Доклад: «Организация и проведение Муниципальной Экспериментальной олимпиады по физике в городе Фрязино» 12 апреля 2017 года на базе МОУ СОШ №3 с УИОП, г.Фрязино Региональный этап предметной недели по физике
методическая разработка по физике (8, 9 класс) на тему

Доклад Пещеркиной Валентины Валентиновны, учителя МОУ СОШ №4 г.Фрязино.

Из опыта организации и проведения экспериментальной олимпиады по физике.

1. Введение.

Физика – наука экспериментальная. Задачу называют экспериментальной, если для ее решения необходимо использовать измерения. Значение экспериментальных задач трудно переоценить. Прежде всего, они развивают творческие способности учащихся, логическое мышление, учат анализировать, заставляют напряжённо думать, привлекая имеющиеся в запасе теоретические знания и практические навыки.

Экспериментальные задачи помогают учащимся осмысливать физическое явление, определять и измерять физические величины различными способами, оценивать погрешности измерений.

На школьных экспериментальных олимпиадах желательно использовать простое оборудование. Академик П.Л. Капица подчеркивал, что чем более простыми средствами выполняется эксперимент, тем он более ценен для учащихся. Предложенное задание должно предполагать несколько способов его выполнения. Ученик должен провести анализ каждого, оценить точность получающихся результатов и выбрать оптимальный. Особую ценность представляют задания, которые в определенной своей части посильны каждому ученику и в то же время содержат элементы, которые доступны лишь немногим, например самым наблюдательным. Именно такие задания следует предлагать на городских  олимпиадах по экспериментальной физике.

II. Основная часть.

2.1 Организация экспериментальной олимпиады по физике в городе.

Учителя нашего города ежегодно в октябре проводят городскую экспериментальную олимпиаду по физике среди параллелей 8-11 классов. Учителя объединяются в  группы и на базе конкретной школы проводят олимпиаду для одной параллели. На городскую экспериментальную олимпиаду приглашаются призёры и победители прошлогодней Всероссийской олимпиады по физике Муниципального и Регионального уровней.

В 2015 году на базе МОУ СОШ №4 проходила Городская экспериментальная олимпиада по физике для учащихся 9-х классов. Присутствовало 16 человек из различных школ города. Для каждого учащегося было подготовлено изолированное рабочее место с целью исключения обмена информацией.

2. Образцы олимпиадных заданий. 

Учащимся было предложено 2 задания:

Задание №1. Определить массу и плотность брусков с учётом погрешности измерений.

Кратко изложить метод, представить измерения, расчёты. На основе полученных результатов сделать вывод о предполагаемых веществах брусков.

Оборудование: 1) 3 бруска одинакового объёма из различных материалов: 2) линейка с мм-делениями длиной 30 см известной массы (измеренная с точностью до 0,1 г); 3) карандаш.

Задание №2. Определить удельное сопротивление проводника с учётом погрешностей измерения.

Оборудование: источник постоянного тока, реостат, проволочный резистор (удельное сопротивление которого предстоит измерить), ключ, амперметр, вольтметр, линейка с мм-делениями, провода, нитки.

Можно пользоваться калькулятором! Телефоном пользоваться нельзя!

2.3 Критерии оценивания олимпиадных работ.

Оценивание работ проводилась по следующим критериям:

Задание №1.

1. Представлен рисунок экспериментальной установки с верной расстановкой сил или метод измерения описан словами. -2 балла
2. Правильно записано правило моментов (условие равновесия линейки-рычага). -2 балла
3. Получены верные значения массы в пределах погрешности измерений для 3 брусков. -3 балла
4. Правильно измерены линейные размеры бруска в пределах погрешности измерений. -1 балл
5. Правильно вычислен объём бруска. -1 балл
6. Представлена верная формула для вычисления массы тела через объём и плотность. -1 балл
7. Получены  значения плотности веществ, из которых изготовлены  бруски. -3 балла
8. Представлена формула для расчёта относительной погрешности измерения массы. -1 балл - бонус
9. Представлена формула для расчёта относительной погрешности измерения объёма. -1 балл - бонус
10. Представлена формула для расчёта относительной погрешности измерения плотности. -1 балл – бонус
11. Представлены вычисления абсолютной погрешности измерения плотности. -1 балл
12.  Указан диапазон значений плотности вещества для каждого бруска. - 3 балла

Альтернативные варианты выполнения работы рассматривались в обязательном порядке.

Итого: 20 баллов.

Задание №2.

