Эксперименты на ЕГЭ по физике: задания 19 и 20

Задание 19 проверяет умение работать с измерительными приборами, вычислять погрешность и правильно записывать ответ. Оно считается несложным и даёт 1 первичный балл.

Задание бывает двух типов:

1. Текстовая задача, в которой нужно провести измерения с учётом погрешности.
2. Задача с измерительным прибором.

Цена деления

Цена деления — это значение измеряемой величины, которое соответствует одному делению шкалы.

Возьмём для примера простую линейку:

Берём значения 0 и 1. Между ними помещается 10 «дырок». Значит:

Погрешность

Алгоритм решения

Рассмотрим алгоритм на примере реальной задачи.

При помощи вольтметра измеряется напряжение в некоторой электрической цепи. Вольтметр изображён на рисунке. Чему равно напряжение в цепи, если погрешность прямого измерения напряжения составляет цену деления вольтметра? Ответ приведите в вольтах.

Алгоритм решения задачи с прибором (4 шага):

1. Определим цену деления:

2. Определим показания прибора. От минимальной обозначенной шкалы (1 В) шагаем до стрелки. Одна «дырка» — это цена деления (0,2 В). До стрелки две «дырки» → получаем 1,4 В.

3. Определим погрешности. По условию погрешность прямого измерения напряжения составляет цену деления вольтметра → погрешность равна 0,2 В.

4. Записываем ответ. В бланке строчка выглядит так: «Ответ: ( _ ± _ ) В». Если записать ответ таким образом, ты потеряешь балл:

Значение и погрешность записываются слитно без пробела и без знака ±.

В нашем случае: $1{,}4 \pm 0{,}2$ В.

Подводные камни

1. Знаки после запятой.

Правило: количество знаков после запятой и у показания, и у погрешности должно быть одинаковым.

Пройдя по алгоритму, который мы рассмотрели выше, получим ответ $0{,}2 \pm 0{,}02$.

Если ты запишешь ответ в бланк так, то получишь ноль баллов:

Нюанс в том, что у показания одно число после запятой, а у погрешности — два. Исправляем: $0{,}20 \pm 0{,}02$.

Верная форма записи ответа:

2. Значение погрешности.

Иногда погрешность равна половине цены деления. Поэтому внимательно читай условие и не бери цену деления автоматически.

3. Цифры с разной стороны (особенность шкалы).

Эта задача оказалась особенно коварной: многие не заметили ноль справа от шкалы и записали в ответе 1,6 вместо 16. Запомни эту особенность и всегда проверяй подписи на шкале.

4. Абсолютная погрешность дана в условии.

Погрешность не всегда нужно вычислять по цене деления. Иногда её уже дают в условии, например 0,3 мА. В таком случае остаётся только правильно записать показания прибора и указанную погрешность.

5. Несколько шкал.

Если привыкнуть к самым распространённым заданиям с одной шкалой измерения, то такие задачи могут сбить с толку:

На первый взгляд задача может показаться странной: и сверху, и снизу есть шкала измерений. Как понять, какую использовать? Достаточно внимательно посмотреть на сам прибор. Один вывод всегда подключён к нулю, а вот положение второго вывода — ключевой момент. Именно он показывает, по какой шкале нужно считывать значение.

Если бы он подходил к $3\text{V}$, то измерение бы шло от 0 до 3 (то есть по нижней шкале):

Но в нашем случае он подходит к $6\text{V}$, поэтому измерение идёт от 0 до 6 (по верхней шкале):

Дальше действуем по тому же алгоритму, что и в предыдущих задачах, и получаем ответ. Теперь ты умеешь решать самую простую, но при этом самую коварную задачу.

Текстовые задачи

Текстовые задачи обычно решаются в одно действие. Чаще всего здесь даже не нужны формулы — достаточно здравого смысла. Обычно требуется разделить величину на количество.

Главное правило: погрешность делится и умножается так же, как и обычное число.

Решение

$200 \text{ гаек} = 60 \pm 10$ г

$1 \text{ гайка} = \frac{60 \pm 10}{200} = \frac{60}{200} \pm \frac{10 \text{ г}}{200} = 0{,}3 \pm 0{,}05 \text{ г}$

Выравниваем количество знаков после запятой: $0{,}30 \pm 0{,}05$ г.

Ответ: $0{,}30 0{,}05$.

Задание 20 проверяет умение проводить эксперимент. За него можно получить 1 первичный балл.

Обычно встречаются два типа задач:

1. Даны разные экспериментальные наборы, и нужно выбрать два из них для проведения конкретного эксперимента.
2. Нужно самостоятельно подобрать оборудование для проведения эксперимента.

Тип 1. Выбор пары для эксперимента

При решении этого типа задач можно пользоваться простым алгоритмом:

1. Прочитай условие и найди, от какой величины нужно найти зависимость. В нашем примере её нужно найти от температуры газа.
2. Выбери наборы (в данном случае сосуды), у которых эта величина разная, а все остальные — одинаковые. В нашем случае нужны сосуды с разной температурой, но с одинаковыми давлением и массой газа.
3. В ответе запиши номера выбранных наборов. В нашем примере это 15 или 51.

Тип 2. Выбор приборов для эксперимента

В этом типе задач в условии описывают эксперимент, в котором нужно вычислить конкретную величину, и дают список оборудования. Твоя задача — выбрать два прибора, которые понадобятся для эксперимента.

Алгоритм решения:

1. Найди в условии величину, которую нужно вычислить. В нашем примере это плотность.

2. Запиши формулу для вычисления этой величины. В нашем случае:

3. Найди в списке приборы для измерения каждой величины из формулы. В нашем примере массу $m$ измеряют электронными весами, а объём $V$ — мензуркой.

4. Запиши в ответе номера нужных приборов. В нашем примере это 14 или 41.

Теперь ты знаешь все нюансы задания 19 ЕГЭ по физике: умеешь определять показания и погрешности даже у самых необычных приборов и правильно записывать ответ в бланк. Кроме того, ты знаешь алгоритм решения любых задач № 20 и умеешь применять их на практике. Теперь эти задания не вызовут у тебя сложностей и не отнимут лишние баллы.