іі) Определите работу, выполненную при переходе от P к Q. Выполненная работа =................................................Дж Дескриптор Обучающийся - определяет работу газа в системе, применяя первый закон термодинамики; - определяет изменение внутренней энергии; - анализирует диаграмму изопроцессов. 25 Тема «Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.3.2 - применять первый закон термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет первый закон термодинамики для адиабатного процесса Описывает адиабатный процесс Задание 1 Отметьте, что происходит с параметрами газа при адиабатном сжатии. (Q –количество теплоты, поглощаемое или выделяемое газом, р – давление, T – температура, V – объем газа). A. р увеличивается, T = const, Q = 0 B. р уменьшается, Q = 0, T уменьшается C. р увеличивается, V = const, Т уменьшается D. р увеличивается, увеличивается T, Q = 0 E. р уменьшается, уменьшается V, T увеличивается, Q = 0 Дескриптор Обучающийся - определяет, как изменятся параметры при адиабатическом сжатии. Задание 2 В изолированном сосуде содержится идеальный газ. Сосуд оборудован поршнем с ничтожно малой массой и площадью 100 см2, на который приложена сила F. Давление снаружи контейнера равно атмосферному давлению Pатм =105 Па, в то время как давление газа в контейнере р=1,5·105 Па, объем газа V=20 дм3. Примените данные чтобы найти силу, которая должна быть приложена к поршню, чтобы изменить объем газа до V = 18 дм3. A. F=500 Н B. F=790 Н C. F=290 Н Дескриптор Обучающийся - определяет силу приложенную к поршню используя график зависимости давлении от объема газа. 26 Тема «Круговые процессы и их коэффициент полезного действия, цикл Карно» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.3.3 - описывать цикл Карно для идеального теплового двигателя Знание и понимание Применение Обучающийся Объясняет принцип работы тепловой машины Карно Задание 1 Сравните графики, представляющие циклы двигателя внутреннего сгорания. Первый график представляет собой цикл, который был идеализирован с помощью обратимых преобразований и адиабатической трансформации. Второй график представляет преобразование газа в реальном двигателе. Какие различия вы можете указать и почему? Являются ли следующие утверждения правильными? График А График В Истина Ложь Различия между графиками связано с тем, что процессы, которые происходят в двигателе являются необратимыми Полная работа, выполненная за счет потребления топливной смеси меньше, чем работа, совершаемая на выхлопе из цилиндра двигателя. На самом деле возможно управлять процессом сгорания топливной смеси в цилиндре двигателя при неизменном объеме, поэтому цикл реального двигателя не является оптимальным. Дескриптор Обучающийся - объясняет каждый участок диаграммы работы тепловой машины; - сравнивает графики, представляющие циклы двигателя. 27 Тема «Круговые процессы и их коэффициент полезного действия, цикл Карно» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.3.4 - применять формулу коэффициент полезного действия теплового двигателя при решении задач Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет формулу КПД при решении задач Анализирует график одного полного цикла теплового двигателя Задание 1 Идеальная тепловая машина использует в качестве рабочего тела 1 моль идеального одноатомного газа. Установите соответствие между КПД этой тепловой машины и соотношением между физическими величинами в циклическом процессе. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца. КПД, % СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ В ЭТОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ 1) Работа, совершаемая газом, 20 Дж; количество теплоты, А) 80 полученное газом, 80 Дж. 2) Количество теплоты, отданное газом, 20 Дж; количество В) 75 теплоты, полученное газом, 100 Дж. 3) Температура холодильника 300 К; температура нагревателя 375К. 4) Разность температур нагревателя и холодильника 300 К; температура нагревателя 400 К. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: А В Дескриптор Обучающийся - вычисляет КПД тепловой машины; - заполняет таблицу, расположив работу газа, количество теплоты и температуры в порядке, соответствующем буквам. 28 Раздел «Жидкие и твердые тела» Тема «Насыщенный и ненасыщенный пар, влажность воздуха» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.4.1 - определять относительную влажность воздуха с помощью гигрометра и психрометра Знание и понимание Применение Обучающийся Использует необходимые приборы Выполняет измерения Определяет относительную влажность воздуха в помещении Задание 1 Практическая работа «Определение влажности воздуха» 1. Изучение психрометра. 2. Определение абсолютной влажности воздуха в соседнем помещении с помощью психрометра. 3. Задача. Относительная влажность при 32°C равна 30%. При какой температуре этот воздух будет насыщен водяными парами? 4. Контрольные вопросы: a) В чем заключается принцип определения влажности по точке росы? b) Чему равна относительная влажность при точке росы? c) Сущность психрометрического метода определения влажности. d) Оба термометра психрометра показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность? Дескриптор Обучающийся - определяет с помощью психрометра абсолютную влажность и записывает ответ; - определяет при какой температуре воздух будет насыщенным; - использует результаты измерения для объяснения контрольных вопросов. 