Зачем нужен домашний эксперимент
В версии ЕГЭ-2023 появился новый формат. Участник выполняет реальный опыт дома. Результат нужно описать и защитить. На проверку влияют точность, логика и аккуратность. Задание пугает, но при верном подходе приносит почти бесплатные баллы. Оборудование берётся бытовое, поэтому дорогостоящие приборы не требуются. Главное — чётко следовать методике и фиксировать погрешности.
Эксперимент формирует навык применения теории к быту. Он показывает, что физика не ограничена аудиторией. Задумывался формат, чтобы школьник увидел связь формул с реальными измерениями. Опыт тренирует критическое мышление. Именно поэтому эксперты высоко оценивают грамотное сравнение результата с табличными величинами.
Что проверяет задание
Экзаменатор ставит перед собой четыре критерия.
- Умение выбрать методику, подходящую под доступные приборы.
- Умение вести журнал измерений и рассчитывать погрешности.
- Способность обосновать выводы кратко и понятно.
- Соответствие отчёта требованиям ГОСТ-8.207 по округлению.
Баллы снимают не за «неидеальный» результат, а за небрежность. Если рассчитанное значение ускорения свободного падения получилось 9,6 м/с², всё в порядке. Важно указать абсолютную и относительную погрешность. Допустимое отклонение обычно около 10 %. Точные пределы прописаны в спецификации задания. Она размещена на сайте ФИПИ.
Требования к оформлению отчёта
Документ сдаётся в виде PDF. Объём — 2–5 страниц. Первой идёт титульная страница: Ф. И. О., школа, тема, дата. Далее цель, оборудование, схема установки. Последним разделом — вывод.
Таблицы с исходными данными лучше делать в редакторе, а не фотографировать. Фотография установки обязательна. Но нельзя недооценивать фон. Лишние предметы отвлекают и вызывают сомнения у проверяющего.
Формулы пишут в редакторе формул или от руки, но без размытости. Все величины имеют единицы СИ. Округление делают по правилам: одна лишняя значимая цифра к результату не добавляется.
Подбор безопасного оборудования
Эксперты советуют подбирать темы без открытого огня и высокого напряжения. Подойдёт кухонная утварь, школьный штатив, линейка, секундомер смартфона. Нужна чёткая калибровка. Например, чтобы получить цену деления, можно сфотографировать устройство рядом с миллиметровой бумагой.
Фокус — разделить измерения на независимые серии. Тогда погрешность вычисляется по формуле среднего квадратического отклонения. Приборы хранят в сухом месте. Пыль и влага меняют результаты.
Если нужен источник тока, достаточно батарейки AA. Не применять сетевое напряжение – это правило безопасности номер один.
Разбор примера: измерение g с помощью маятника
Классика школьного курса. Берём груз массой 50–100 г. Масса не влияет на период, но влияет на удобство наблюдения. Нить хлопковая, длина 80–90 см. Измеряем расстояние от точки подвеса до центра тяжести груза рулеткой с ценой деления 1 мм.
Отклоняем маятник на угол до 5°. Это условие малых колебаний, при котором применяется формула T = 2π√(l/g). Засекаем время десяти полных колебаний, делим на десять, получаем период. Повторяем пять раз. Средний период Tср вычисляем по формуле средней арифметической.
Далее находим g = 4π²l / T². Абсолютная погрешность Δg считают через частные производные или через границы. Проще использовать относительную погрешность: ε = εl + 2εT. Она редко превышает 5 %. В справочнике значение g = 9,81 м/с². Если ваш результат 9,6 ± 0,4 м/с², всё в норме.
Ключевые нюансы: центр тяжести груза нужно найти визуально, амплитуда мала, нить не растянута. Фото установки прикладываем так, чтобы видно было шкалу линейки.
Разбор примера: определение сопротивления проволоки
Берём кусок нихрома длиной 50 см. Диаметр измеряем штангенциркулем, цена деления 0,05 мм. Собираем цепь: батарейка, амперметр, реостат, провод. Напряжение можно измерить мультиметром. Снимаем пять пар показаний I и U. Строим график U от I. По углу наклона получаем R.
Линейность проверяем. Если точки ложатся на прямую, контактный переход ничтожен. Сопротивление вычисляем как средний наклон или по уравнению прямой. Погрешность определяется по максимуму отклонений точек от линии.
Далее ищем удельное сопротивление ρ = R S / l, где S — площадь сечения. Для нихрома табличное 1,0 ·10−6 Ом·м. Сравниваем. Полученное значение 1,1 ·10−6 ± 0,2 ·10−6 Ом·м приемлемо.
Основная ошибка — плохо зачищенные концы проволоки. Повышенное контактное сопротивление искажает линию. Решение: зачистить наждачкой и закрепить клеммами «крокодил».
Типичные ошибки и лайфхаки
- Фотография без масштаба. Добавьте линейку на каждом снимке.
- Не указывают цену деления прибора. Проверяющий тогда не может доверять цифрам.
- Округляют раньше окончания расчётов. Храните три лишних знака, округляйте в конце.
- Пишут «погрешность отсутствует». Так не бывает. Всегда есть неопределённость.
- Забывают сравнение с табличным значением. Без сравнения вывод неполон.
Лайфхаки:
- Используйте приложение-секундомер с функцией «рассчитать среднее». Оно уменьшит случайную ошибку реакции.
- Печатайте таблицы через Excel, экспортируйте в PDF. Вид получается чистым.
- Храните черновые заметки. Если возникнет вопрос эксперта, сможете быстро ответить.
Пошаговый план повторения перед экзаменом
За два месяца до ЕГЭ выберите тему и составьте список приборов. За пять недель проведите «черновой» опыт. Он выявит скрытые сложности. Исправьте их, затем снимите окончательные данные.
За три недели оформите черновой отчёт. Отложите на пару дней, затем проверьте глазами «свежим» взглядом. Найдите одноклассника для взаимной проверки расчётов. Через неделю сделайте финальную версию.
За сутки до экзамена не пересчитывайте данные. Лучше проговорите ключевые идеи: цель, метод, результат, погрешность, вывод. Краткое устное резюме занимает минуту и уменьшает волнение.
Если нужна системная поддержка, посмотрите курс подготовки к ЕГЭ в надёжной онлайн-школе. Там дают готовые шаблоны отчётов и проверяют расчёты.
Следуя этому плану, вы покажете уверенность и аккуратность. Именно эти качества приносят высокие баллы на «эксперименте дома» в ЕГЭ по физике.