Методические страницы

Итоги ЕГЭ-2008 по физике и подготовка к ЕГЭ-2009

I. Основные итоги ЕГЭ-2008

Экзаменационная работа состояла из 39 заданий, различающихся формой представления и уровнем сложности (базовый, повышенный и высокий). Часть А содержала 30 заданий с выбором ответа из четырёх вариантов, из которых верным был только один. Часть В содержала 4 задания с кратким ответом. ответ на задание В1 (на установление соответствия) требовалось составить в виде набора цифр, а на задания В2–В4 – в виде числа. Часть С – это 5 расчётных задач, к которым нужно было привести полное развёрнутое решение. Общее время выполнения работы 210 мин.

Учитывалась необходимость проверки овладения выпускниками различных видов деятельности: • Понимать физический смысл моделей, понятий, величин. • Объяснять физические явления, различать влияние различных факторов на протекание явлений, проявления явлений в природе или их использование в технических устройствах и повседневной жизни. • Применять законы физики (формулы) для анализа процессов на качественном уровне. • Применять законы физики (формулы) для анализа процессов на расчётном уровне. • Анализировать результаты экспериментальных исследований. • Анализировать сведения, получаемые из графиков, таблиц, схем, фотографий. • Решать задачи различного уровня сложности.

Наибольший акцент в экзаменационных вариантах был сделан на решение задач различного уровня сложно­сти (доля таких заданий около 35%). В каждом варианте 10–12 заданий проверяли умение применять изученные формулы и законы на расчётном уровне. Отдельная линия заданий А30 направлена целиком на диагностику методологических умений, в основном умения анализировать результаты экспериментальных исследований. Остальные задания в варианте подбирались так, чтобы обеспечить равноценную проверку всех перечисленных выше видов деятельности.

В 2008 г. ЕГЭ по физике сдавали 59 796 выпускников (7,9% от общего числа) из 69 регионов страны. Несмотря на расширение числа регионов, количество тестируемых по сравнению с 2007 г. существенно снизилось. Соотношение между сдающими экзамен девушками и юношами остаётся практически неизменным, подтверждая положение о том, что физика является приоритетом в основном у юношей.

В целом результаты выполнения экзаменационной работы в 2008 г. оказались значительно лучше, чем в прошлые годы. По сравнению с 2007 г. снизилось число выпускников, получивших по результатам ЕГЭ по физике неудовлетворительные отметки: 9,7% в 2008 г. вместо 12,3% в 2007 г. почти половина тестируемых (49,4%) продемонстрировала в 2008 г. хороший и отличный уровни подготовки. В табл.1 приведены итоги ЕГЭ по физике в 2008 г. по пятибалльной шкале в сравнении с предыдущими двумя годами.

Таблица 1.

Распределение участников экзамена по уровню подготовки
(% от общего числа)

Год	Отметки по 5-балльной шкале
	«2»	«3»	«4»	«5»
2006	16,0%	41,4%	31,1%	11,5%
2007	12,3%	43,2%	32,5%	12,0%
2008	9,7%	40,9%	37,2%	12,2%

Существенно увеличилось число выпускников, получивших 100 баллов: 79 из 31 региона, что составило более 0,1% от общего числа тестируемых. Особо можно отметить три региона: республика Башкортостан (8 чел.), Воронежская (8 чел.) и Челябинская области (7 чел.).

В табл. 2 на с. 20 представлены сводные результаты выполнения заданий разного уровня сложности по различным темам школьного курса физики.

В 2008 г. зафиксировано (по сравнению с прошлым годом) уменьшение относительного числа учащихся, выбравших экзамен по физике, и одновременно существенное увеличение доли тестируемых, продемон­стрировавших на экзамене высокий уровень усвоения основных содержательных элементов. Эти данные позволяют предположить, что на результаты ЕГЭ по физике могло повлиять некоторое изменение состава участников: этот экзамен скорее всего выбирают лишь учащиеся профильных физико-математических классов, специализированных лицеев и гимназий.

На базовом уровне выпускниками усвоен основной понятийный аппарат кинематики, динамики, элементов статики, молекулярной физики, электростатики, физики атома и атомного ядра, а также тем «Законы сохранения в механике», «Механические колебания и волны», «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция». Пробелы в усвоении на базовом уровне отдельных контролируемых элементов обнаружены по темам «По­стоянный ток», «Волновая оптика», «Элементы СТО», «Корпускулярно-волновой дуализм», так же как и в усвоении умений, связанных с методами научного познания.

На повышенном уровне продемонстрировано усвоение элементов динамики, молекулярной физики, термодинамики, физики атомного ядра, а также тем «Законы сохранения в механике» и «Корпускулярно-волновой дуализм». Наибольшие проблемы отмечаются в усвоении элементов электростатики и волновой оптики, а также темы «Механические колебания и волны». При решении задач повышенного уровня наиболее проблемными оказались задания на применение закона Кулона, на изменение кинетической энергии тела и движение заряженной частицы под действием силы Лоренца.

