Банк заданий по формированию читательской и естественнонаучной грамотности школьников на уроках физики.

Грачева Т.В.

учитель физики

 МБОУ «СОШ №20 им. А.А. Хмелевского», город Курск.

Формирование читательской и естественнонаучной грамотности школьников на уроках физики. Банк заданий.

Задание 1
Компетентность	Понимание особенностей естественнонаучного исследования
Тип естественнонаучного знания	«Технические устройства»
Контекст	Электрические явления
Познавательный уровень	Средний
Форма вопроса	Выбор всех правильных ответов

Электрофильтры.

 На промышленных предприятиях широко используется электрическая очистка газов от твердых примесей. Действие электрофильтра основано на применении коронного разряда. Можно проделать следующий опыт: сосуд, наполненный дымом, внезапно делается прозрачным, если в него внести острые металлические электроды, разноименно заряженные от электрической машины. На рисунке представлена схема простейшего электрофильтра: внутри стеклянной трубки содержатся два электрода (металлический цилиндр и натянутая по его оси тонкая металлическая проволока). Электроды подсоединены к электрической машине. Если продувать через трубку струю дыма или пыли и привести в действие машину, то при некотором напряжении, достаточном для зажигания коронного разряда, выходящая струя воздуха становится чистой и прозрачной. Объясняется это тем, что при зажигании коронного разряда воздух внутри трубки сильно ионизируется. Ионы газа прилипают к частицам пыли и тем самым заряжают их. Заряженные частицы под действием электрического поля движутся к электродам и оседают на них.

 Рис. Простейший вид электрофильтра.
Выберите из перечня все верные утверждения:

1. Газ очищают от примесей за счет коронного разряда.

2. Газ очищают от примесей за счет искрового разряда.

3. В качестве тонкой проволоки в фильтре можно использовать шелковую нить.
4. Согласно подключению электродов, изображенному на рисунке, отрицательно заряженные частицы будут оседать на стенках цилиндра.
5. При малых напряжениях очистка воздуха в электрофильтре будет происходить медленно.

Ответ: 1 3

Задание 2
Компетентность	Понимание молекулярного строения вещества
Тип естественнонаучного знания	«Основные понятия МКТ»
Контекст	Строение вещества
Познавательный уровень	низкий
Форма вопроса	Задания на сопоставление

Вода.

Вода одно из самых распространённых веществ на нашей планете. Фалес утверждал – первоначалом всех вещей на земле является вода, из неё образуются все вещи. Воду, полученную из сока, или молока, нельзя отличить от воды, полученной путем перегонки из морской воды. Молекулы воды одинаковы. Из таких молекул не может состоять никакое другое вещество. Молекулы состоят из еще более мелких частиц-атомов. Наименьшая частица воды - это молекула воды. Молекула воды состоит из трех атомов: одного атома кислорода и двух атомов водорода, в отличие от молекул кислорода, которые состоят из двух атомов кислорода. Вода может находиться в трех состояниях в твердом (лед), в жидком (вода), и газообразном (водяной пар).В различных состояниях вода обладает разными свойствами. Молекулы жидкости не расходятся на большие расстояния, и жидкость в обычных условиях сохраняет свой объем, но не сохраняет форму. Молекулы газа (водяной пар), двигаясь во всех направлениях, почти не притягиваются, друг к другу заполняют весь сосуд. Газы не имеют собственной формы и постоянного объема. В твердых телах (лед) притяжение между молекулами (атомами) еще больше, чем в жидкостях. В обычных условиях твердые тела сохраняют свою форму и объем. В сутки человек должен потреблять около 3 литров воды. Но это не значит, что нужно обязательно выпить 15 стаканов жидкости. Вода содержится во всех продуктах питания. В хлебе её 40%, в мясе 75%, в рыбе 80%, а в овощах более 90%. Поэтому суточная норма вполне может ограничиваться двумя литрами воды.

Установите соответствие между утверждениями из текста и предложенными вариантами ответов:

А. Формула воды, полученная из молока

Б. Наименьшая частица воды

В. Состояние вещества, при котором сохраняется объём, но не сохраняется форма.