29 Тема «Механические свойства твердых тел» Цель обучения Уровень мыслительных навыков 10.2.4.4 - определять модуль Юнга при упругой деформации Знание и понимание Применение Обучающийся Описывает диаграмму растяжения эластичного шнура Определяет экспериментально модуль Юнга резинового шнура Критерий оценивания Практическая работа «Измерение модуля упругости резины» Цель: Определить модуль упругости резины. Сделать вывод о совпадении полученного результата со справочным значением. На графике обозначьте оси и определите область упругих деформаций, область пластических деформаций, область текучести материала и точку разрыва. Оборудование: штатив, кусок резинового шнура, набор грузов, линейка. Ход работы 1) Подвесьте резиновый шнур с помощью штатива. Измерьте расстояние между метками на шнуре. 2) Прикрепите к свободному концу шнура грузы. Вес грузов равен силе упругости F, возникающей в шнуре при деформации растяжения. 3) Измерьте расстояние между метками при деформации шнура l. l0 l 30 4) Рассчитайте модуль упругости резины, используя закон Гука: σ=Е.ε – механическое напряжение, S - площадь сечения шнура, d – диаметр шнура, ε – относительное удлинение шнура. Выведите формулу для определения модуля Юнга и запишите 5) Результаты занесите в таблицу: Длина шнура без деформации l0, м Длина растянутого шнура l, м Диаметр шнура d, м Сила упругости F, Н Модуль упругости Е, Па 6) Сравните полученное значение модуля упругости со справочным значением: Еспр.=8.108 Па. 7) Сделайте вывод. Дескриптор Обучающийся - указывает на графике все пределы деформации; - выполняет эксперимент и записывает измеренные величины; - выводит формулу модуля Юнга; - заполняет таблицу; - делает вывод, анализируя полученные данные. 31 Тема «Свойства поверхностного слоя жидкости. Смачивание, капилярные явления» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.2.4.2 - определять коэффициент поверхностного натяжения жидкости различными способами Знание и понимание Применение Обучающийся Выполняет эксперимент Определяет коэффициент поверхностного натяжения жидкости методом капель Задание 1 «Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом капель» Ход работы (из тонкого капиллярного отверстия вытекает жидкость в виде капель) 1) Взвешивают пустой стаканчик. 2) Регулируют скорость отрыва капли. 3) Устанавливают стаканчик под краном и отсчитывают в него 50 капель эталонной жидкости. 4) Взвешивают стаканчик с эталонной жидкостью, производят все измерения в том же порядке, что и с эталонной жидкостью. Все взвешивания проводятся на аналитических весах. Результаты измерений запишите в таблицу. m - масса пустого стаканчика; m1 - масса стаканчика с эталонной жидкостью; m2 - масса стаканчика с исследуемой жидкостью; N - число капель эталонной жидкости; N - число капель исследуемой жидкости. Дескриптор Обучающийся - выполняет эксперимент и записывает измеренные величины; - заполняет таблицу; - делает выводы по полученным данным. 32 3 четверть Раздел «Электростатика» Тема «Электрический заряд. Закон Кулона» Цель обучения 10.3.1.1 - применять закон сохранения электрического заряда и закон Кулона при решении задач Знание и понимание Уровень мыслительных Применение навыков Обучающийся Критерий оценивания Использует формулу закона Кулона при решении задач Задание 1 На каком расстоянии от шарика А, погруженного в керосин, должна быть расположена стальная пылинка В объемом 9 мм3, чтобы она находилась в равновесии? Заряд шарика равен 7 нКл, а заряд пылинки равен – 2,1 нКл. Дескриптор Обучающийся - указывает на рисунке направления сил; - определяет расстояния взаимодействия между заряженными шариками, применяя законы Ньютона. 33 Тема «Принцип суперпозиции электростатических полей» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.3.1.2 - применять принцип суперпозиции для определения напряженности электрического поля Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет правила сложения векторов для определения результирующего вектора напряженности Задание 1 «Нарисуй и реши!» Разноименные заряды расположены на расстоянии r друг от друга. Найти напряженность поля в точке, удаленной от каждого заряда на расстояние b. Дескриптор Обучающийся - рисует чертеж к задаче и указывает направление напряженности; - определяет результирующий вектор напряженности, используя чертеж. 34 Тема «Энергия электрического поля» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.3.1.10 - рассчитывать энергию электрического поля Знание и понимание Применение Обучающийся Применяет формулу для расчета энергии электрического поля Задание 1 При грозах, разность потенциалов между поверхностью Земли и нижним краем грозового облака может достигать до 35 МВ. Нижний край облака обычно находится на расстоянии 1,5 км от поверхности Земли, и может достигать площади около 110 км2. Модель «Земля – облако» может рассматриваться как большой конденсатор. Вычислите: (a) емкость системы Земля - облако; (b) заряд, накопленный в этой системе; (c) энергию системы. Дескриптор Обучающийся - переводит единицы измерения в СИ; - рисует чертеж к задаче; - вычисляет емкость, заряд и энергию системы. Задание 2 Две параллельные проводящие пластины, каждая площадью 0,3 м2. Поле между пластинами 5 кН/Кл и разделены воздушным слоем 1 см. Одна пластинка имеет заряд +Q. (a) Выполните рисунок к заданию (b) Определите потенциал между пластинами Электрон первоначально находится в центре между пластинами. (c) Определите величину силы, действующую со стороны электростатического поля на электрон. Укажите направление её действия. (d) Если электрон начинает движение из этого положения, определите скорость его движения до соударения с одной из пластин. Предполагается, что влияние гравитации пренебрежимо мало. Дескриптор Обучающийся - рисует чертеж к задаче и указывает направления сил; - вычисляет потенциал поля, и скорость движения электрона. 