Среди расчётных задач высокого уровня сложности успешно выполнены задания по физике атома и атомного ядра. Хотя это скорее успех в решении задач по механике, т.к. к ядерной физике относится лишь сюжет, для решения же используются законы сохранения импульса и энергии. Наиболее сложными оказались задачи по динамике, молекулярной физике, а также относящиеся к темам «Механические колебания и волны», «Магнитное поле», «Геометрическая оптика».

За три последних года повысился средний процент выполнения заданий по основным вопросам динамики, закону сохранения импульса, базовым положениям молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Однако он снизился по волновой оптике и электромагнитной индукции. Сравнение результатов выполнения заданий одинакового уровня сложности и проверяющих одни и те же виды деятельности по механике и квантовой физике показывают существенно более низкие результаты для вопросов, касающихся элементов корпускулярно-волнового дуализма, атомной и ядерной физики. Таким образом, можно говорить о недостатке времени для полноценного освоения тем, изучающихся в конце школьного курса. Можно предположить, что общее уменьшение числа часов на изучение предмета приводит к необходимости сильного «сжатия» материала в 11-м классе и нехватке времени на обеспечение качественного усвоения всех содержательных элементов курса.

Таблица 2.
Результаты выполнения заданий по содержательным темам курса физики

№	Раздел	Уровень сложности
		Базовый		Повышенный		Высокий
		Уровень выполнения, %
		Средний	Пределы (min–max)	Средний	Пределы (min–max)	Средний	Пределы (min–max)
Механика
1	Кинематика	75	44–92	–	–	21	11–27
2	Динамика	68	46–80	54	35–72	18	16–19
3	Статика	67	46–84	–	–	–	–
4	Законы сохранения	83	62–90	52	36–78	36	32–38
5	Механические колебания и волны	80	55–95	33	20–60	6	4–10
МКТ и термодинамика
6	Молекулярная физика	65	56–81	50	24–81	23	18–31
7	Термодинамика	63	42–82	60	41-85	41	31–51
Электродинамика и элементы СТО
8	Электростатика	64	48–84	42	33–52	30	27–33
9	Постоянный ток	54	20–83	47	28–76	26	23–30
10	Магнитное поле	65	24–83	47	26–71	–	–
11	Электромагнитная индукция	64	59–67	45	42–50	37	33–45
12	Электромагнитные колебания и волны	–	–	45	34–57	27	15–50
13	Оптика	53	31-65	33	25–42	13	11–15
Квантовая физика
14	СТО	44	31-68	–	–	–	–
15	Корпускулярно-волновой дуализм	56	29-74	57	28–77	–	–
16	Физика атома	64	44-75	–	–	51	29–63
17	Физика атомного ядра	68	56–89	78	73–85	51	43–68
Методы научного познания
18	Методы научного познания	55	31–86	–	–	–	–

 

Анализ выполнения заданий с выбором ответа (ч. А)

Механика

В целом для заданий базового уровня продемонстрирован достаточно высокий средний процент выполнения (не ниже 67). Исключением стала лишь линия заданий на понимание третьего закона Ньютона (58%). Равенство модулей сил взаимодействия проверялось с использованием заданий следующего типа^*:

• Полосовой магнит массой m поднесли к массивной стальной плите массой M. Сравните силу действия магнита на плиту F₁ с силой действия плиты на магнит F₂.

1) F₁ = F₂; 2) F₁ > F₂; 3) F₁ < F₂;

В этом задании ответ 3 выбрали 11%, а ответ 4 – 22% экзаменуемых. Распределение ответов однозначно показывает, что на выбор оказывает влияние указание на соотношение масс взаимодействующих тел, что говорит о достаточно поверхностном усвоении этой темы.

Задания повышенного уровня сложности за исключением задач на механические колебания и волны показали выполнение более 50%. Примером могут служить приводимые ниже два задания, выполненные оба на уровне 53%.

• Закреплённый пружинный пистолет стреляет вертикально вверх. Какой была деформация пружины ∆l перед выстрелом, если жёсткость пружины k, а пуля массой m в результате выстрела поднялась на высоту h? Трением пренебречь. Считать, что ∆lh.

• Камень массой m = 4 кг падает под углом α = 30° к вертикали со скоростью 10 м/с в тележку с песком общей массой M = 16 кг, покоящуюся на горизонтальных рельсах. Скорость тележки с камнем после падения в неё камня равна:

1) 1,0 м/с; 2) 1,25 м/с; 3) 1,73 м/с; 4) 2,0 м/с.

Проблемными среди заданий повышенного уровня по механике оказались задания по фотографии измерительной установки, в которых необходимо было по секундомеру определить время, а далее оценить путь как разность координат и определить либо ускорение, либо зависимость υ (t). Средний процент их выполнения оказался 34. В заданиях этого типа нужно было сначала разобраться в экспериментальной установке, получив с фотографии необходимые данные. Набор оборудования, который используется при конструировании заданий данного типа, поставляется в школы страны только три последних года в рамках приоритетного национального проекта «Образование». Очевидно, «непривычность» оборудования сказывается на успешности выполнения задания. В разделах «Молекулярная физика» и «Электродинамика» в заданиях по фотографиям аналогичного типа используется оборудование старого образца, имеющееся во всех школах, и результаты их выполнения существенно выше.

