Новое в ЕГЭ по физике 2016 года. Разбор результатов ЕГЭ по физике 2015 года

Новое в 2016 г

В 2016 году пересдача госэкзаменов будет осуществляться до 3-х раз. Пересдать можно будет любой учебный предмет (но только 1!). Право пересдачи будут иметь не только экзаменующиеся, которые не прошли минимальный порог, но и те, кто захочет повысить свой результат для гарантированного поступления в ВУЗ. Группой известных деятелей главе государства направлено предложение о введении физики в качестве обязательного к сдаче ЕГЭ предмета. Предложение рассматривается.

Варианты ЕГЭ 2016 – изменения

Продолжительность экзамена по физике в форме ЕГЭ составляет: 3 часа 55 минут

Дата экзамена в 2016г - 20.06

В 2015 году было следующее изменение структуры КИМов:

Вместо привычных блоков А, В, С, экзамен состоял из 2-х частей

Нумерация заданий стала сквозной по всему варианту без буквенных обозначений А, В, С.

Была изменена форма записи ответа в заданиях с выбором ответа: ответ стало нужно записывать цифрой с номером правильного ответа (а не отмечать крестиком).

При выполнении заданий части 2 должно быть приведено подробное описание всего хода выполнения задания.

Было уменьшено общее число заданий в экзаменационной работе с 35 до 32.

На 2 уменьшено число расчетных задач, входящих в часть 2 работы.

На 1 задание уменьшено число заданий базового уровня по электродинамике.

Часть 1 содержала 24 задания. Более чем в 2,5 раза уменьшено количество заданий с выбором ответа, т.е. с кратким ответом в виде одной цифры, соответствующей номеру верного ответа, (с 25 до 9 заданий). Более чем в 4 раза увеличено количество заданий с кратким ответом в виде числа или последовательности цифр (с 4 до 18). Кроме заданий на соответствие, которые уже использовались в КИМ ЕГЭ по физике, в экзаменационную работу были введены новые формы заданий: задание на множественный выбор и задания с кратким ответом, в которых необходимо самостоятельно написать ответ в виде числа с учетом заданных единиц измерения физической величины.

Часть 2 содержала 8 заданий, объединенных общим видом деятельности – решение задач. Из них 3 задания с кратким ответом и 5 заданий, для которых необходимо было привести развернутый ответ.

Изменена структура работы: все задания с кратким ответом (не считая расчетных задач) объединены в части 1 работы в связи с изменением формы бланка ответов № 1. Максимальный балл за выполнение всей работы изменился незначительно (с 51 до 50 баллов).

В демострационном варианте ЕГЭ 2016 года по физике по сравнению с демонстрационным вариантом 2015 года по физике изменений нет.

Для линий заданий 2-5, 8-16 расширен спектр контролируемых элементов содержания.

В экзаменационной работе контролируются элементы содержания из следующих разделов (тем) курса физики.

1. Механика (кинематика, динамика, статика, законы сохранения в механике, механические колебания и волны) – 9 – 10 заданий.

2. Молекулярная физика (молекулярно-кинетическая теория, термодинамика) – 7 – 8 заданий.

3. Электродинамика и основы СТО (электрическое поле, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, оптика, основы СТО) – 9 – 10 заданий.

4. Квантовая физика (корпускулярно-волновой дуализм, физика атома, физика атомного ядра) – 5 – 6 заданий.

Задания базового уровня включены в часть 1 работы: 19 заданий, из которых 9 заданий с кратким ответом в виде одной цифры, соответствующей номеру верного ответа, и 10 заданий с кратким ответом в виде последовательности цифр.

Задания повышенного уровня распределены между частями 1 и 2 экзаменационной работы: 5 заданий с кратким ответом в части 1, 3 задания с кратким ответом и 1 задание с развернутым ответом в части 2. Эти задания направлены на проверку умения использовать понятия и законы физики для анализа различных процессов и явлений, а также умения решать задачи на применение одного-двух законов (формул) по какой-либо из тем школьного курса физики. 4 задания части 2 являются заданиями высокого уровня сложности и проверяют умение использовать законы физики и физические модели в измененной или новой ситуации. Выполнение таких заданий, как правило, требует применения знаний сразу из двух-трех разделов физики, т.е. высокого уровня подготовки. Включение в часть 2 работы сложных заданий разной трудности позволяет дифференцировать участников экзамена при отборе в вузы с разными требованиями к уровню подготовки. Задания с кратким ответом в виде одной цифры, соответствующей номеру верного ответа, и в виде числа оцениваются 1 баллом. Задания на установление соответствия и множественный выбор оцениваются 2 баллами, если верно указаны оба элемента ответа, 1 баллом, если допущена ошибка в указании одного из элементов ответа, и 0 баллов, если допущено две ошибки. Задания с развернутым ответом оценивается двумя экспертами с учетом правильности и полноты ответа. К каждому заданию приводится подробная инструкция для экспертов, в которой указывается, за что выставляется каждый балл – от нуля до максимального балла. Максимальный первичный балл за задания с развернутым ответом составляет 3 балла.

