Предметные олимпиады. 7-11 классы. Физика. Программа для установки через Интернет

Введение

введение

Одним из основных в оценке деятельности образовательной организации является показатель динамики образовательных достижений. На основе выявления характера динамики образовательных достижений обучающихся можно оценивать эффективность учебного процесса, работы учителя или образовательной организации, системы образования в целом.

Одним из наиболее адекватных инструментов оценки динамики образовательных достижений служит портфель достижений ученика. Портфель достижений может быть отнесен к разряду аутентичных индивидуальных оценок, ориентированных на демонстрацию динамики образовательных достижений в широком образовательном контексте.

Наряду с детскими работами, систематизированными материалами наблюдений в портфель достижений ученика рекомендуется включать материалы, характеризующие достижения обучающихся в рамках внеучебной (школьной и внешкольной) и досуговой деятельности – результаты участия в олимпиадах, конкурсах, смотрах и др. Основное требование, предъявляемое к этим материалам, – отражение в них степени достижения планируемых результатов освоения Примерной образовательной программы начального общего образования*.

В пособии представлены олимпиадные задания с ответами по физике для обучающихся 7–11 классов. Авторы дают несколько вариантов заданий. Творчески работающий учитель может варьировать содержательную часть, самостоятельно формируя, изменяя блоки заданий, ведя подготовку обучающихся поступательно, давая возможность всем желающим попробовать свои силы в выполнении олимпиадных заданий. Общий объем заданий олимпиады подобран таким образом, чтобы выявить детей с высоким интеллектуальным потенциалом, обладающих нестандартным мышлением и способных к рождению новых идей. Время выполнения заданий не регламентируется, что позволяет быть успешными также детям, которые в силу своих индивидуальных особенностей работают в медленном темпе.

В ходе проверки выполненных заданий проводится статистический анализ, позволяющий определить их сложность. С одной стороны, это дает возможность объективизировать систему оценивания. С другой стороны, статистический анализ выполнения детьми тех или иных заданий позволяет судить об эффективности школьного образования в формировании способности использовать предметные знания при решении учебно-познавательных и учебно-практических задач с привлечением средств, релевантных содержанию учебного предмета (использование знаково-символических средств; моделирование; сравнение, группировка и классификация объектов; действия анализа, синтеза, сравнения и обобщения; установление связей и аналогий; поиск, преобразование, представление и интерпретация информации, рассуждения)**.

Предназначено учителям физики для подготовки обучающихся к олимпиадам, может быть использовано в качестве дополнительного материала в урочной и внеклассной работе; рекомендовано родителям для занятий с детьми по развитию интеллектуальных, творческих способностей, расширению кругозора.

Вариант 2

Вариант 2

Задание 1. Некоторая схема содержит источники постоянного тока, сопротивления и идеальные диоды. На рисунке приведен график зависимости показаний амперметра от напряжения, приложенного к точкам А и В. Нарисуйте возможную схему «черного ящика».

Задание 2. В П-образной теплоизолированной и запаянной трубке малого поперечного сечения S с длинами колен l в горизонтальном колене находится жидкость плотностью ρ и теплоемкостью С. В вертикальных коленах содержится ν молей гелия под давлением р0. При слабом толчке столбик жидкости сместился (см. рис.). Определите это смещение х к моменту установления термодинамического равновесия. Учтите, что площадь поперечного сечения мала для разделения жидкости и проникновения молекул гелия.

Задание 3. Сила сопротивления, действующая на купол парашюта круглой формы, определяется экспериментальной формулой:

F = 2,83rnrkuf

где: r – радиус купола, u – скорость спуска, r – плотность воздуха, n, k, f – некоторые постоянные. Оцените, при каком радиусе купола прыжок с парашютом можно считать безопасным. Для тренированного десантника безопасной является скорость приземления около 8 м/с. Ветер в расчет не принимать. Массу десантника вместе с экипировкой принять равной 95 кг. Принять температуру t = –13 °С и давление р = 105 Па.