Термодинамика и МКТ

Средний процент выполнения заданий на базовом уровне составил 63–65. Трудными оказались вопросы качественного характера на определение названия изо­процесса по его описанию (47%), определение состояния вещества в процессе плавления или кристаллизации (58%) и расчёт удельной теплоты плавления или парообразования с использованием графиков (45%). Рекордно трудным оказался вопрос об адиабатном процессе.

• В воздушном насосе перекрыли выходное отверстие и быстро сжали воздух в цилиндре насоса. Какой процесс происходит с воздухом в цилиндре насоса?

1) Изобарный; 2) изохорный; 3) изотермический; 4) адиабатный.

Лишь 35% учащихся посчитали описанный процесс адиабатным, зато 30% – изотермическим.

Пример задания на определение удельной теплоты парообразования вещества по графику зависимости температуры от количества теплоты приведён ниже.

• Зависимость температуры 0,2 кг первоначально газообразного вещества от количества выделенной им теплоты представлена на рисунке. Какова удельная теплота парообразования этого вещества?

1) 40 кДж/кг;

2) 30 кДж/кг;

3) 1,6 кДж/кг;

4) 1,2 кДж/кг.

На повышенном уровне продемонстрировано усвоение всех элементов содержания: работа газа при различных изопроцессах, применение уравнения состояния газа, понимание графиков изопроцессов в различных координатах.

Электродинамика

На базовом уровне наиболее успешно усваиваются закон Кулона, закон сохранения заряда, зависимость электроёмкости конденсатора от его размеров, явление взаимодействия магнитов и простые расчёты с использованием закона Ома для участка цепи. Так, с заданиями, подобными приведённому ниже, справляются в среднем 73% выпускников.

• Модуль силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными заряженными телами равен F. Чему станет равен модуль этой силы, если увеличить заряд одного тела в 3 раза, а второго – в 2 раза?

1) 5F; 2) (1/5)F; 3) 6F; 4) (1/6)F.

Значительно хуже усвоены на базовом уровне следующие элементы: свойства электрического поля конденсатора и зависимость его энергии от напряжения и ёмкости (41%), расчёт схем электрических цепей (41%), ход световых лучей в плоскопараллельной пластине (50%), изменение дифракционной картины с изменением цвета падающего света (40%), носители электрического тока в металлах, электролитах и полупроводниках (49%). Приведём примеры вызвавших затруднения заданий.

• Первый конденсатор ёмкостью 3С подключён к источнику тока с ЭДС , а второй – ёмкостью С – к источнику с ЭДС 3. Отношение энергии электрического поля второго конденсатора к энергии электрического поля первого равно:

1) 1; 2) 1/3; 3) 3; 4) 9.

Верный ответ выбрали 40% выпускников, а ответ 1 — 29%.

Крайне низкий результат (около 40%) получен в задачах на расчёт общего сопротивления даже в самых простых схемах. Здесь ощущается явный недостаток самостоятельности при анализе ситуации. Как только схема теряет привычные по школьному задачнику очертания, учащиеся испытывают затруднения даже при качественном её анализе. Пример:

• Каким будет сопротивление участка цепи, если ключ К замкнуть? (Каждый резистор имеет сопротивление R.)

1) 2R; 2) 0; 3) 3R; 4) R.

Лишь 30% учащихся выбрали правильный ответ, понимая, что в этом случае происходит короткое замыкание. Для решения проблемы, очевидно, необходимо не столько увеличивать число решаемых задач, сколько использовать задания на различную топологию схем, их преобразование и конструирование.

Ещё один яркий пример неумения действовать в изменённой ситуации и следовать здравому смыслу дала группа заданий на расчёт электрической мощности.

• На входе в электрическую цепь квартиры стоит предохранитель, размыкающий цепь при силе тока 10 А. Сетевое напряжение равно 110 В. Какое максимальное число электрических чайников, мощностью 400 Вт каждый, можно одновременно включить?

1) 2,7; 2) 2; 3) 3; 4) 2,8.

Здесь 43% тестируемых поняли, что чайников может быть только целое число, но ещё почти 40% благополучно выбрали дистракторы 1 и 4, не обращая внимания на бессмысленность ответа.

Сохраняются трудности при освоении явлений преломления света, дисперсии, интерференции и дифракции. Так, с качественными заданиями по дисперсии света справились лишь 44% участников, задачи на изменение дифракционной картины при изменении цвета падающей световой волны решили 48% участников. Даже приведённое ниже простое задание, практически полностью повторяющее стандартную лабораторную работу, выполнили лишь 52% тестируемых.

