27 марта 2018 г на базе ресурсного центра прошел практикум для учителей физики "Решение тестовых задач"

Тема: Особенности решения задач из раздела «Магнитное поле.   

           Электромагнитная индукция»

      

Вопросы для обсуждения.

1.Рассмотреть методические подходы в вопросах коррекции и предупрежде-

   ния типичных ошибок при решении физических задач.

2.Примеры решения задач  по теме «Магнитное поле. Электромагнитная ин-

   дукция» .  



   

Из года в год задания по электростатике остаются сложными для учащихся.

Особые затруднения для учащихся представляют задачи, содержащие конденсатор, включенный в электрическую цепь. Рассмотрим задачи такого типа, которые встречались на ЦТ в различные годы.

Централизованное тестирование по физике 2015 г., задание В9

Электрическая цепь состоит из источника постоянного тока, конденсатора   емкостью С = 6,0 мкФ и двух  резисторов, сопротивления которых   R₁ = R₂ = 5,0 Ом (см. рис). Если внутреннее сопротивление источника тока    r = 2,0 Ом, а заряд конденсатора q = 180 мкКл, то ЭДС источника тока  равна  … В.

Решение:

Конденсатор, включенный в данную цепь, не влияет на силу тока в цепи т.к. в этом месте цепь разорвана, напряжение на конденсаторе С будет таким же, как и напряжение на резисторе R₁, потому что конденсатор С включен в цепь параллельно резистору R₁.Резисторы R₁ и R₂   включены в сеть последовательно. Силу тока найдем по закону Ома для полной цепи

где, R = R₁ + R₂ = 5,0 Ом + 5,0 Ом = 10,0 Ом.

Найдем напряжение на конденсаторе С   U₂ =  = 180 10^-6 Кл/6,0 ^-6 Ф = 30 В

Зная напряжение на конденсаторе и сопротивление резистора R₁, определим силу тока в цепи, он будет тот же, что и ток, протекающий через первый резистор

I = I₁ = I₂ = U₂ / R₂ = 30 B / 5, 0 Ом = 6, 0 А

Выразим из закона Ома ЭДС источника тока

 = I ( R + r ) = 6,0 А (10,0 Ом + 2,0 Ом ) = 72 В

Ответ: 72 В.

С данным заданием справилось 10,16% учащихся.     

 Задачи по разделу «Электродинамика» разнообразны. Серьезное затруднение у большинства тестируемых на ЦТ текущего года вызвала комбинированная задача В12, требующая применения знаний из других разделов курса физики. Для выполнения данного задания требовалось не только знание формул, но и владение теоретическим программным материалом и оперирование им в частично незнакомой ситуации, понимания механизмом физических процессов. Многие задачи этой темы решаются быстро, если правильно применить закон сохранения энергии, а также определить, совершает ли источник тока работу после размыкания ключа, так как от этого зависит правильность последовательной записи закона сохранения энергии, соответственно, правильность всего решения задачи. Учащимся необходимо было обратить внимание на то, что после размыкания ключа источник тока не отключается. Следовательно, при переходе из одного энергетического состояния в другое источник тока совершает работу.

                             Централизованное тестирование

Задание В12 2017 год

В электрической цепи, схема которой представлена на рисунке, емкости конденсаторов С₁ = 150 мкФ, С₂ = 50 мкФ, ЭДС источника тока    = 75,0 В. Сопротивление резистора R₂ в два раза больше, чем сопротивление резистора R₁, то есть R₂ = 2R₁. В начальный момент времени ключ К  замкнут и через резисторы протекает постоянный ток. Если внутреннее сопротивление пренебрежительно мало, то после размыкания ключа К в резисторе R₂ выделится количество теплоты Q₂ равное … мДж

Решение:

Для решения этой задачи используем закон сохранения энергии. По цепи через оба резистора течет ток. Конденсаторы на это никак не влияют.     Таким образом, с точки зрения тока, цепь представляет собой два последовательно соединенных резистора.

Сложной для многих тестируемых оказалась задача В9, предложенная на ЦТ в 2012 году, с ней справилось только 3,6% учащихся.

Аккумулятор, ЭДС которого  = 1,6 В и внутреннее сопротивление   r = 0,1 Ом, замкнут нихромовым (с =0,46  ) проводником массой m = 31,3 г. Если на нагревание проводника расходуется  = 75 % выделяемой в проводнике энергии, то максимально возможное изменение температуры ∆T_max проводника за промежуток времени ∆t = 1,0 мин равно … К.

Решение:

При решении данной задачи основные трудности возникают из-за того, что нужно определить максимальное значение температуры проводника. Следовательно, наряду со знанием теоретического материала, необходимо обладать навыками аналитического мышления, умениями анализировать полученный результат. Авторы этого задания предлагают использовать неравенство Коши (среднее арифметическое двух чисел больше либо равно среднему геометрическому). Я вам хочу предложить другой подход при решении данной задачи, он может быть спорным, но более понятен для наших учеников.

Определим количество теплоты, необходимое для нагревания проводника находим по закону Джоуля – Ленца:

Q = I²R∆t.

Исходя из условия задачи, на нагревание проводника расходуется 75% этой энергии.

Максимальное значение температуры будет зависеть от значения сопротивления проводника R, максимальное количество теплоты выделится  на проводнике в том случае, когда его сопротивление будет равно сопротивлению источника тока (R = r). С учетом этого, получим следующую формулу:

∆T_max = 20 К.

Для определения максимальной температуры можно было использовать неравенство Коши (среднее арифметическое двух чисел больше либо равно их среднему геометрическому), но для учеников более понятным будет именно такой подход к решению данной задачи.

Ответ: 20 К