35 Тема «Электроемкость» Цель обучения 10.3.1.8 -исследовать зависимость емкости конденсатора от его параметров Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Критерий оценивания Обучающийся Исследует зависимость емкости от геометрических параметров, диэлектрика Работа в малых группах Выполнение виртуальной работы на исследование конденсатора со страницы http://bilimland.kz/index.php/ru/catalog/lesson/6194-kondensator или https://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics Задание 1 Подключить конденсатор к источнику питания, рабочее напряжение= В Исследовать: При изменении геометрических параметров: d расстояние между пластинами, S – площадь взаимного перекрытия пластин, и при внесении/удалении диэлектрика между обкладками как изменятся: ёмкость конденсатора, энергия заряженного конденсатора, заряд конденсатора (увеличится/ уменьшится/ не изменится); Задание 2 Отключить конденсатор от источника питания Исследовать: При изменении геометрических параметров: толщины между обкладками, площади пластин, и при внесении/удалении диэлектрика между обкладками как изменятся: ёмкость конденсатора, энергия заряженного конденсатора, заряд конденсатора (увеличится /уменьшится/ не изменится); Дескриптор Обучающийся - определяет зависимость емкости конденсатора от его параметров; - анализирует полученный результат. 36 Тема «Работа электрического поля по перемещению заряда. Потенциал, разность потенциалов электрического поля» Цель обучения 10.3.1.4 - рассчитывать потенциал и работу электрического поля точечных зарядов Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Критерий оценивания Обучающийся Описывает потенциал и работу электрического поля Задание 1 (i) Как вы понимаете такое определение потенциальной энергии - как работа, которую нужно совершить, чтобы перенести заряд из бесконечности в данную точку поля? Можно ли данное определение считать верным? Обясните свой ответ. (ii) На рисунке изображена картина силовых линий электрического поля. 1. Сравните потенциалы точек 1 и 2. 2. Положительную или отрицательную работу совершает электрическое поле при перемещении электрона из точки 1 в точку 2? Почему? (iii) В электрическом поле положительного точечного заряда из точки А поочередно перемещают заряд в точки В, С и D. Сравните работу кулоновских сил при этих перемещениях. Дескриптор Обучающийся - объясняет понятие потенциальной энергии точечного заряда; - сравнивает потенциалы и работу кулоновских сил при перемещении заряда. 37 Тема «Конденсаторы. Соединение конденсаторов» Цель обучения 10.3.1.9 - применять формулу последовательного и параллельного соединения конденсаторов при решении задач Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Применяет формулы для определения общей емкости, разности потенциалов и заряда на пластине при смешанном соединений Задание 1 Три незаряженных конденсатора, X, Y и Z по 12 мкФ соединены, как показано на рисунке. Разность потенциалов между точками А и В – 9,0 В. (i) Вычислите общую ёмкость трёх конденсаторов X, Y и Z. (ii) Объясните, почему при разности потенциалов 9,0 В конденсатор Х приобретает заряд 72 мкФ. (iii) Определите: (a) Разность потенциалов на конденсаторе Y (b) Заряд на одной из пластин конденсатора Y Дескриптор - вычисляет разность потенциалов и заряд на каждом конденсаторе Задание 2 Вычислите эквивалентную емкость всей батареи конденсаторов, если емкость на каждом конденсаторе равна С. Дескриптор Обучающийся - определяет общую емкость конденсаторов при смешанном соединении 38 Раздел «Постоянный ток» Тема «Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление источника тока» Цель обучения 10.3.2.3 - исследовать связь между электродвижущей силой и напряжением источника при различных режимах его работы (рабочий режим, холостой ход, короткое замыкание) Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания: Обучающийся Анализирует изменения величин при уменьшении сопротивления внешней части цепи Собирает электрическую цепь Снимает показания с приборов Задание 1 Следствия из закона Ома для полной цепи» Как и почему меняется напряжение на полюсах источника и внутри него при уменьшении сопротивления внешней части цепи? (i) Проанализируйте изменения величин при уменьшении сопротивления внешней части цепи. Запишите свои предположения в таблицу 1 строка 1. R Уменьшается Увеличивается R ∞ Постоянно R 0 r R+r I=ε/(R+r) Uвнутр=Ir Uвнеш= ε – Uвнутр Вывод Постоянно Постоянно Постоянно Уменьшается Постоянно Докажите справедливость ваших предположений Для этого: Соберите цепь по схеме, соблюдая при этом полярность измерительных приборов. Запишите показание вольтметра при разомкнутом ключе. Замкните цепь ключом, определите показания амперметра и вольтметра. Уменьшите с помощью реостата сопротивление внешней цепи, снимите показания амперметра и вольтметра. Сравните I2 и I1. 39 Вывод. Сила тока (возрастает, уменьшается, не изменяется) Вычислите Uвнутр 1 (r = 2 Ом) Uвнутр 2 Вывод. Напряжение внутри источника (возрастает, уменьшается, не изменяется) Сравните Uвнеш 1 и Uвнеш 2 . Вывод. Напряжение внешней части цепи (возрастает, уменьшается, не изменяется) Дескриптор Обучающийся - записывает показания с амперметра и вольтметра; - анализирует выполненные действия; - оценивает ход работы. 40 Тема «Законы Кирхгофа» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.3.2.6 - применять законы Кирхгофа к разветвленным электрическим цепям Знание и понимание Применение Обучающийся Использует законы Кирхгофа к разветвлённым электрическим цепям Задание 1 Исходные данные: R1=100 Ом, R2=150 Ом, R3=150 Ом, ξ1=75 В, ξ2=100 В. Найти: I1, I2, I3 Решение: Дескриптор Обучающийся - определяет направление ЭДС и указывает направление контурного тока; - записывает уравнение первого закона Кирхгофа; - записывает уравнение второго закона Кирхгофа для 1 контура; - вычисляет токи на резисторах. 