• На рисунке показан ход светового луча через стеклянную призму. Показатель преломления стекла n равен отношению длин отрезков:

 

Анализ этих заданий демонстрирует явный недостаток демонстрационного и лабораторного экспериментов в практике преподавания предмета. Ученики не помнят порядок следования цветов в спектре, поэтому необходима прямая демонстрация преломления света в призме вместо использования призмы прямого зрения. Как можно чаще наблюдение явлений следует переносить на фронтальный эксперимент, который гораздо более эффективен при усвоении свойств различных явлений. При изучении оптики весь спектр явлений может быть перенесён в практические работы учащихся. Это позволяют сделать наборы «L-микро» по разделам «Волновая оптика» и «Геометрическая оптика».

Успешно выполнены задания повышенной сложности по большинству из тем раздела «Электродинамика». Сложными оказались вопросы на расчёт напряжённости электростатического поля системы двух зарядов (42%), на понимание свойств стационарного электрического поля (48%). Например:

• В электрическую цепь включена медная проволока длиной 20 см. При напряжённости электрического поля 50 В/м сила тока в проволоке равна 2 А. К концам проволоки приложено напряжение:

1) 10 В; 2) 20 В; 3) 40 В; 4) 50 В.

Надо отметить, что изучение электрического поля в традиционной методике происходит лишь в электростатике и при исследовании электромагнитных волн. Результаты выполнения заданий, подобных приведённому, показывают, что на свойства стационарного однородного поля в проводниках, по которым идёт по­стоянный ток, не обращается достаточного внимания.

Самыми «неподъёмными» оказались задания на понимание того, как меняется фокус линзы при её помещении в разные среды. С такими заданиями справилась лишь группа сильных учащихся, а средний процент выполнения составил 35.

По теме «Элементы СТО» одной линией заданий базового уровня проверялось усвоение постулатов СТО. К сожалению, по всем сериям вариантов результаты выполнения оказались крайне низкими: 36–49%. Даже самые простые задания, проверяющие принцип равноправности ИСО, выполняют не более половины тестируемых. Принцип постоянства скорости света проверялся с использованием задания типа:

• Свет от неподвижного источника падает перпендикулярно поверхности зеркала, которое удаляется от источника со скоростью υ. Какова скорость отражённого света в инерциальной системе отсчёта, связанной с зеркалом?

1) c – υ; 2) c + υ; 3) c; 4)

Правильный ответ здесь указали 47% учащихся, а каждый из дистракторов 1 и 2 выбрали ещё по 20%. Это означает, что ученики не только не усвоили принцип постоянства скорости света, но и путались в применении теоремы Галилея о сложении скоростей.

Результаты выполнения заданий по элементам СТО являются ярким примером ситуации с усвоением наиболее общих принципов физической науки. К сожалению, результаты ЕГЭ этого года и прошлых лет показывают, что и фундаментальные принципы, и законы, и эмпирические закономерности, и частные следствия в среднем усваиваются одинаково. Это означает, что принцип выделения главного при организации учебного процесса не реализуется, небольшое число фундаментальных законов, принципов и идей растворяется в частностях, нет чёткого определения статуса изучаемого, основные принципы и закономерности изучаются на тематическом уровне и не обобщаются как общефизические.

Квантовая физика

В первую часть работы были включены 5 заданий (4 – базового уровня и 1 – повышенного). На базовом уровне усвоено большинство элементов содержания. Проблемными оказались задания на определение импульса фотонов (59%) и свойства фотоэффекта (45%)

Приведём одно из заданий на использование законов сохранения заряда и массового числа – единственное, средний процент выполнения которого достиг 93.

• В результате реакции синтеза ядра дейтерия с ядром образуются ядро бора и нейтрон в соответствии с реакцией: Каковы массовое число Х и заряд Y (в единицах элементарного заряда) ядра, вступившего в реакцию с дейтерием?

1) Х = 11; Y = 5; 2) Х = 10; Y = 5; 3) Х = 9; Y = 4; 4) Х = 10; Y = 4.

На повышенном уровне усвоенными оказались следующие элементы: уравнения ядерных реакций; красная граница фотоэффекта и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов. Как и в 2007 г., крайне сложной оказалась серия заданий на понимание закономерностей фотоэффекта. Например:

• В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,5 эВ и стали освещать её светом частоты 3 · 10¹⁵ Гц. Затем частоту падающей на пластину световой волны увеличили в 2 раза, оставив неизменной интенсивность светового пучка. В результате этого максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов:

1) не изменилась, т.к. фотоэлектронов не будет;

2) увеличилась более чем в 2 раза;

3) увеличилась в 2 раза;

4) увеличилась менее чем в 2 раза.

Дистрактор 2 выбрали 42%, дистрактор 3 – 31%. При этом задания на прямое (числовое) применение закона сохранения энергии для фотоэффекта, на котором основано уравнение Эйнштейна, выполнили более 70% учащихся.

Методы научного познания

Уровень сформированности методологических умений определялся с использованием серии заданий А30. Использовались серии заданий, проверяющие умение подбирать оборудование при проверке сформулированной гипотезы, анализировать правильность хода опыта по проверке той или иной гипотезы и делать выводы по результатам экспериментального графика.