Задание 4. На гладкой горизонтальной поверхности находится грузик, прикрепленный двумя одинаковыми пружинами к стенкам (см. рис.). Когда грузик находится в положении равновесия, пружины имеют одинаковое растяжение d. Введем систему координат Oxy. Траектория грузика, совершающего малые колебания, изображена на рисунке. Определите d, если длина пружин в нерастянутом состоянии равна а.

Задание 5. Одна из разновидностей так называемой планетарной передачи состоит из центральной (солнечной) шестерни (С), нескольких планетарных шестерен (П), оси которых соединены жесткой рамой – водилом (В) и кольцевой шестерни (К), имеющей внутреннее зацепление с планетарными. Пусть радиусы солнечной и планетарных шестерен равны, и солнечная шестерня приводится во вращение с угловой скоростью ω. С какой угловой скоростью будет вращаться кольцевая шестерня, если водило зафиксировано? С какой угловой скоростью будет вращаться водило, если кольцевая шестерня зафиксирована? С какой угловой скоростью в последнем случае будет вращаться планетарная шестерня?

Задание 6. В холодильник через стенки проникает каждый час количество теплоты 7,6 кДж. Температура внутри холодильника +5 °С, а в комнате +20 °С. Какую минимальную мощность должен потреблять холодильник от сети?

Задание 7. В цепи, схема которой показана на рисунке, ЭДС батареи 100 В, ее внутреннее сопротивление 100 Ом, емкость конденсатора 200 мкФ, сопротивление нагревателя 10 Ом. Ключ К переключается между контактами а и б 10 раз в одну секунду. Когда ключ находится в положении а, конденсатор полностью заряжается, а при ее переброске в положение б

Олимпиадные задания

Олимпиадные задания

Задание 1. На перекрестках улиц некоторых городов России еще сохранились электронные устройства, автоматически рассчитывающие и показывающие на электронном табло скорость, которой должен придерживаться водитель автомобиля, чтобы подъехать к следующему светофору на зеленый свет. Обычно показания табло меняются в такой последовательности: 40, 45, 50 км/ч. Как, стоя у перекрестка и наблюдая за показаниями табло, определить расстояние до следующего светофора с помощью только часов?

Задание 2. Часто в письменных ответах школьников встречаются высказывания, которые являются неточными (неполными, являющимися частным случаем более общей ситуации) или ошибочными. Ниже приведен ряд выдержек из работ учеников.

Разделите приведенные выдержки из работ школьников на две группы – ошибочные и неточные.

Опровергните ошибочные и уточните неполные ответы для каждой выдержки. Поясните, в чем состоит ее ошибочность или неточность с точки зрения физических законов, закономерностей, истории физики.

Работа 1. …Первые теории об атомарном строении материи появились в XIX веке…

Работа 2. …Существуют Северный и Южный полюса Земли…

Работа 3. …Земля представляет собой шар…

Работа 4. …Воздух ничего не весит…

Работа 5. …1 марта начинается весна…

Задание 3. Единицы многих физических величин, например длины, времени, массы, первоначально возникли из потребностей обыденной жизни. Для них в разные времена разными народами использовались различные единицы измерения. Иногда при выборе использовались размеры тела человека. Единица длины, называемая локоть, использовалась в Древнем Египте, Вавилоне, Англии, России. При этом названия единиц величин у разных народов были разными. В 1960 г. ученые разработали Международную систему единиц СИ, которая принята многими странами, включая Россию: длину измеряют в метрах, время в секундах, а массу в килограммах. Внесистемные единицы (не входящие в систему СИ) не являются общепринятыми, но их можно «пересчитать» в уже ставшую более привычной Международную систему единиц. Например, в Англии ярд составляет 91,4 см; фунт содержит 0,454 кг; в одном футе 12 дюймов, а каждый дюйм составляет 25,4 мм. В России ранее использовались такие единицы измерения, как пуд, который составляет 16,4 кг; сажень, которая включает три аршина или 2,1336 м. Используя эти данные, определите величину плотности золота с использованием старорусских единиц измерения, если при использовании английских внесистемных единиц плотность золота составляет 0,7 фунтов на дюйм в кубе.