41 Тема «Закон Ома для полной цепи» Цель обучения 10.3.2.4 - применять закон Ома для полной цепи Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Использует формулу закона Ома для полной цепи при решении задач Задание 1 При подключении к источнику тока резистора сопротивлением 4,5 Ом сила тока в цепи оказалась равной 0,2 А, а при подключении резистора сопротивлением 10 Ом сила тока уменьшилась до 0,1 А. Найдите ЭДС и внутренне сопротивление источника тока. (a) Запишите для двух указанных в условии случаев закон Ома для полной цепи: (b) внутренне сопротивление источника тока равен: (с) ЭДС источника тока равен: Дескриптор Обучающийся - записывает закон Ома для обоих случаев; - вычисляет внутренне сопротивление источника тока; - вычисляет ЭДС источника. 42 Тема «Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Смешанное соединение проводников» Цель обучения 10.3.2.1 - применять закон Ома для участка цепи со смешанным соединением проводников Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Использует закон Ома для участка цепи для решения задач со смешанным соединением проводников Задание 1 Найдите полное сопротивление цепи, если сопротивление резисторов , , . Найдите силу тока, идущего через каждый резистор, если к цепи приложено напряжение 36 В. Дескриптор Обучающийся - определяет общее сопротивление проводников для смешанного соединения; - вычисляет силу тока на каждом резисторе. 43 Раздел «Электрический ток в различных средах» Тема «Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы» Цель обучения 10.3.3.3 - описывать электрический ток в полупроводниках и объяснять применение полупроводниковых приборов Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Описывать электрический ток в полупроводниках Задание 1 Заполните таблицу: Среда Металлы Полупроводник Носители зарядов Характеристики ВАХ Зависимость сопротивления от температуры Свойство Применение Дескриптор Обучающийся - указывает носителей зарядов в каждой среде; - рисует ВАХ для каждой среды; - описывает характеристику среды; - записывает область применения для каждой среды. 44 Тема «Определение вольт-амперных характеристик резистора, полупроводникового диода и лампы накаливания» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.3.3.3 - описывать электрический ток в полупроводниках и объяснять применение полупроводниковых приборов Знание и понимание Применение Обучающийся Собирает цепь по предложенной схеме Строит график зависимости I от U, анализируя полученные данные Задание 1 Практическая работа Оборудование: источник тока 4 В, провода, вольтметр, амперметр, 2 мультиметра, диод, лампы накаливания, резистор с известным сопротивлением, реостат, ключ. Порядок выполнения работы 1. Используя данные оборудования, запланируйте ход работы для определения ВАХ для трех проводников. 2. Начертите схему для выполнения работы. 3. Составьте таблицу для внесения полученных данных. 4. Начертите по данным график ВАХ на каждого из проводников. 5. Оцените полученные данные. 6. Сделайте вывод. Дескриптор Обучающийся - выполняет эксперимент; - чертит схему для цепи; - составляет таблицу с данными и заполняет ее; - оценивает полученные данные; - делает выводы. 45 Тема «Определение вольт-амперных характеристик термисторов и фоторезисторов» Цель обучения 10.3.3.3 - описывать электрический ток в полупроводниках и объяснять применение полупроводниковых приборов Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Описывает применение термисторов и фоторезисторов Анализирует зависимость сопротивления от температуры и строит график Задание 1 Экспериментальное задание Соберите электрическую цепь (выдать оборудования для каждой группы) Начертите собранную схему Обратите внимание, горит ли лампочка? Сделайте вывод: каким свойством обладает данный полупроводниковый прибор? Какую закономерность вы наблюдаете? Дескриптор Обучающийся - выполняет эксперимент; - чертит схему для цепи; - делает выводы. 46 четверть 4 Раздел «Магнитное поле» Тема «Вектор магнитной индукции. Индукция магнитного поля бесконечнопрямого и кругового проводников с током. Правило буравчика» Цель обучения 10.3.4.1- объяснять физический смысл вектора магнитной индукции на основе решения задач и современных достижений техники Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Объясняет физический смысл силовой характеристики магнитного поля Определяет направление вектора магнитной индукции Задание 1 На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. (i) Виток расположен в вертикальной плоскости. Определите направление вектора магнитной индукции в центре витка (а,б). Проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в плоскости чертежа. (ii) Как направлен в центре витка вектор индукции магнитного поля тока. (iii) Получите формулу для расчета модуля вектора магнитной индукции на оси кругового тока в вакууме в точке, находящейся на расстоянии Z от центра кольца. Сила тока, текущего по тонкому кольцу равна I, радиус кольца R. Дескриптор Обучающийся - определяет направление вектора магнитной индукции в центре витка; - выводит формулу для расчета модуля вектора магнитной индукции на оси кругового тока. 47 Тема «Сила Ампера. Правило левой руки» Цель обучения 10.3.4.2- объяснять принцип действия электроизмерительных приборов, электродвигателей Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Применяет правило левой руки и определяет направление вектора магнитной индукции