Задания первого типа использовались в ЕГЭ впервые, и все гипотезы формулировались на базе известного и изученного в курсе физики материала. В качестве примера приведём следующее задание:

• Проводники изготовлены из одного и того же материала. Какую пару проводников нужно выбрать, чтобы на опыте обнаружить зависимость сопротивления проволоки от её диаметра?

 

В среднем процент выполнения такого рода заданий оказался достаточно высоким (70). Исключением стало лишь одно – на исследование рассеивающих линз (40%).

С анализом графиков справились в среднем 72% учащихся, хотя столь высокий результат объяснялся скорее всего необходимостью интерпретировать лишь графики механического движения. Более сложными оказались задания на анализ хода опыта, в которых необходимо было определить ошибку при его проведении (среднее выполнение около 65%).

Следует отметить, что созданная за два года система заданий по проверке методологических умений охватывает все содержательные разделы курса физики и направлена на диагностику достаточно широкого спектра умений. Задания хорошо дифференцируют учащихся с различным уровнем подготовки, что позволяет судить о сформированности тех или иных умений независимо от тематической принадлежности отдельных заданий.

Анализ выполнения заданий с кратким ответом (ч. В)

В части В содержались три расчётные задачи с кратким ответом по механике, МКТ и термодинамике, электродинамике. Как и в 2007 г., задачи по квантовой физике в эту часть работы не включались. Новое – задание «на соответствие» В1, в котором требовалось ответить на вопрос о поведении при заданных условиях нескольких физических величин, относящихся к одному и тому же объекту или явлению. К его выполнению независимо от тематики приступили не менее 94% тестируемых (несмотря на новизну формы). Возможно, потому, что задание напоминает вопросы с выбором ответа и не требует вычислений, а также оценивается в 2 первичных балла. Верно ответили на 2 или на все 3 вопроса в среднем 60%. Лучшие результаты показали задания по механике (изменение силы реакции плоскости, скорости и потенциальной энергии бруска при его движении по наклонной плоскости) – их выполнили в среднем 74% тестируемых. Наиболее сложными из заданий по механике оказались задания на изменение физических величин в процессе механических колебаний. Пример одного из таких заданий приведён ниже.

• Груз массой m, подвешенный к пружине, совершает колебания с периодом T и амплитудой x₀. Что произойдёт с периодом, частотой колебаний и максимальной потенциальной энергией пружины, если при неизменной амплитуде уменьшить массу?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические величины	Их изменения
А) Период колебаний	1) увеличится
Б) Частота колебаний	2) уменьшится
В) Максимальная потенциальная энергия пружины	3) не изменится

 

А	Б	В

Получившуюся последовательность цифр перенесите в бланк ответов (без пробелов и каких-либо символов).

(Ответ: 213.)

Приступили к решению этого задания 97% тестируемых, верно ответили на все три вопроса 54% приступивших к решению, на какие-то два вопроса – 14% . Новые задания на соответствие проверяют знание различных формул и законов физики, но без использования даже элементарных математических выкладок. При этом результаты их выполнения оказались лучше, чем аналогичных заданий с выбором ответа, где приходится подключать ещё и вычислительные умения.

К выполнению расчётных задач В2–В4 приступили в среднем 82% тестируемых, а верный ответ в них получили в среднем 42% от числа решавших. В табл. 3 представлена тематика всех использовавшихся задач и средний процент выполнения каждой серии задач от общего числа тестируемых.

Таблица 3. Результаты выполнения заданий части В

Обозначение	Тема	Средний уровень выполнения, %
В2	Закон сохранения импульса	35
	Кинетическая энергия	20
	Гармонические колебания	28
В3	Применение уравнения Клапейрона–Менделеева	49
	Применение уравнения теплового баланса (нагревание и плавление)	35
	Закон Кулона	26
В4	Закон Ома для замкнутой цепи	42
	Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. Сила Лоренца	17
	Закон электромагнитной индукции	29

Cамыми простыми из расчётных задач оказались задачи по темам «Применение уравнения Клапейрона–Менделеева» и «Закон Ома для замкнутой цепи». Вот типичный пример задания, с которым справляются более половины тестируемых (57%).

• В баллоне объёмом 1,66 м³ находится 2 кг газа при давлении 10⁵ Па и температуре 47 °С. Какова молярная масса газа? Ответ выразите в г/моль.

(Ответ: 32.)

Высокий средний процент выполнения объясняется тем, что для решения нужно было просто подставить заданные в условии числа в общеизвестную готовую формулу и вычислить значение получившейся дроби. Стоило, однако, задачу на ту же тему с той же рабочей формулой сформулировать чуть менее привычно, как в следующем примере, и её решили верно лишь 25%:

• Атмосфера Венеры состоит в основном из диоксида углерода (молярная масса М_В = 44 · 10^–3 кг/моль), имеет температуру (у поверхности) около 700 К и давление 90 земных атмосфер. У атмосферы Земли температура у поверхности близка к 300 К. Каково отношение плотностей атмосфер у поверхностей Венеры и Земли? Ответ округлите до целых.

(Ответ: 59.)

Самые низкие результаты были показаны при решении задач на тему «Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. Сила Лоренца». Вот пример такой задачи.

