Как подготовиться к экспериментальному заданию ОГЭ, если под рукой нет приборов? Используем виртуальные лаборатории Московской Электронной Школы!
Здравствуйте, друзья! Экспериментальное задание ОГЭ часто вызывает трудности, поскольку не у всех школьников есть возможность постоянно работать с оборудованием. С учетом многочисленных дистантов, заболеваний, семейных обучений может так случиться, что школьник знает о работе приборов только из учебника. Я много пишу в своих статьях о "физике на кухне", но в данном случае кухня нам не поможет.
Конечно, полностью заменить реальную работу с приборами нельзя ничем, но немного сгладить ситуацию и дать возможность поэкспериментировать могут виртуальные лаборатории Московской Электронной Школы (МЭШ). Это лучше, чем просто сидеть и уныло смотреть в учебник - в виртуальных лабораториях МЭШ действительно интересно поделать разные опыты, и они во многом приближены к реальности. Это как компьютерная игра, только полезная.
Начало работы
Работа с виртуальной лабораторией МЭШ начинается с авторизации в "Библиотеке МЭШ" под своим аккаунтом (ученика, учителя или родителя). Если нет аккаунта, можно зарегистрироваться, или войти под аккаунтом Госуслуг, это доступно не только для москвичей.
В открывшемся окне среди видов материалов нужно выбрать "Ещё" и "Лаборатории"
Откроется окно со списком виртуальных лабораторий. В нём лаборатории по физике, математике, информатике, технологии, их много, и постоянно добавляются новые. По физике есть такие лаборатории:
- Механика: грузики, пружины, штативы, наклонные плоскости, секундомеры;
- Молекулярная физика и термодинамика: калориметры, жидкости, спиртовки, пробирки;
- Электродинамика: провода, вольтметры, амперметры, резисторы, , катушки и конденсаторы;
- Электромагнитное поле. Фарадей: магниты, соленоиды, рамки, электрофорная машина;
- Оптика: линзы, зеркала, лампочки, лазеры, щели, дифракционные решетки.
Щёлкаем на понравившуюся лабораторию, дожидаемся, пока она загрузится, и вперед - к экспериментам!
Пример решения экспериментальной задачи ОГЭ. Электричество.
Задачи ОГЭ можно взять из открытого банка задач. В каталоге есть отдельно список экспериментальных задач, для примера подобрала такую задачку:
Для решения этой задачи подойдет лаборатория "Электродинамика" . Вот как она выглядит изнутри:
На рабочий стол можно добавить оборудование из левой панели, соединить проводами, которые находятся внизу. Если что-то надо удалить, то этот элемент тащим в одну из "корзин" - левый или правый верхний угол рабочего стола. Интерфейс интуитивно понятен, можно приближать-удалять, смотреть с разных сторон, сохранять свой рабочий стол для дальнейшего использования.
Сборка схемы
Соберём схему, которая нам дана по условию задачи - источник тока, сопротивление, реостат, ключ, амперметр, вольтметр.
Вот какая схема у меня получилась. Я использовала провода разных цветов, чтобы было лучше видно параллельное подключение вольтметра.
Параметры приборов, выставляемых на рабочий стол, можно менять, если нажать на "шестерёнку" рядом с прибором. Например, можно выставить нужное сопротивление, выбрать шкалу вольтметра. Чтобы поменять прибор, надо удалить старый, поменять параметр и поставить новый. При удалении прибора автоматически "отцепляются" все провода, а при постановке нового надо присоединять провода заново.
Не при всяких сопротивлениях схема будет работать. Если выставить слишком большое сопротивление, приборы покажут по нулям, а если очень малое - прибор зашкалит и высветится предупреждение "прибор вышел из строя". Задача школьника при подготовке - прикинуть, подобрать нужные сопротивления. Конечно, на ОГЭ дадут готовый набор, но для подготовки такое самостоятельное творчество даже полезнее.
На моей схеме сопротивление резистора составляет 10 Ом, максимальное сопротивление реостата 50 Ом. Напряжение источника я выставила 11,1 В (произвольно). При таких параметрах нужное значение тока 0,3 А достигается при положении ползунка реостата где-то посередине, что хорошо для эксперимента.
Проведение измерений
Итак, выполняем работу. Тащим ползунок реостата, чтобы амперметр показал 0,3 А. Тут отдельная задача - разобраться в показаниях шкалы амперметра. Чтобы лучше видеть, ракурс можно приблизить и разглядеть детали.
Рассчитаем цену деления амперметра и вольтметра. Цена деления амперметра составляет 0,5/10 = 0,05 А. Цена деления вольтметра 2/10 = 0,2 В. Так получилось, что заданная в задаче погрешность как раз совпала с ценой деления нашего вольтметра, нам повезло. Но даже если бы не повезло, мы бы не расстроились и легко записали показания вольтметра:
При считывании показаний важно помнить, что если стрелочка лежит между делениями, то все равно надо писать показания ближайшего деления. Если у меня цена деления 0,2, то я не могу написать 3,1. Даже если мне кажется, что стрелочка ровно посередине, я должна определиться и округлить, иначе это будет засчитано как неправильное измерение.
Эксперимент проведен, теперь остались расчёты и оформление.
Расчёты и оформление
В условии задания четко сказано, что нужно нарисовать схему установки, записать формулу расчёта работы, записать результаты эксперимента и провести вычисления. Вот пример оформления:
Оформление может быть разным, главное, чтобы в нём присутствовали все необходимые пункты. При правильном проведении измерений и записи результатов школьник может рассчитывать на 4 балла.
Оценим погрешность измерения работы электрического тока по данным эксперимента:
Школьникам не обязательно оценивать погрешность работы, такого требования в задании нет. Но интересно же посчитать, насколько точен наш эксперимент!
На ОГЭ будут варьироваться значения ЭДС и сопротивлений, и для каждого варианта проверяющий будет знать, насколько правильно рассчитана работа, попадают ли указанные школьником значения напряжения и работы в интервал, заданный погрешностью измерений.
Дополнительные фишки
Виртуальные лаборатории мне ещё нравятся тем, что в них можно безболезненно ломать приборы и пробовать всё то, что на школьной лабораторной и ОГЭ строго запрещено. Например, подключить амперметр параллельно, а вольтметр - последовательно. В школе за такое поставят двойку, а на ОГЭ технический специалист отберёт приборы, и шанса получить баллы за это задание уже не будет. А в виртуальной лаборатории - пожалуйста!
Вот одна из возможностей неправильного подключения. Вольтметр показывает напряжение на источнике, а амперметр ничего не показывает и на реостат не реагирует. Вольтметр обладает намного большим сопротивлением, чем остальные приборы, и действует как разрыв цепи.
Теперь попробуем другую возможность - подключим вольтметр непосредственно к резистору, что тоже неправильно. Теперь амперметр реагирует на реостат, но вольтметр ничего не показывает, так как через резистор ток не течёт, весь ток течёт через амперметр. Если взять другое напряжение, то амперметр и зашкалить может.
Мне очень понравилась работа в виртуальных лабораториях. Всем школьникам рекомендую учиться экспериментировать в такой безопасной среде, а учителям - рассказать своим школьникам об этих возможностях.
На этом заканчиваю статью. Спасибо, что дочитали до конца! О работе в виртуальных лабораториях будут ещё статьи и видео. Буду рада лайкам и новым подписчикам!