Задание 4. Пресная вода – природный ресурс. Когда говорят о сохранении каждой капли воды, мало кто задумывается, какова масса одной капли воды. Предложите способ ее определения в домашних условиях, используя только предложенные предметы. В вашем распоряжении большая емкость с водой, стеклянная банка с широким горлышком, несколько копеечных монет (масса каждой около 1 грамма), медицинская пипетка и цветной мелок.

Задание 5. В наш век нанотехнологий число научных мифов не только не уменьшается, но даже растет. Ниже приведен ряд высказываний, прозвучавших в различных средствах массовой информации. Подтвердите или опровергните их. Свой ответ поясните, используя законы, научные положения, факты и т. д.

Высказывание 1. Существует четыре агрегатных состояния вещества: газообразное, жидкое, твердое и плазма.

Высказывание 2. Ртуть – единственный металл, который в условиях комнатной температуры остается жидким.

Высказывание 3. Чем сильнее полировать поверхность, тем более скользкой она становится.

Задание 6. Предложите способ определения площади однородной пластинки неправильной формы с помощью угольника, имеющего деления, ножниц, весов с набором гирь, картона.

Задание 7. При подключении центрального отопления в квартире температура в комнате, где располагался термометр, стала расти и за 45 минут увеличилась на 5 °С. На рисунке изображена шкала термометра. Для удобства слева от шкалы термометра приложили линейку. Определите, с какой средней скоростью поднимался верхний край столбика ртути. Ответ выразите в мм/ч.

Олимпиадные задания

Олимпиадные задания

Задание 1. Два пассажира, имея секундомеры, решили найти скорость поезда. Первый определял ее по стуку колес на стыках рельсов, зная, что длина рельса равна 10 м, а второй определял по числу телеграфных столбов, мелькавших в окне, зная, что расстояние между столбами 50 м. Первый пассажир при первом стуке колес пустил в ход свой секундомер и на 156-м стуке его остановил. Оказалось, что прошло 3 минуты. Второй пассажир пустил в ход свой секундомер при появлении в окне 1-го столба и остановил секундомер при появлении 32-го столба. Оказалось, что и его опыт длился 3 минуты. Первый пассажир определил, что скорость поезда 31,2 км/ч, а второй – 32 км/ч. Кто из них ошибся и почему? Какова скорость поезда в действительности?

Задание 2. Участок Кольского залива, вдоль которого расположен г. Мурманск, очень неодинаков по ширине, сужаясь к району г. Кола. Предложите способ определения его ширины (разумеется, приблизительно), если никаких измерительных приборов в вашем распоряжении нет, но вам известно, что ширина шага человека составляет приблизительно полметра, а в летнее время на берегу вы можете найти сухую травинку.

Задание 3. К невесомой пружине, состоящей из 500 витков (рис. 1), подвешен груз (рис. 2), при этом пружина удлинилась на 10 см. Убрав груз, невесомыми нерастяжимыми нитями связали виток 100 с 300, 200 с 400 (рис. 3). Длина нитей равна длине недеформированного участка пружины. Витки пружины нанизаны на стержень, препятствующий изгибанию пружины. Определите удлинение пружины при подвешивании того же груза.

Задание 4. Часто в письменных ответах школьников встречаются высказывания, которые являются неточными (неполными, являющимися частным случаем более общей ситуации) или ошибочными. Ниже приведен ряд выдержек из работ учеников. Разделите приведенные выдержки из работ школьников на две группы – ошибочные и неточные. Опровергните ошибочные и уточните неполные ответы для каждой выдержки, поясните, в чем состоит ее ошибочность или неточность с точки зрения физических законов, закономерностей, истории физики.

Работа 1. …Вода закипает при 100 °С…

Работа 2. …Водоемы всегда замерзают сверху вниз…

Работа 3. …Весной солнце начинает греть сильнее, чем зимой, потому что земля весной ближе к Солнцу…

Работа 4. …Вес твердого тела (например, гири) и зимой, и летом остается постоянным…

Работа 5. … Понаблюдаем за солнечными лучами света…

Задание 5. В наш век нанотехнологий число научных мифов не только не уменьшается, но и растет. Ниже приведен ряд высказываний, прозвучавших в различных средствах массовой информации. Подтвердите или опровергните их. Свой ответ поясните, используя законы, научные положения, факты и т. д.