• Пучок ионов попадает в камеру массспектрометра через отверстие в точке А со скоростью υ = 3 · 10⁴ м/с, направленной перпендикулярно стенке АС. В камере создаётся однородное магнитное поле, линии вектора индукции которого перпендикулярны вектору скорости ионов. Двигаясь в этом поле, ионы попадают на мишень, расположенную в точке С на расстоянии 18 см от точки А. Чему равна индукция магнитного поля В, если отношение массы иона к его заряду m/q = 6 · 10^–7 кг/Кл?

(Ответ: 0,2.)

Задача типовая, при изучении силы Лоренца такие разбираются в большом количестве. Однако довольно большой объём математических выкладок приводит к низкому результату. Добавила проблем ещё и привычка к типовым формулировкам, где обычно приводится радиус окружности, а здесь расстояние АС равно диаметру. Результат: приступили к решению задачи только 70% тестируемых, получили верный ответ 29% приступивших к решению, т.е. 20% участников.

По сравнению с 2007 г. средний процент выполнения расчётных задач с кратким ответом не изменился (31), однако при сравнении однотипных по сложности заданий по разным разделам наблюдается снижение результатов для тем, изучаемых в конце школьного курса (см. табл. 3). К сожалению, по-прежнему прослеживается дефицит самостоятельности мышления: если в условии задачи есть малейшие отступления от привычных формулировок, результаты резко снижаются.

Анализ выполнения заданий с развёрнутым ответом (ч. С)

Традиционно использовались расчётные задачи по всем четырём разделам школьного курса физики: механике, МКТ и термодинамике, электродинамике и квантовой физике. Эта часть призвана дифференцировать в первую очередь выпускников с хорошим и отличным уровнем подготовки, требует серьёзного анализа и комплексного применения знаний. К выполнению хотя бы одного задания приступали не более 70% экзаменуемых, а с большинством задач работали около 48%. Успешность выполнения заданий высокого уровня сложности можно характеризовать не только средним процентом выполнения задания от общего числа тестируемых, но и средним процентом выполнения от числа приступивших к решению. В табл. 4 приведена тематика всех заданий с развёрнутым ответом и соответствующие показатели для каждой серии. Решившим задачу считается участник, получивший по результатам экспертной проверки 2 или 3 балла. Хотя по каждому из разделов уровень сложности линий задач в разных сериях мог быть разным, общая сложность третьей части работы для различных серий вариантов примерно одинакова.

Таблица 4. Результат выполнения заданий части С

Обозначение	Тема	Средний уровень выполнения от числа
		тестируемых	приступавших
С1	Кинематика свободного падения	12	22
	Расход механической энергии при неупругом ударе	24	34
	Работа силы трения, движение тела по окружности	8	15
С2	Применение уравнения Клапейрона– Менделеева к изопроцессам	13	30
	Применение уравнения теплового баланса к процессам изменения температуры и агрегатного состояния вещества	26	38
С3	Равновесие заряженного тела во внешнем электрическом поле	17	34
	Равновесие проводника с током во внешнем магнитном поле	13	31
	Движение заряженной частицы в электрическом поле конденсатора	14	31
	Явление электромагнитной индукции	21	45
С4	Электромагнитные колебания в колебательном контуре	13	29
	Применение закона электромагнитной индукции	18	56
	Геометрическая оптика в оптических приборах	5	20
С5	Линейчатые спектры. Постулаты Бора	20	44
	Альфа-распад	19	55
	Опыт Резерфорда	28	55

Традиционно наибольшее количество участников приступали к решению задач по механике (61%) и по молекулярной физике (54%). К решению задач по электродинамике приступали заметно меньше участников (от 25% для задач по геометрической оптике до 50% для задач на равновесие заряженного тела во внешнем электрическом поле). Примерно столько же участников приступали и к решению задач по квантовой физике (43%). Последний факт кажется удивительным: обычно доля решающих задачи по квантовой физике чуть ли не в разы меньше. Но чуда здесь нет: в большинстве вариантов в этом разделе были использованы задачи с сюжетами из микромира, для решения которых использовались законы механики и молекулярной физики. Неудивительно, что и выполнение этих задач оказалось небывало высоким – 23%, выше, чем в любом другом разделе в 2008 г. Приводим пример.

• Препарат, активность которого равна 1,7·10¹² частиц в секунду, помещён в калориметр, заполненный водой при 293 К. Сколько времени потребуется, чтобы довести до кипения 10 г воды, если известно, что данный препарат испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ, причём энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию воды? Теплоёмкостью препарата и калориметра, а также теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Рискнули приступить к решению этой задачи всего 35% тестируемых, из них успешно справились с ней 68%, или 24% от общего числа участников.