Анализ результатов 2015г

Физика — это четвертый по популярности предмет на ЕГЭ. При всем этом, это абсолютно «мужской» предмет. На 1 девушку приходится боле 3 молодых людей, но при этом средний балл у прекрасной половины человечества выше, чем у молодых людей, вот такой парадокс! В ЕГЭ по физике в 2015г приняло участие около 170 тыс. выпускников, что составило около 24% от всего числа участников единого экзамена. В процентном отношении к общему числу участников ЕГЭ число выпускников, выбирающих экзамен по физике, в течение трех последних лет остается практически без изменений. Результаты ЕГЭ по физике 2015 г. оказались выше показателей 2014 г. В стобалльной шкале средний тестовый балл составил 51,2, что существенно превышает средний балл 2014 г. – 45,7. 4 Минимальный балл ЕГЭ по физике в этом году, так же как и в прошлом, был установлен на уровне 36 тестовых баллов. Процент участников экзамена, не преодолевших минимальной границы, по сравнению с прошлым годом существенно снизился и составил 6,9%. Максимальный тестовый балл набрали 224 участника экзамена, что выше, чем в предыдущем году (в 2014 г. – 143 человека). 100-балльники есть в 51 регионе, в 2014 г. таких регионов было 38. В 2015 г. доля участников экзамена, набравших 81 – 100 баллов, составила 4,5%, что существенно выше, чем в предыдущем году (в 2014 г. – 2,9%). В существующей системе шкалирования получение участниками экзамена баллов в интервале от 62 до 100 тестовых баллов демонстрирует их готовность к успешному продолжению образования в высших учебных заведениях. Группа участников экзамена, набравших более 62 баллов, в прошлом году составляла 10,6%, а в этом выросла до 17,7%. Средний балл 51,2 (в 2014 – 45,4).

Для серий заданий базового уровня (1-3, 5- 8, 10, 13-16, 18), проверяющих освоение основных формул и законов механики, молекулярной физики и квантовой физики, уровень усвоения достигнут, т.е. все эти задания выполнены не менее чем половиной участников экзамена.

Результат выполнения части 1 учащихся в Самарской области.

Самым трудным для учащихся оказалось задание 4.

Задание 4.

По глад­кой го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти по осям x и y дви­жут­ся две шайбы с им­пуль­са­ми, рав­ны­ми по моду­лю p1 = 1,5 кг·м/с и p2 = 3,5 кг·м/с, как по­ка­за­но на ри­сун­ке. После со­уда­ре­ния вто­рая шайба продолжает дви­гать­ся по оси y в преж­нем направле­нии с импуль­сом, рав­ным по мо­ду­лю p3 = 1,5 кг·м/с. Опре­де­ли­те мо­дуль им­пуль­са пер­вой шайбы после удара. Ответ при­ве­ди­те в кг·м/с.

Решение. По усло­вию, после удара вто­рая шайба про­дол­жа­ет дви­же­ние вдоль оси y с им­пуль­сом мень­шим на ве­ли­чи­ну ∆р = р2 – р3. Это озна­ча­ет, что про­ек­ция им­пуль­са пер­вой шайбы на ось x не из­ме­ни­лась, а проек­ция на ось y рав­ня­ет­ся как раз ∆р = 3,5 – 1,5 = 2 кг·м/с. Тогда по теореме Пифагора импульс первой шайбы после удара станет равен 

√(1,52 + 22) = 2,5 кг·м/с.

Ниже приведен пример одного из таких заданий, с которым справились 73% участников.

Пример 1. Сила гравитационного притяжения между двумя шарами, находящимися на расстоянии 2 м друг от друга, равна 9 нН. Какова будет сила притяжения между ними, если расстояние увеличить до 6 м? Ответ выразите в наноньютонах (нН). Ответ: 1 нН.

А вот для аналогичных заданий базового уровня по электродинамике (15 и 16) продемонстрированы существенно более низкие результаты. Например, задания линии 15 в нескольких сериях вариантов проверяли применение закона Ома в случае участка цепи со смешанным соединением проводников. Ниже приведен пример одного из таких заданий, средний процент выполнения которого оказался равным 25.