1) Н2О

2) СО2

3) Молекула воды

4) Атом

5) Твердое

6) Жидкое

7) Газообразное

Ответ: 1 3 6

Задание 3
Компетентность	Научное объяснение физического явления
Тип естественнонаучного знания	«Тепловые процессы»
Контекст	Зависимость физических величин
Познавательный уровень	средний
Форма вопроса	Задания на исключения неправильных утверждений

Ледяная магия

Между внешним давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость. С повышением давления до 2200 атм она падает: с увеличением давления на каждую атмосферу температура плавления понижается на 0,0075 °С. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 3530 атм вода замерзает при –17 °С, при 6380 атм – при 0 °С а при 20 670 атм – при 76 °С. В последнем случае будет наблюдаться горячий лёд.

При давлении 1 атм объём воды при замерзании резко возрастает примерно на 11%. В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению громадного избыточного давления. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

В 1872 г. англичанин Боттомли впервые экспериментально обнаружил явление режеляции льда. Проволоку с подвешенным на ней грузом помещают на кусок льда. Проволока постепенно разрезает лёд, имеющий температуру 0 °С, однако после прохождения проволоки разрез затягивается льдом, и в результате кусок льда остаётся целым.

Долгое время думали, что лёд под лезвиями коньков тает потому, что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается – и лёд плавится. Однако расчёты показывают, что человек массой 60 кг, стоя на коньках, оказывает на лёд давление примерно 15 атм. Это означает, что под коньками температура плавления льда уменьшается только на 0,11 °С. Такого повышения температуры явно недостаточно для того, чтобы лёд стал плавиться под давлением коньков при катании, например, при –10 °С.

Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.

1. Температура плавления льда падает с увеличением внешнего давления.

2. Температура плавления льда увеличивается с увеличением внешнего давления

3. Температура плавления льда может расти или падать, зависимо от показаний внешнего давления

4. Избыточное давление возникает за счет увеличения объема воды при замерзании.

5. Избыточное давление возникает за счет увеличения массы воды при замерзании.

6. Лед под лезвиями коньков тает потому, что испытывает давление.

Ответ.  3 4

Задание 4
Компетентность	Понимание особенностей естественнонаучного исследования
Тип естественнонаучного знания	«Живые системы»
Контекст	Окружающая среда
Познавательный уровень	низкий
Форма вопроса	Выбор всех правильных ответов.

Ау, вы меня слышите?

В 1938 г. американские исследователи Г.Пирс и Д.Гриффин, применив специальную аппаратуру, установили, что великолепная ориентировка летучих мышей в пространстве связана с их способностью воспринимать эхо. Оказалось, что во время полёта мышь излучает короткие ультразвуковые сигналы на частоте около 8 • 104 Гц, а затем воспринимает эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых. Гриффин назвал способ ориентировки летучих мышей по ультразвуковому эху эхолокацией.

Ультразвуковые сигналы, посылаемые летучей мышью в полёте, имеют характер очень коротких импульсов – своеобразных щелчков. Длительность каждого такого щелчка (1...5) • 10–3 с, ежесекундно мышь производит около десяти таких щелчков.

Американские учёные обнаружили, что тигры используют для коммуникации друг с другом не только рёв, рычание и мурлыкание, но также и инфразвук. Они проанализировали частотные спектры рычания представителей трёх подвидов тигра – уссурийского, бенгальского и суматранского – и обнаружили в каждом из них мощную низкочастотную компоненту. По мнению учёных, инфразвук позволяет животным поддерживать связь на расстоянии до 8 км, поскольку распространение инфразвуковых сигналов менее чувствительно к помехам, вызванным рельефом местности.

Выберите из перечня все верные утверждения:

1. Летучие мыши излучают инфразвуковые сигналы.

2. Эхолокация – принцип обнаружения объекта благодаря отраженному от него сигналу.

3. Сигналы, посылаемые летучими мышами представляют собой своеобразные щелчки длинных импульсов.

4. Тигры используют для коммуникации друг с другом инфразвук

5. Инфразвуковые сигналы более чувствительны к помехам

Ответ: 2 4

Задание 5
Компетентность	Интерпретация данных для получения выводов
Тип естественнонаучного знания	Измерительные приборы
Контекст	Наука и техника
Познавательный уровень	средний
Форма вопроса	Задания на сопоставления

Тахометр.