Высказывание 1. Энергия топлива транспортных средств тратится на передвижение самого транспорта.

Высказывание 2. Подводные лодки могут погружаться на многокилометровые глубины.

Высказывание 3. Двигатель мощностью в 100 лошадиных сил могут заменить 100 лошадей.

Задание 6. Маленький шарик массой m подвешен на тонком резиново жгуте, длина которого в нерастянутом состоянии равна l. Масса жгута пренебрежимо мала. Если шарик поднять до точки подвеса и опустить, то при m = 100 г и l = 5 м жгут не рвется, а при m = 110 г и l = 5 м – рвется. Порвется ли жгут при m = 100 г и l = 6 м?

Задание 7. Предложите способ определения объема аудитории, если в вашем распоряжении моток проволоки, весы с набором гирь и справочник по физике, содержащий в числе прочих сведения о пределе прочности материалов (предел прочности σпч измеряется в паскалях и определяется отношением силы к площади поперечного сечения). Проанализируйте, насколько будет точен полученный результат.

Задание 8. Кубик плавает в сосуде с водой так, что его верхняя грань параллельна поверхности воды. При этом половина кубика погружена в воду. Какой слой масла надо долить, чтобы кубик плавал полностью погруженным в жидкость, если плотность масла в два раза меньше плотности воды и длина ребра кубика равна а? Масло с водой не смешивается.

Олимпиадные задания

Олимпиадные задания

Задания, оцениваемые в 10 баллов.

Задача 1. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний груза массой m, подвешенного на пружине жесткостью k, в поле силы тяжести, имеет вид: , g – ускорение свободного падения (сила тяжести направлена противоположно положительному направлению оси x, см. рис.). Представить уравнение гармонических колебаний (решение дифференциального уравнения) в виде

и определить коэффициент const, воспользовавшись дифференциальным уравнением, приведенным на с. 65 ( – собственная частота).

В начальный момент времени пружина не деформирована и тело удерживается в положении x0 = 0. Грузу сообщается начальная скорость u0, которая направлена: а) вертикально вверх (рис. а), б) вертикально вниз (рис. б). Чему равна амплитуда колебаний грузов?

Постройте графики зависимости смещения от времени первого и второго грузов.

Чему равен сдвиг фаз между колебаниями маятников?

Задача 2. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний груза массой m, подвешенного на пружине жесткостью k, в поле силы тяжести, имеет вид: , g – ускорение свободного падения (сила тяжести направлена противоположно положительному направлению оси x, см. рис.). Представьте уравнение гармонических колебаний (решение дифференциального уравнения) в виде

и определите коэффициент const, воспользовавшись дифференциальным уравнением, приведенным выше ( – собственная частота).

В начальный момент времени, смещение первого груза от положения равновесия (x0 = 0) составляет ∆x > 0 (рис. а), второго (–∆x) < 0 (рис. б). Чему равна амплитуда колебаний грузов? Чему равен сдвиг фаз между колебаниями маятников?

Постройте графики зависимости смещения от времени первого и второго грузов. Рассмотрите случаи: 1) , 2) .

При каком смещении ∆x от положения равновесия колебания совершаться не будут?

Задача 3. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний груза массой m, подвешенного на пружине жесткостью k, в поле силы тяжести, имеет вид: , g – ускорение свободного падения (сила тяжести направлена противоположно положительному направлению оси x, см. рис.). Представьте уравнение гармонических колебаний (решение дифференциального уравнения) в виде

и определите коэффициент const, восполь-зовавшись дифференциальным уравнением, приведенным на рис. ( – собственная частота).

В начальный момент времени смещение груза от положения равновесия составляет ∆x > 0. Грузу сообщается начальная скорость u0, которая направлена: а) вертикально вверх (рис. а), б) вертикально вниз (рис. б). Чему равна амплитуда колебаний грузов?

Постройте графики зависимости смещения от времени первого и второго грузов.

Чему равен сдвиг фаз между колебаниями маятников?