Рассмотрим примеры задач, вызывавших трудности в решении даже у сильной группы тестируемых. Среди задач, которые в среднем успешно выполняли 16% тестируемых, выделяется низким выполнением (всего 8%) серия задач типа:

• Небольшая шайба после удара скользит вверх по наклонной плоскости из точки А. В точке В наклонная плоскость без излома переходит в наружную поверхность горизонтальной трубы радиусом R. Если в точке А скорость шайбы превосходит υ₀ = 4 м/с, то в точке В шайба отрывается от опоры. Длина наклонной плоскости АВ = L = 1 м, угол α = 30°. Коэффициент трения между наклонной плоскостью и шайбой μ = 0,2. Найдите внешний радиус трубы R.

Задача решается в два шага и вполне по силам прилежному ученику скромной начитанности. С нахождением скорости шайбы в точке В прилежные учащиеся вполне справлялись, а вот сформулировать условие отрыва шайбы и определить радиус трубы под силу оказалось лишь небольшому числу выпускников.

Среди задач на кинематику свободного падения была серия на известный сюжет: шарик отвесно падает на непо­движную наклонную плоскость и упруго отскакивает от неё; если скорость шарика перед ударом известна, то на каком расстоянии от места первого удара он упадёт на плоскость второй раз? Задача физически очевидная, где её только ни цитировали, а оказалась «неподъёмной»: средний уровень выполнения – всего 5%. Может, математические трудности виноваты, но, похоже, сказывается невозможность обеспечить необходимое число часов для полноценного изучения физики на профильном уровне. В результате задачи такого плана «выпадают» из поля зрения даже лучших выпускников.

Самыми сложными среди всех задач с развёрнутым ответом оказались задачи из серии по геометрической оптике, посвящённой понятию глубина резкости в фотографии. Вот одна из них.

• Условимся считать изображение на плёнке фотоаппарата резким, если вместо идеального изображения в виде точки на плёнке получается изображение пятна диаметром не более некоторого предельного значения. Поэтому, если объектив находится на фокусном расстоянии от плёнки, то резкими считаются не только бесконечно удалённые предметы, но и все предметы, находящиеся дальше некоторого расстояния d. Оцените предельный размер пятна, если при фокусном расстоянии объектива 50 мм и диаметре входного отверстия 5 мм резкими оказались все предметы, находившиеся на расстояниях более 5 м от объектива. Сделайте рисунок, поясняющий образование пятна.

Сама по себе задача несложная, почти устная. Однако здесь необходимо либо понимать, что такое глубина резкости, либо, следуя условиям задачи, аккуратно построить чертёж для получения изображения точки, находящейся на главной оптической оси на расстоянии d от линзы. Дальнейшее применение формулы линзы и простейшего геометрического соотношения уже не составляло труда для тех, кто справился с первым этапом. Однако таких учащихся оказалось лишь 5%.

В 2008 г. число расчётных задач с развёрнутым ответом сократилось на одну, однако это не сказалось на общих результатах выполнения третьей части работы. Как и в 2007 г., уровень выполнения этих заданий оказался около 17% (от общего числа тестируемых). Содержательное сравнение с результатами предыдущего года провести крайне сложно, т.к. в 2007 г. наибольшие трудности вызывали задачи по темам «Механические колебания» или «Волновая оптика», а в вариантах 2008 г. по этой тематике заданий не было. Да и по другим темам они существенно отличались от контекста 2007 г.

Анализ результатов выполнения экзаменационной работы учащимися с разным уровнем подготовки

Выпускники с неудовлетворительным уровнем подготовки (5772 чел., или 9,7%) продемонстрировали бессистемность и отрывочность знаний, при этом результаты практически такие же, как в 2007 г. Тестируемые этой группы показали низкий уровень освоения даже основных понятий и законов физики. Лучше других выполнялись задания на расчёт по простым формулам без перевода единиц или использования степеней. Наблюдается крайне большой разброс даже для однотипных заданий, если для одной и той же формулы необходимо было использовать разные математические операции, т.е. влияние на результаты оказывает и слабая математическая подготовка. Улучшение отмечается для простых заданий репродуктивного характера, контролирующих элементы содержания, которые изучаются как в основной, так и в старшей школе.

Ниже приведены примеры типичных заданий, с которыми справляются учащиеся данной группы.

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
76	65	73	80	90

• Мяч, неподвижно лежавший на полу вагона движущегося поезда, покатился влево, если смотреть по ходу поезда. Как изменилось движение поезда?

1) Скорость поезда увеличилась;

2) скорость поезда уменьшилась;

3) поезд повернул вправо;

4) поезд повернул влево.

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
87	68	84	92	100

• К водяной капле, имевшей электрический заряд +3е, присоединилась капля с зарядом –4е. Каким стал электрический заряд объединённой капли?

1) +е; 2) +7е; 3) –е; 4) –7е.

Выпускники с удовлетворительным уровнем подготовки (24 488 чел., или 40,9%) продемонстрировали освоение основного понятийного аппарата по темам «Кинематика», «Механические колебания и волны» и «Постоянный ток», причём по этим темам вполне успешно выполняются и задания расчётного характера на применение одной формулы. В целом они значительно лучше предыдущей группы выполняют задания на те элементы содержания, которые в процессе обучения базируются на наглядном материале или ярких демонстрационных опытах (диффузия жидкостей, взаимодействие магнитов, построение изображения в плоском зеркале, снятие показаний электроизмерительных приборов, линейчатые спектры и т.п.). Крайне низкие результаты фиксируются для вопросов на объяснение явлений, применение законов на качественном уровне.