Сила, необходимая для того, чтобы тело массы т равномерно двигалось со скоростью υ по окружности радиуса г, может быть найдена на основании второго закона Ньютона. Так как ускорение тела а=υ²/r, то требуемая сила

F ₌ mа ₌   

Итак, для того чтобы тело равномерно двигалось по окружности, на него должна действовать сила, равная произведению массы тела на квадрат скорости, деленному на радиус окружности. Отсюда видно, что чем меньше радиус, тем большая сила требуется при заданной линейной скорости движения тела. Например, для заданной скорости автомобиля при повороте на закруглении дороги на колеса автомобиля со стороны грунта должна действовать тем большая сила, чем меньше радиус закругления, т. е. чем круче поворот. Обратим внимание еще на то, что скорость входит в формулу силы во второй степени; значит, при увеличении скорости движения по окружности данного радиуса сила, требующаяся для поддержания такого движения, растет очень быстро. В этом можно убедиться, разгоняя по окружности грузик, привязанный нитью к динамометру: показания динамометра будут быстро расти с увеличением скорости грузика.

Силы при вращательном движении можно выражать через угловую скорость. При помощи формулы найдем, что для поддержания равномерного движения по окружности на тело массы т должна действовать сила F = та = тω ²r.

Таким образом, с возрастанием угловой скорости сила, необходимая для поддержания вращения, быстро возрастает. Это обстоятельство используется для устройства некоторых типов тахометров — приборов для определения частоты вращения машины.

Принцип устройства тахометра виден из рис.1. На валу укреплены на легком стержне грузы. Стержень может свободно вращаться вокруг точки О. Пружинки 2 удерживают стержень с массами вблизи вала. Чтобы при вращении вала шарики двигались по окружностям, необходима сила тем большая, чем быстрее вращается вал. Так как эту силу создают пружинки 2, притягивающие шарики к оси вращения, то чем больше частота вращения вала, тем сильнее должны быть растянуты пружинки. Значит, с увеличением частоты вращения вала возрастает угол, на котрый стержень отклоняется от вала. Со стержнем скреплена стрелка 3, движущаяся вдоль шкалы, на которой наносят деления, соответствующие разным частотам вращения вала.

Какие утверждения о тахометрах верны?

А. С возрастанием угловой скорости сила, необходимая для поддержания вращения, быстро возрастает.

Б. С увеличением частоты вращения вала возрастает угол, на который стержень отклоняется от вала.

1.верно только А

2.верно только Б

3.верны оба утверждения

4.оба утверждения неверны

 Ответ:  3

Задание 6
Компетентность	Научное объяснений явлений
Тип естественнонаучного знания	Электрические явления
Контекст	Окружающая среда
Познавательный уровень	Низкий
Форма вопроса	Задания на исключения неправильных утверждений

МОЛНИЯ

Молния – это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молния появляется вследствие возникновения электрического напряжения между соседними облаками, либо между облаком и поверхностью Земли. В нижней части облака, как правило, накапливаются электроны, которые притягиваются положительными ионами участка поверхности Земли, расположенными под ним. Когда напряжение возрастает до критического уровня, внезапно образуется лавина электронов (вспышка), нейтрализующая и облако, и поверхность Земли.

Электрическая природа молнии впервые была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведён опыт по извлечению электричества из грозового облака. Во время грозы Франклин вызывал электрический разряд между концом воздушного змея и поверхностью Земли. Опыты, аналогичные опытам Франклина, проводимые в целях изучения природы молнии, проводились многими учёными, в том числе и российским естествоиспытателем Георгом Вильгельмом Рихманом.

В грозовом облаке вода находится в виде кристаллов льда. Эти кристаллики трутся друг о друга, в результате чего образуются свободные электроны и положительные ионы, иначе говоря, генерируется статическое электричество. При этом возникающее напряжение оценивается в среднем примерно в 5·107 В, а сила тока – в среднем 200 000 А. Эту силу тока обычно определяют по степени намагниченности стальных стержней громоотводов при ударе молний. Соответственно, мощность тока в разряде (молнии) порядка  1010 кВт. Эта мощность соизмерима с мощностью всей мировой энергетики.

Выберите из перечня все верные утверждения:

1. Молния -  гигантский электрический коронный разряд.

2.  В нижняя часть облака заряжена  зарядом  «минус».

3. Поверхность земли, расположенная под облаком заряжена «минусом»

4. Электрическая природа молнии была раскрыта Г.В.Рихманом.

5. Заряды в облаке  образуются из-за трения кристаллов льда в нем.

Ответ: 25

Задание 7
Компетентность	Практическое применение физических явлений
Тип естественнонаучного знания	Физическое явление
Контекст	Наука и техника
Познавательный уровень	Низкий
Форма вопроса	Выбор правильного ответа

Трение скольжения и трение качения.