1. Получен допуск к выполнению эксперимента - правильно собрана электрическая цепь (проверена учителем).
2. Представлена правильная схема. -1 балл
3. Измерена сила тока с указанием единиц измерения. -1 балл
4. Измерено напряжение на резисторе с указанием единиц измерения. -1 балл
5. Представлен закон Ома для участка цепи. – 1 балл
6. Правильно вычислено сопротивление резистора. – 1 балл
7. Представлена формула для расчёта удельного сопротивления. -1 балл
8. Представлена и верно использована формула для расчёта площади круга. -1 балл
9. Правильно рассчитана площадь сечения провода. – 1балл
10.  Правильно измерена длина проволоки. -2 балла
11.  Получено верное значение удельного сопротивления. – 1 балл
12.  Представлена формула для расчёта относительной погрешности измерения удельного сопротивления. -1 балл
13. Представлены вычисления абсолютной погрешности измерения удельного сопротивления. -1 балл
14. Указан диапазон значений удельного сопротивления. – 1балл

Итого: 14 баллов

2.4 Примечание к решению Задания №1.

Определим положение центра тяжести линейки, перемещая её перпендикулярно краю стола до состояния, при котором начинается вращение линейки относительно оси, проходящей через точку соприкосновения линейки и стола и перпендикулярной поверхности стола. Чаще всего для 30-сантиметровой линейки центр тяжести приходится на отметку 15 см, здесь приложена сила тяжести, действующая на линейку.

Для выполнения задания №1 поставим брусок перпендикулярно линейке на её край так, чтобы центр бруска проецировался в отметку « 0 см» на линейке, и будем перемещать линейку перпендикулярно краю стола до тех пор, пока противоположный  край линейки не начнёт отрываться от стола, то есть до начала вращения. Отметим координату оси вращения. Измерим длины плеч силы тяжести, действующей на брусок и на линейку.

Запишем условие равновесия «линейки – рычага».

Mл× g×Lл = Mбр × g×Lбр

Отсюда выразим массу бруска и рассчитаем значение.

2.5 Возможный вариант решения Задания №2.

 1) Получен допуск к выполнению эксперимента - правильно собрана электрическая цепь.

2) Представлена правильная схема. На которой цифрами обозначены следующие элементы схемы: 1- источник постоянного тока; 2 – вольтметр; 3 – амперметр; 4 -  резистор.

3) Измерена сила тока с указанием единиц измерения: I = 0,2 А.

4) Измерено напряжение на резисторе с указанием единиц измерения: U = 1,7 В.

5) Представлен закон Ома для участка цепи: I = U / R

6) Правильно вычислено сопротивление резистора: R = U / I =1,7В/0,2А=8,5 Ом

7) R = ρ ×L / S

    Представлена формула для расчёта удельного сопротивления: ρ = R× S / L

8) Представлена и верно использована формула для расчёта площади круга: S = π d2/4

9) При диаметре провода d= 0,25×10-3 м правильно рассчитана площадь сечения провода: S = 3,14×(0,252×10-6) / 4 = 4.9×10-8 м2

10) Правильно измерена длина проволоки. Число витков N=14. Длина 1 витка равна 28 мм с погрешностью до 2 мм. Длина проволоки  L=14×0,028= 0,392 м.

11) Получено верное значение удельного сопротивления:

ρ = R× S / L=8,5 Ом×4.9×10-8 м2  / 0,392 м = 1.1×10-6 Ом×м.

12) Представлена формула для расчёта относительной погрешности измерения удельного сопротивления. Абсолютную погрешность измерения считаем равной половине цены деления прибора: ε = ΔU/U+ ΔI/I + ΔL/L = 0,05В/1,7В + 0,01А/0,2А + 28 мм/392 мм = 0,030 + 0,050 + 0,007=0,087= 0,09 = 9%

13. Представлены вычисления абсолютной погрешности измерения удельного сопротивления: Δ ρ = ε× ρ = 0,09 × 1,06×10-6 Ом×м = 0,1×10-6 Ом×м.

14) Указан диапазон значений удельного сопротивления:  (ρ - Δ ρ)  <  ρуд . < (ρ + Δ ρ )

1.0 ×10-6 Ом×м <  ρуд . < 1.2 ×10-6 Ом×м

2.6 Представление результатов выступления участников олимпиады в соответствии с критериями.

Согласно представленным критериям результаты выступления участников олимпиады распределились следующим образом.

При оценке выполнения экспериментальных заданий принимались во внимание теоретическое обоснование работы, выбор метода ее выполнения, процесс проведения измерений, оценка погрешностей и обсуждение полученных результатов. Учитывалось  качество оформления отчета о проделанной работе и соблюдение правил техники безопасности.

III. Вывод.

Автор считает проведение городских экспериментальных олимпиад по физике важной составляющей в системе реализации внеурочной деятельности