Пример 2. Пять одинаковых резисторов с сопротивлением 10 Ом каждый соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток I = 6 А (см. рисунок). Какое напряжение показывает идеальный вольтметр? Ответ: 30 В.

С заданиями на соответствие графиков механических процессов и физических величин, изменение которых эти графики представляют, справлялись хорошо. А вот серия аналогичных заданий на графики, характеризующие электромагнитные колебания в контуре, оказалась существенно сложнее. Ниже приведен пример одного из таких заданий.

Пример 3 Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого (T – период колебаний). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. 

ГРАФИКИ 

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

 

1)сила тока в катушке

 

2)энергия магнитного поля катушки

 

3)энергия электрического поля конденсатора

 

4)заряд правой обкладки конденсатора

Ответ:А3, Б4

 

Пример 4

На рисунке изображена упрощённая диаграмма энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Установите соответствие между процессами поглощения света наибольшей длины волны и испускания света наибольшей частоты и энергией соответствующего фотона. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕСС

А) излучение света наибольшей часто­ты

Б) поглощение света наибольшей длины волны

ЭНЕРГИЯ ФОТОНА

 

1) Е1 – Е0

2) Е2 – Е0

3) Е3 – Е0

4) Е4 – Е0

Пример 5 (процент выполнения - 54%)

Если растолочь мел в мелкую пудру, высыпать её в стакан с водой и размешать, то, по­местив каплю получившейся смеси под окуляр микроскопа, можно увидеть, что частицы пудры движутся в капле хаотично. Чем можно объяснить такое движение частиц пуд­ры?

1.диффузией молекул воды в крупинки пудры

2.хаотичными ударами со стороны молекул воды

3.притяжением крупинок пудры молекулами воды

4.сопротивлением воды движению в ней твёрдых тел Ответ: 2

Крайне низкие результаты продемонстрированы для заданий на определение давле­ния насыщенного пара (см. пример 7).

Пример 6

В закрытом сосуде под поршнем находится водяной пар при температуре 100 °С под давлением 50 кПа. Каким станет давление пара, если, сохраняя его темпера­туру неизменной, уменьшить объём пара в 3 раза?

Ответ: 100 кПа.

Серьезные затруднения вызвали также практически все задания линии 13, которые проверяли объяснение явления электризации проводников в электрическом поле, элек­тромагнитной индукции и дифракции света.

Затруднения вызвали задания по фото­графиям реальных опытов, в которых были представлены электрические цепи с включен­ными в них амперметрами и вольтметрами одновременно (см. пример 7).

Пример 7

На рисунке приведена фотография электрической цепи по измерению сопротивления реостата. По­грешности измерения силы тока в цепи и напря­жения на реостате равны половине цены деления амперметра и вольтметра. Чему равна по ре­зультатам этих измерений сила тока в цепи?

1.(3,2 ±0,2) А

2.(3,2 ±0,1) А

3.(0,50 ±0,05) А

4.(0,500 ±0,025) А

Ответ: 4

Результаты выполнения групп заданий на интерпретацию результатов опыта суще­ственно зависят от того, на материале какого из разделов сконструированы эти задания. Так, для заданий, использующих результаты опытов по механике, средний процент вы­полнения составляет около 64, а для заданий по электродинамике - лишь 51. Ниже приве­ден пример одного из заданий на материале темы «Электромагнитные колебания», с кото­рым справились 40% участников экзамена.

Пример 8

В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колеба­ния. В таблице показано, как изменялась сила тока в контуре с течением времени.

 

t,10мкc	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
I, А	0,0	2,2	3,0	2,2	0,0	-2,2	-3,0	-2,2	0,0	2,2

Выберите два верных утверждения о процессе, происходящем в контуре.

 

1.В момент t = 2·10-6 с напряжение на конденсаторе минимально.

2.Период колебаний энергии магнитного поля катушки равен 4·10-6 с.

3.Частота колебаний равна 25 кГц.

4.В момент t = 4·10-6 с заряд конденсатора равен 0.

5.В момент t = 4· 10 6 с энергия магнитного поля катушки максимальна.

Ответ: 1, 2

 

Решение задач

В части 2 работы предлагалось 8 задач повышенного и высокого уровней сложности.

Среди заданий по механике наименьшие трудности вызвали задачи на применение закона сохранения энергии к движению тела, брошенного вертикально вверх, и примене­ние правила моментов сил к равномерному подъему груза при помощи ворота. С этими задачами справились около половины участников экзамена.