У этой группы не столь выражены проблемы с математической подготовкой – они вполне справляются с расчётами с использованием, например, дробей, успешно выполняют отдельные типовые задачи даже повышенного уровня сложности. Чётко прослеживается основной образовательный результат – знание основных формул и умение их применить в типовых расчётных ситуациях. Однако даже самые простые качественные вопросы, в которых необходимо проанализировать протекание какого-либо явления или процесса, становятся для них непреодолимой преградой.

Примеры типичных заданий, с которыми справляются учащиеся данной группы подготовки:

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
76	37	68	90	98

• Ядро изотопа тория претерпевает α-распад, затем два электронных β-распада и ещё один α-распад. После этих превращений получится ядро:

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
69	38	66	78	94

• Концентрацию молекул одноатомного идеального газа уменьшили в 5 раз. Одновременно в 2 раза увеличили среднюю энергию хаотичного движения молекул газа. В результате этого давление газа в сосуде:

1) снизилось в 5 раз; 2) возросло в 2 раза; 3) снизилось в 5/2 раза; 4) снизилось в 5/4 раза.

Выпускники с хорошим уровнем подготовки (22 221 чел., или 37,2%) отличаются от предыдущей группы сформированной системой знаний, освоением понятийного аппарата по всем разделам школьного курса физики. Они продемонстрировали владение материалом на уровне применения знаний в знакомой и изменённой ситуации и устойчивые результаты при решении расчётных задач по-вышенного уровня сложности по всем темам.

Группа «хорошистов» показывает владение большинством видов деятельности, проверяемых в КИМах ЕГЭ. Одинаково успешно они отвечают на стандартные вопросы как качественного, так и расчётного характера. В этой группе наиболее выражено «падение результатов» по мере продвижения от механики к квантовой физике, задания того же уровня сложности и проверяющие те же умения на материале квантовой физики выполняются существенно ниже, чем на материале механики или молекулярной физики. Таким образом, здесь явно прослеживается недостаток учебного времени для качественного усвоения всех элементов курса. Примеры типичных заданий, с которыми справляются учащиеся данной группы подготовки:

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
62	27	48	84	97

 

• На левом рисунке представлены векторы скорости и ускорения тела в инерциальной системе отсчёта. Какой из четырёх векторов на правом рисунке указывает направление вектора равнодействующей всех сил, действующих на это тело?

1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
44	16	32	65	88

 

• Брусок массой m прижат к вертикальной стене силой F, направленной под углом α к вертикали. Коэффициент трения между бруском и стеной равен μ. При какой величине силы F брусок будет двигаться по стене вертикально вверх с постоянной скоростью?

 

Выпускники с отличным уровнем подготовки (7315 чел., или 12,2%) продемонстрировали усвоение всех тем школьного курса физики на базовом и повышенном уровнях сложности, а также умение применять знания в изменённой ситуации, решать задачи высокого уровня сложности, требующие комплексного применения знаний.

Выпускники этой группы с успехом выполняют практически все задания базового и повышенного уровней сложности, демонстрируя при этом по сравнению с предыдущей группой не столько увеличение объёма знаний, сколько улучшение их качества, понимание характера протекания изучаемых в школе процессов и явлений, свободное владение математическим аппаратом при решении достаточно сложных задач. Однако у обеих групп сильных учащихся возникали трудности в ситуациях, требующих проявления достаточно высокой степени самостоятельности мышления. Практически в каждом варианте содержались задания, в которых нельзя было обойтись изученными алгоритмами действий, требовалась разработка собственных путей решения проблемы. Такие задания оказались не под силу даже сильной группе. Примеры типичных заданий:

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
34	9	23	47	84

 

• На рисунке представлена фотография установки для исследования равноускоренного скольжения каретки 1 массой 0,1 кг по наклонной плоскости, установленной под углом 30° к горизонту.

В момент начала движения верхний датчик (А) включает секундомер 2, а при прохождении каретки мимо нижнего датчика (В) секундомер выключается. Числа на линейке обозначают длину в сантиметрах. Какое выражение позволяет вычислить скорость каретки в любой момент времени?

1) υ = 1,25t; 2) υ = 0,5t; 3) υ = 2,5t; 4) υ = 1,9t.

Средний % выполнения	Процент выполнения
	«2»	«3»	«4»	«5»
19	0	3	20	77

 

• Вертикальный замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделён подвижным поршнем весом 110 Н на две части, в каждой из которых содержится одинаковое количество идеального газа при температуре 361 К. Сколько молей газа находится в каждой части цилиндра, если поршень находится на высоте 20 см от дна сосуда? Толщиной поршня пренебречь. (Решение см. в № 3/09. – Ред.)

Продолжение следует

---

^* Здесь и далее номер правильного ответа выделен жирным шрифтом. – Ред.