Применяет формулу силы Ампера при решении задач Задание 1 На рисунке показано, как медный стержень помещается между полюсами N и S постоянного магнита. ХУ подключается к клеммам А и В чувствительного прибора, который измеряет ток. Стрелка прибора находится на нулевой отметке. (а) Напишите название чувствительного прибора. (b) Стрелка прибора находится ровно посередине между А и В при отсутствии тока. Опишите, что могло бы произойти с указателем, если ХУ: (i) неподвижен; (ii) перемещается в горизонтальном направлении с постоянной скоростью по направлению к полюсу N (iii) перемещается в горизонтальном направлении с постоянной скоростью по направлению к полюсу S (iv) несколько раз перемещается вверх и вниз перпендикулярно магнитному полю (с) Предложите, каким прибором можно заменить чувствительный прибор, чтобы проверить действия, указанные в пункте (б). Дескриптор Обучающийся - указывает название прибора; - объясняет наличие или отсутствие тока в проводнике в перечисленных случаях; - указывает название прибора. 48 Тема «Взаимодействие проводников с током, опыты Ампера» Цель обучения 10.3.4.1 - физический смысл вектора магнитной индукции на основе решения задач и современных достижений техники (поезд на магнитных подушках и др.) Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Объясняет физический смысл силовой характеристики магнитного поля, определяя направление вектора магнитной индукции Задание 1 ⃗ = ⃗⃗⃗⃗ (i) Магнитное поле 𝐵 𝐵1 + ⃗⃗⃗⃗ 𝐵2 создано в точке А двумя параллельными длинными проводниками с токамиI1 и I2, расположенными перпендикулярно плоскости чертежа. ⃗⃗⃗2 . Для каждого случая определите направление ⃗⃗⃗⃗ 𝐵1 и⃗⃗𝐵 б а (ii) Магнитная стрелка компаса зафиксирована (северный полюс затемнен). К компасу поднесли сильный постоянный полосовой магнит, затем освободили стрелку. При этом стрелка: 1) повернется на 180° 2) повернется на 90° против часовой стрелки 3) повернется на 90° по часовой стрелке 4) останется в прежнем положении Дескриптор Обучающийся - указывает направление вектора магнитной индукции для каждого случая; - указывает угол поворота магнитной стрелки (если таковой имеется). 49 Тема «Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле» Цель обучения 10.3.4.4 - исследовать действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Использует формулу силы Лоренца при решении задач Описывает действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы Применяет правило левой руки Задание 1 Электрон влетает в однородное магнитное поле, индукция которого 9,1·10-5 Тл. Скорость электрона направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции и равна 1,9·107 м/с. (m=9,1·10-31 кг, e=1,6·10-19 Кл) (a) Куда направлена сила, с которой магнитное поле действует на движущийся электрон (укажите на рисунке). (b) (c) (d) (e) Запишите второй закон Ньютона для электрона. Определите радиус окружности, по которой будет двигаться электрон. Чему равен период обращения электрона по окружности радиусом R? Частота вращения электрона по окружности равна: Дескриптор Обучающийся - указывает на рисунке направление силы, применяя правило левой руки; - вычисляет радиус окружности, применяя закон Ньютона; - вычисляет период обращения и частоту вращения электрона по окружности. 50 Задание 2 (i) Укажите, какие из кривых правильно отражают зависимость F(v). (ii) Заполните предложения. Частица следует в магнитном поле по траектории радиусом R, который заряду частицы, на которую действует сила Лоренца. Так как сила Лоренца является центростремительной силой, то она радиусу, который в свою очередь индукция магнитного поля. (iii) Укажите рисунок, на котором на частицу действует сила Лоренца наибольшей величины. Магнитные поля и частицы указанные на рисунках идентичны. Направления движения и скорости частиц разные. Дескриптор Обучающийся - определяет зависимость силы от скорости частицы в магнитном поле; - сравнивает силы в магнитном поле при разных траекториях. 51 Тема «Движение заряженной частицы в магнитном поле» Цель обучения 10.3.4.3 -анализировать принцип действия циклотрона, магнитной ловушки, токомака, адронного коллайдра и объяснять природу полярного сияния Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Критерий оценивания Обучающийся Объясняет и описывает принцип действия циклотрона Задание 1 Циклотрон – это устройство… Для каких целей предназначен циклотрон? Каким образом и где в циклотроне происходит ускорение заряженных частиц? Для чего в циклотроне используется магнитное поле? Зачем требуется фильтр скоростей в масс-спектрографе? Как производится фильтрация частиц? В чем состоит принцип измерения масс в масс-спектрографе? Дескриптор Обучающийся - указывает цели использования циклотрона - объясняет метод ускорения заряженных частиц в циклотроне; - объясняет роль магнитного поля в циклотроне; - описывает принцип работы масс-спектрографа. 52 Раздел «Электромагнитная индукция» Тема «Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции» Цель обучения 10.3.5.1 -анализировать принцип действия электромагнитных приборов (электромагнитное реле, генератор, трансформатор) Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Описывает принцип работы электродвигателя Применяет уравнение трансформатора при решении задач Задание 1 На рисунке показано управление электродвигателем при помощи электромагнитного реле. Этапы работы устройства указаны ниже: A. Замыкаются передвижная арматура и контакты B. Намагничивается сердечник реле C. Ключ замыкается и через катушку течет ток D. Через двигатель протекает ток, и он начинает работать E. Сердечник начинает двигать верхнюю часть подвижной арматуры Заполните таблицу, соотнесите этапы по порядку. Для примера заполнена одна ячейка. Соответствует 1-этапу предложение С Соответствует 2-этапу предложение Соответствует 3-этапу предложение Соответствует 4-этапу предложение Соответствует 5- этапу предложение Дескриптор - указывает этапы работы электромагнитного реле. Задание 2 Напряжение вторичной обмотки трансформатора 105 В, с числом витков в ней 3500. Первичная обмотка содержит 1000 витков. Рассчитайте: a) Напряжение на первичной обмотке трансформатора b) Коэффициент трансформации Дескриптор Обучающийся - вычисляет напряжение на обмотках трансформатора; - определяет коэффициент трансформации. 