Наиболее сложной из задач повышенного уровня по механике оказалась задача на движение тел, связанных нитью, перекинутой через блок. Здесь говорить об успешном решении можно лишь для группы с высоким уровнем подготовки.

По молекулярной физике предлагались в основном задачи на расчет параметров изопроцессов, при этом часть данных задачи необходимо было извлечь из графиков. С та­кого типа задачами выпускники успешно справлялись (средний процент выполнения - 79). Проблемными оказались задачи на применение первого закона термодинамики к адиабатному расширению или сжатию газа (см. пример 11).

Пример 9

Одноатомный идеальный газ в количестве 0,25 моль при адиабатном расширении совер­шил работу 2493 Дж. До какой температуры охладился газ, если его начальная темпе­ратура была 1200 K? Ответ: 400 K.

Наиболее сложными среди заданий 25-27 оказались задачи по оптике. Здесь с расче­тами по формуле линзы справилось около 45% участников; с определением площади тени с использованием закона прямолинейного распространения света - 35%, а самыми слож­ными оказались задачи на применение формулы дифракционной решетки (см. пример 12).

Пример 10

На дифракционную решётку, имеющую 100 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверх­ности падает луч света, длина волны которого 650 нм. Каков максимальный порядок ди­фракционного максимума, доступного для наблюдения? Ответ: 15.

Здесь при результатах 15% выполнения об усвоении можно говорить лишь для груп­пы с высоким уровнем подготовки. Судя по характеру ошибочных ответов, часть выпуск­ников не понимают, что подставлять числа в формулу для дифракционной решетки нужно для угла наблюдения в 90°, а другая часть - что полученный ответ нужно округлить до целого числа в меньшую сторону.

Задание 28 в КИМ ЕГЭ - качественная задача, при решении которой необходимо выстроить полное объяснение какого-либо физического процесса с опорой на изученные физические явления, формулы и законы. По сути решение такой задачи представляет со­бой доказательство, где физические законы выступают в качестве аргументов.

К сожалению, ни для одной из качественных задач не был преодолен порог выполне­ния, средние результаты порядка 15%.

 

Пример 11

Электрическая цепь состоит из двух лампочек, двух диодов и витка провода, соединённых, как показано на рисунке. (Диод пропускает ток только в одном направлении, как показано в верхней части рисунка.)

Какая из лампочек загорится, если к витку приближать северный полюс магнита? Ответ объясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали при объяснении.

Здесь привести полное верное объяснение смогли лишь 8% участников. Задания 29-32 относятся к заданиям высокого уровня сложности с планируемым диапазоном выполнения 10-30%. Тип задач считается освоенным, если с ним справляются более 30% обучающихся.

Пример 12

Однородный тонкий стержень массой m = 1 кг одним концом шарнирно прикреплён к потолку, а другим концом опирается на массивную гори­зонтальную доску, образуя с ней угол а = 30°.

Под действием горизонтальной силы F доска движется поступательно влево с постоянной скоростью (см. рисунок). Стержень при этом неподвижен. Найдите F, если коэффициент трения стержня по доске μ = 0,2. Трением доски по опоре и трением в шарнире пренебречь.

Практически все из приступавших к решению этой задачи правильно указывали на равенство модулей силы F , действующей на доску, и силы трения между доской и стерж­нем. Однако лишь немногие выпускники поняли, что для покоящегося стержня нужно приравнять нулю сумму моментов сил относительно шарнира.

Пример 13

На рис. 1 изображена зависимость силы тока через светодиод D от приложенного к не­му напряжения, а на рис. 2 - схема его включения. Напряжение на светодиоде практиче­ски не зависит от силы тока через него в интервале значений 0,05 А < I < 0,2 А. Этот светодиод соединён последовательно с резистором R и подключён к источнику с ЭДС Е1 = 6 В. При этом сила тока в цепи равна 0,1 А. Какова сила тока, текущего через све­тодиод, при замене источника на другой с ЭДС Е2 = 4,5 В? Внутренним сопротивлени­ем источников пренебречь.

Эти задачи требуют внимательного анализа физической ситуации, обоснования физической модели и самостоятельного выстраивания плана решения, т. е. не укладываются в типовые планы решения известных классов задач. Поэтому они успешно решаются лишь группой высокобалльников.

На рисунке 1 представлена диаграмма, демонстрирующая распределение по группам подготовки в 2015 г.