Силы, которые приходится преодолевать, заставляя тело скользить и катиться, различаются в несколько десятков раз. Неудивительно, что трение качения «победило» трение скольжения, и человечество уже давно перешло на колёсный транспорт. Но замена полозьев колёсами ещё не была полной победой, ведь колесо насажено на ось. На первый взгляд, невозможно избежать трения осей о подшипники. На протяжении веков люди старались уменьшить трение скольжения в подшипниках с помощью различных смазок. Получалось уменьшение в 8-10 раз, но всё же иногда и этого было недостаточно.

Только в конце XIX в. возникла замечательная идея заменить в подшипниках трение скольжения трением качения. Эту замену осуществляют с помощью шарикового подшипника. Между осью и втулкой помещают шарики, заменяя, таким образом, трение скольжения трением качения. Роль подшипников качения в современной технике трудно переоценить. Их делают с шариками, с цилиндрическими роликами, с коническими роликами. Существуют шариковые подшипники размером в миллиметр и подшипники для больших машин массой более тонны.

В технике часто необходимо уменьшать трение, чтобы увеличить срок службы деталей. В этих случаях трение скольжения заменяют с помощью подшипников трением качения либо наносят смазку на трущиеся части.

Для каких из указанных процессов трение является вредным?

1.     Для передвижения человека по земле.

2.     Для вращения частей механизмов.

3.     Для торможения автомобиля.

4.     Для растений, имеющих различные органы, служащие для хватания.

5.     Для спортсмена, поднимающего штангу.

Ответ : 2

Задание 8
Компетентность	Практическое применение физических явлений
Тип естественнонаучного знания	Физическое явление и их применение
Контекст	Наука и техника
Познавательный уровень	Средний
Форма вопроса	Задания на сопоставления

Магнитные мины

Хорошо известно, что любое железное или стальное тело, внесенное в поле магнита, само становится магнитом. Еще в 16 веке английский физик Гильберт заметил, что все железные колонны, стоящие вертикально в Ирландии, сами по себе становятся магнитами, причем нижний их конец всегда является южным полюсом. Стальные корпуса кораблей, стоящих на стапелях, во время постройки приобретают намагниченность за счет магнитного поля Земли и становятся гигантскими плавающими магнитами.

Самопроизвольное намагничивание железных предметов в магнитном поле Земли было использовано в годы Великой Отечественной войны для устройства магнитных мин, которые устанавливались на некоторой глубине под поверхностью воды и взрывались при прохождении над ними корабля. Механизм, заставляющий мину всплывать и взрываться, приходил в действие, когда магнитная стрелка, вращающаяся вокруг горизонтальной оси, поворачивалась под влиянием магнитного поля проходящего над миной железного корабля, который всегда оказывается самопроизвольно намагниченным. Исследовательская группа под руководством Игоря Васильевича Курчатова придумала, как обезвредить магнитную мину. Применялось два способа: магнитное траление этих мин и нейтрализация магнитного поля корабля.

Первый способ заключался в том ,что самолет, летящий низко над поверхностью моря, проносил над этим участком подвешенный к нему на тросах сильный магнит. Иногда вместо этого опускали на поверхность воды на поплавках кабель в виде кольца и пропускали по этому кольцу ток. Под влиянием поля магнита или тока механизмы всех мин приходили в действие, и мины взрывались, не причиняя вреда.

Второй способ состоял в том, что на самом корабле укреплялись петли из изолированного провода и по ним пропускались токи с таким расчетом, чтобы магнитное поле этих токов было равно и противоположно полю корабля ( постоянного магнита). Оба поля, складываясь, компенсировали друг друга, и корабль свободно проходил над магнитной миной, не приводя в действие ее механизм.

Установите соответствие между утверждениями из текста и предложенными вариантами ответов:

А) Нейтрализация магнитных мин, применяемая в годы Отечественной войны, заключалась

Б) Железные колонны, установленные в Ирландии,

1.     В использовании водолазов-снайперов для разминирования.

2.     В использовании постоянных магнитов, подвешенных на тросах пролетающего над морем самолета

3.     намагничиваются таким образом, что южный полюс у них всегда наверху

4.     намагничиваются таким образом, что южный полюс у них всегда внизу

5.     перемагничиваются два раза в год с изменением магнитного поля Земли.

Ответ: 24

Краткое описание документа:

Банк заданий для формирования читательской и естественнонаучной грамотности охватывает некоторые разделы физики, может быть использован в качестве материала для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ. Тренирует у школьников умение работать с текстом, выделять главное, находить информацию.