53 Тема «Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции» Цель обучения 10.3.5.1 - анализировать принцип действия электромагнитных приборов (электромагнитное реле, генератор, трансформатор) Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания Применение Навыки высокого порядка Обучающийся Объясняет принцип действия электромагнитного реле, генератора, электродвигателя Задание 1 На основе модели и видео, описать электромагнитного реле и генератора Дескриптор принцип работы электродвигателя, Обучающийся - описывает принцип работы электромагнитного реле, генератора, электродвигателя. 54 Тема «Закон электромагнитной индукции» Цель обучения Уровень мыслительных навыков Критерий оценивания 10.3.5.2 - применять закон электромагнитной индукции при решении задач Знание и понимание Применение Обучающийся Использует формулу закона электромагнитной индукции при решении задач Показывает полное решение задач Задание 1 На рисунке приведён график зависимости модуля индукции B магнитного поля от времени t. В это поле перпендикулярно линиям магнитной индукции помещён проводящий прямоугольный контур сопротивлением R = 0,25 Ом. Длина прямоугольника равна 5 см, а ширина – 2 см. Найдите величину индукционного тока, протекающего по этому контуру в интервале времени от 5 с до 9 с. Ответ выразите в мА. Дескриптор Обучающийся - вычисляет индукционный ток, используя график Задание 2 В опыте по наблюдению электромагнитной индукции квадратная рамка из одного витка тонкого провода находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости рамки. Индукция магнитного поля равномерно возрастает от 0 до максимального значения Вмакс за время Т. При этом в рамке возбуждается ЭДС индукции, равная 6 мВ. Какая ЭДС индукции возникнет в рамке, если Т уменьшить в 3 раза, а Вмакс уменьшить в 2 раза? Ответ выразите в мВ. Дескриптор Обучающийся - вычисляет ЭДС индукции в рамке, используя формулу закона ЭИ. 55 Тема «Энергия магнитного поля» Цель обучения 10.3.5.3 - проводить аналогии между механической и магнитной энергией Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Использует формулу закона электромагнитной индукции при решении задач Определяет энергию магнитного поля катушки Задание 1 При ослаблении тока тока в катушке на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя э.д.с. самоиндукции 14 В. (i) Определите индуктивность катушки. (ii) Какова энергия магнитного поля катушки? (iii) Как изменится эта энергия при возрастании силы тока в 2 раза? в 3 раза? Дескриптор Обучающийся - определяет индуктивность катушки, применяя формулу самоиндукции; - вычисляет энергию магнитного поля катушки. 56 Тема «Электродвигатель и электрогенератор постоянного тока» Цель обучения 10.3.5.4 -исследовать действующую модель электродвигателя и аргументированно объяснять полученные результаты, используя закон Фарадея и правило Ленца Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Применяет правило Ленца при решении задач Задание 1 (i) В стальной сердечник трансформатора, подключенного к напряжению 220 В вносят замкнутый контур с лампочкой. Почему загорается лампочка при этом? (ii) В соленоиды К1 и К2 вдвигают прямой магнит южным полюсом. В соленоидах возникают токи одного направления (по часовой стрелке). Почему же через гальванометры они текут в противоположных направлениях? Дескриптор Обучающийся - объясняет причину возгарания лампочки, применяя закон ЭДС индукции; - объясняет направления тока используя правило Ленца. 57 Тема «Исследование электромагнитной индукции» Цель обучения 10.3.5.4 -исследовать действующую модель электродвигателя и аргументированно объяснять полученные результаты, используя закон Фарадея и правило Ленца Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Критерий оценивания Обучающийся Описывает явления электромагнитной индукции Исследует модель электродвигателя Задание 1 Практическая работа Материал: 1) Две катушки, А и В, с различным числом витков, NA = 1600 витков и NB = 400 витков 2) Железный сердечник для катушек 3) Цифровые мультиметры 4) Стержневые магниты 5) Блок питания и провода 6) Переменный резистор 7) Две одинаковые медные трубки Ход работы 1. Подключите катушку к цифровому мультиметру и установить его в качестве вольтметра. а) Поместите стержневой магнит внутри катушки, как показано на рис. 1. (i) (ii) Каковы показания мультиметра?............................................................. Будет ли равен нулю магнитный поток через площадь катушки? 