Для группы 1 (0 - 32 тестовых балла, не преодолевшие минимального балла ЕГЭ) характерно выполнение лишь отдельных заданий. На­пример: идентификация атома (по рисунку планетарной модели атома), расчет импульса тела, определение недостающего элемента в ядерной реакции, определение показаний прибора по рисунку шкалы. Ниже приведен пример одного из заданий, успешно выпол­няемых данной группой выпускников.

Для группы 2 (36 - 47 тестовых баллов) характерно выполнение заданий только базового уровня сложности, в которых либо проверяется узнавание различных формул, либо фор­мулы и законы применяются в простейших расчетных ситуациях, либо требуется понима­ние наиболее часто встречающихся в курсе физики графических зависимостей.

Пример 14 (процент выполнения группой 2 - 78%)

На рисунке представлен график зависимости модуля силы упругости пружины от величины её деформации. Определите жёсткость этой пружины. Ответ: 40 Н/м.

Участников, относящихся к группе 3, отличает системное усвоение содер­жания курса физики на базовом уровне сложности, сформированность умений по анализу изменения физических величин в различных процессах, как на качественном уровне, так и с использованием формул и графиков, а также решение расчетных задач повышенного уровня сложности.

Пример 15 В момент t=0 шарик бросили вертикально вверх с начальной скоростью υy (см. рисунок). Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Установите соот­ветствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять (t0 - время полёта).

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

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

1.проекция скорости шарика υy

2.проекция ускорения шарика ay

3.модуль силы тяжести, действующей на шарик

Пример 16 (процент выполнения группой 3 - 53%)

Тело массой 2 кг, брошенное с некоторой высоты вертикально вверх, упало на землю со скоростью 6 м/с. Потенциальная энергия тела относительно поверхности земли в мо­мент броска была равна 20 Дж. С какой начальной скоростью бросили тело? Сопротив­лением воздуха пренебречь. Ответ: 4 м/с.

Группа 4, характеризуюется диапазоном тестовых баллов 62-100 и высоким уров­нем подготовки. Данная группа отличается от преды­дущей прежде всего успешностью в выполнении политомических заданий: двухбалльных заданий с кратким ответом из части 1 работы и трехбалльных заданий из части 2 работы.

Пример 18 (процент выполнения группой 4 - 65%) Металлическое тело, продольное сечение которого показано на ри­сунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью E. Под действием этого поля концентрация свободных электронов на поверхности тела станет

1.самой большой в точке А

2.самой большой в точке С

3.самой большой в точке В

4.одинаковой в точках А, В и С Ответ: 3

 

Пример 19 (процент выполнения группой 4 - 58%)

Два шарика, массы которых m = 0,1 кг и M = 0,2 кг, висят, соприка­саясь, на нитях. Левый шарик отклоняют на угол 90° и отпускают с начальной скоростью, равной нулю. Каково отношение количества теплоты, выделившегося в результате абсолютно неупругого удара шариков, к кинетической энергии шариков после удара?

В 2016 г. структура контрольных измерительных материалов ЕГЭ по физике остает­ся без изменений. Поэтому для подготовки к экзамену можно использовать все материалы как для ЕГЭ 2016 г., так и для ЕГЭ 2015 г. Однако при сохранении моделей заданий и об­щей структуры расширено содержательное наполнение отдельных линий заданий. В связи с этим необходимо обратить внимание на следующие вопросы, которые внесены в обоб­щенный план работы 2016 г.:

относительная скорость, построение графиков по заданной аналитической формуле (задание 1);

момент силы (задание 2);

движение по окружности (задание 4);

насыщенные и ненасыщенные пары, влажность воздуха (задание 8, объяснение яв­лений);

носители электрических зарядов (задание 13);

поток вектора магнитной индукции, энергия магнитного поля катушки с током (за­дание 17);

инвариантность скорости света в вакууме (задание 19);

линейчатые спектры (задание 21);

построение графиков по результатам измерений с учетом абсолютных погрешностей (задание 23).

Как было отмечено выше, линия заданий 23 будет базироваться преимущественно на фотографиях реальных опытов, а качественные задачи (линия заданий 28) - на содержа­нии традиционных для методики преподавания физики демонстрационных опытах.

Методическую помощь учителям и обучающимся при подготовке к ЕГЭ могут ока­зать материалы с сайта ФИПИ (www.fipi.ru):

документы, определяющие структуру и содержание КИМ ЕГЭ 2016 г.;

Открытый банк заданий ЕГЭ;

учебно-методические материалы для председателей и членов региональных предметных комиссий по проверке выполнения заданий с развернутым ответом экзаменационных работ ЕГЭ;

методические рекомендации прошлых лет.