58 b) На рис. 2 показано перемещение стержневого магнита в катушку и из катушки A. (i) (ii) (iii) (iv) Является ли показание мультиметра нулевым? .......................................................................................................................... Является ли магнитный поток через площадь катушки нулевым или нет? ................................................................................................................ Каким является магнитный поток через катушку, какова разница между этой частью и частью a)? .......................................................................................................................... Какова связь между скоростью движения магнита и показаниями на мультиметре? В каком случае индукционный ток больше? c) В этой части, вы будете исследовать, как магнитные полюса и направление движения влияет на направление индуцированного тока в катушке. Используйте для этого тот же набор оборудования как на рис. 2. (i) Каков смысл "положительных" и "отрицательных" показаний на мультиметре? (ii) Поместите северный полюс магнита перед катушкой. Как изменяются показания мультиметра при перемещении магнита к катушке? …………………………………………………………………………… (iii) Расположите южный полюс магнита перед катушкой. Как изменяются показания мультиметра при перемещении магнита к катушке? ……………………………………………….…………………………… (iv) Поместите северный полюс магнита перед катушкой, как изменяются показания мультиметра при перемещении магнита от катушки? ……………………………………………….… (v) Расположите южный полюс магнита перед катушкой. Как изменяются показания мультиметра при перемещении магнита от катушки? …………………………………………………………………………… 59 d) Теперь подключите катушку B к другому мультиметру (вольтметру), как показано на рис. 3. В этой части, вы будете исследовать, влияет ли число витков на индуцированный ток. Для этого, сравните показания мультиметров, подключенных к катушках А и В, при одних и тех же условиях эксперимента. (i) Объясните, какие экспериментальные условия должны быть одинаковыми, для того, чтобы провести это исследование наиболее точным образом. (ii) Как число витков влияет на ток, индуцированный в катушке? 1. Подключите катушку А к источнику питания, а катушку B к мультиметру. a) Расположите одну катушку над другой, как показано на рис. 4. Замкните ключ, подождите несколько секунд, и разомкните его. Вы можете повторить этот процесс несколько раз. 60 (i) (ii) (iii) Показание на мультиметре нулевое или ненулевое в те моменты, когда размыкают и замыкают переключатель?.............................................. Через несколько секунд после замыкания цепи в катушке A протекает ток, каковы показания мультиметра? Дайте объяснения вашим ответам на вопросы 2. a) i) и 2. a) ii). b) Поместите обе катушки вокруг одного и того же железного сердечника, как показано на рис.5. Поверните переключатель, подождите несколько секунд, и выключите его. Вы можете повторить этот процесс несколько раз. (i) Будет ли наведенный ток в катушке B, меньше, равен или больше, чем в части а)? Какие наблюдения позволяют вам ответить на этот вопрос? (ii) Какова роль железного сердечника? Дескриптор Обучающийся - объясняет явления электромагнитной индукции; - определяет факторы, влияющие на проведение эксперимента; - собирает электрическую цепь; - оценивает выполненную работу. 61 Раздел «Физический практикум» Тема «Обработка результатов измерений» Цель обучения 10.1.1.4 - записывать конечный результат экспериментальных исследовании, исходя из точности измерений физических величин Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Критерий оценивания Обучающийся Выделяет из описания эксперимента необходимые данные Использует выбор обоснованного количества десятичных знаков для измерений в последовательных расчетах Задание 1 Ученик исследует падения деревянного шарика при движении по пластмассовому желобу. Рис. 1 (a) (i) На рисунке 1 отметьте буквой h высоту шарика перед спуском. (ii) Опишите, как ученик обеспечивает падение шарика из одной и той же точки каждый раз. (b) Шарик сначала движется по желобу, а потом летит горизонтально, когда достигает конца желоба. ( Рис.1). (i) Начертите траекторию движения шарика после того, как он скатится с желоба и пока не достигнет пола на Рис. 1 (ii) отметьте расстояние d по горизонтали от конца желоба до точки падения шарика на пол (c) Опишите, как определить место падения шарика на пол. (d) Когда желоб установлен на уровне h =30 см, ученик повторяет эксперимент и измеряет d шесть раз. Ученик получает следующие значения d в см: 62 68.5 64.0 67.0 66.5 65.0 64.5 (d) (i) Вычислите среднее расстояние dср. Запишите свой ответ в определённом количестве значащих цифр. dср = .................................... см Ученик повторяет эксперимент с разными значениями h. Результаты, полученные для h и dср, представлены в таблице: dср/см 14 22 33 45 54 60 h/см 2 5 10 15 20 25 30 В последней строке напишите свое значение из (d) для dср (d) (ii)Опираясь на схему (рис1), объясните почему dср = 0 при h = 0 (d) (iii) Постройте график, где по оси ОУ отложите dcр, а по оси ОХ – h. Нарисуйте линию наилучшего совпадения. (d) (iv) Другой ученик предполагает, что dср прямо пропорционально h. Используя свой график, объясните, верное ли предположение данного ученика. Дескриптор Обучающийся - строит график зависимости по полученным данным; - записывает данные с учетом значащих цифр; 63 - делает выводы, обобщая результаты экспериментальных данных. Тема «Обработка результатов измерений» Цель обучения 10.3.2.3 -исследовать связь между электродвижущей силой и напряжением источника при различных режимах его работы (рабочий режим, холостой ход, короткое замыкание) 10.1.1.4 - записывать конечный результат экспериментальных исследовании, исходя из точности измерений физических величин Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Критерий оценивания Обучающийся Собирает электрическую цепь по предложенной схеме Анализирует электрическую цепь Оценивает выполненную работу Задание 1 На рис. 1 показана схема электрической цепи для данного эксперимента а) Назовите элемент, который показан на рис. 1. символом b) Какова функция ЭДС ε в цепи? c) Напишите формулу, позволяющую найти силу тока в цепи, изображенной на рис.1. d) На основе ответа на предыдущий вопрос, напишите формулу для R и объясните, как вы могли бы измерить ε и r, используя графический метод. Установка Подготовьте приборы и материалы, проверьте, все ли устройства работают. Проведение эксперимента 1. Соберите схему, показанную на рис. 1. Блок питания не включайте. 2. Используя омметр, установите R на 40 Ом. Будьте осторожны, не понижайте сопротивление до 0 Ом, это может повредить блок питания. 3. Установите напряжение на блоке питания приблизительно 2.0 В. 4. Запишите значения сопротивлений R и силы тока в таблицу. 5. Увеличивайте R с шагом 10 Ом до 100 Ом и запишите значения сопротивления R и силы тока в таблицу. Примечание: При использовании омметра для измерения 64 сопротивления, ток в цепи должен быть равен нулю (переключатель должен быть отключен). 6. Рассчитайте 1/I для каждого измерения и запишите эти значения в таблицу. e) Нарисуйте ниже таблицу и используйте эти результаты для части (e). f) Постройте график Используйте свои результаты для построения графика R – на оси ординат и 1/I – на оси абсцисс. g) Определите градиент G (наклон) и точку пересечение графика с осью Y. На графике четко укажите ваши вычисления. Градиент G = .................................. Точка пересечения с осью Y= .............................................................................. Выводы по работе. h) По предыдущим результатам найдите ЭДС и внутреннее сопротивление источника питания. Ответ дайте с соответствующим количеством значащих цифр для данного эксперимента с учетом точности прибора, который вы использовали. Напишите небольшой вывод о проделанной работе. Предложите способы по улучшению данного эксперимента. Дескриптор Обучающийся - использует выбор обоснованного количества десятичных знаков для измерений в последовательных расчетах; - составляет таблицу измерения; - строит график зависимости по полученным данным; - делает вывод. 65 Тема «Определение относительной погрешности при измерении физических величин» Цель обучения 10.1.1.2 - различать систематические и случайные ошибки 10.1.1.3 -определять зависимые, независимые и контролируемые (постоянные) физические величины 10.1.1.4 - записывать конечный результат экспериментальных исследовании, исходя из точности измерений физических величин Уровень мыслительных навыков Знание и понимание Применение Навыки высокого порядка Критерий оценивания Обучающийся Выполняет эксперимент Использует выбор обоснованного количества десятичных знаков для измерений в последовательных расчетах Составляет таблицу измерения Строит график зависимости по полученным данным Определяет зависимые, независимые и контролируемые (постоянные) физические величины Задание Лабораторная работа Цель работы: Освоение метода измерения плотности твердых тел правильной (неправильной) формы по измерениям объема и массы, а также оценки погрешности в измерениях. Апробация элементов теории погрешностей. Приборы и материалы: исследуемые тела, мензурка, рычажные весы, нитки. Экспериментальная установка: Задания: 1. Определите НЕЗАВИСИМЫЕ переменные: 2. Определите ЗАВИСИМЫЕ переменные: 3. Определите КОНТРОЛИРУЕМЫЕ переменные: Ход работы Представление данных 66 1. Таблица. Заполните таблицу ниже согласно предложенным критериям, добавляя необходимые столбцы. a) Запись в заголовке таблицы физических величин с соответствующими единицами измерения и с учетом погрешности измеренных величин. b) Измерения произведены не менее 3 раз. c) Правильно записана степень точности величин. d) Представлена колонка с погрешностью (абсолютной и относительной). № m, кг V, м3 ρ, кг/м3 ε, % Δρ, кг/м3 2. Обработка данных: (Показать полные расчеты с учетом погрешности) математические вычисления без ошибок с учетом погрешностей в вычислениях допущены ошибки, не влияющие на конечный результат в вычислениях допущены ошибки, не влияющие на конечный результат, но допущены ошибки при расчетах погрешностей математические вычисления без ошибок, без расчета погрешности математические вычисления с ошибкой, без расчета погрешности Примечание: Погрешность в этой работе можно рассчитать по формуле. 𝜀 = (∆𝑚 + ∆𝑽) ∙ 𝟏𝟎𝟎%. По 𝑚 𝑽 своему усмотрению вы можете использовать и другие способы вычисления погрешности. Графическое представление результатов Перед выполнением этого пункта исследования внимательно прочитайте главы «Графический метод представления результатов опыта» и «Определение градиента прямолинейного графика». Постройте графики зависимости массы тела от его объема. Придерживайтесь следующих критериев. a) Оси координат обозначены соответствующими величинами и их единицами измерений. b) Масштаб графика соответствует полученным результатам. c) Линия графика занимает не менее четверти координатной плоскости. d) Все точки построены правильно, согласно масштаба. e) Линия графика проведена в соответствии со средним значением величин. f) Определен наклон графика. Выводы: Примечание: При подведении итогов в работе, необходимо приводить ответ с учетом погрешности, например можно сравнить алгебраические вычисления с результатом анализа графика (например, с наклоном графика). Ваши рекомендации по улучшению эксперимента: Примечание: в этом пункте вы предлагаете не менее двух действий, которые смогли бы улучшить именно вашу работу Дескриптор Обучающийся - использует выбор обоснованного количества десятичных знаков для измерений в последовательных расчетах; - составляет таблицу измерения; - строит график зависимости по полученным данным; - определяет погрешность результата; - делает выводы. 67
