Качественные задачи ЕГЭ по физике

Условие у такой задачи короткое, чисел в нём нет или почти нет, а вопрос звучит как «как изменится» или «что произойдёт». Ученик читает его, чувствует, что ответ ему известен, и пишет одно слово: «увеличится». Эксперт не находит в этом слове ничего, за что можно поставить высокую оценку: оно ничего не объясняет. Задача и называется качественной потому, что оценивается качество рассуждения, а результат вычисления тут не нужен.

Задача кажется лёгкой, поэтому её недооценивают, и к ней же возвращаются, когда понимают, сколько баллов оставили. Вычислений в ней нет, но есть письменная речь, и речь требует особой подготовки. Как эта задача вписана в экзамен, показывает статья про структуру ЕГЭ по физике, а номер и число баллов смотрите в демоверсии 2027 года.

Что ищет эксперт

Критерии оценивания такой задачи построены вокруг нескольких элементов. Ответ должен содержать вывод, то есть сказанное прямо «увеличится», «не изменится», «возникнет ток в таком-то направлении». Должны быть названы явления или законы, на которых основан вывод. Должна быть выстроена цепочка рассуждений: от условия через законы к выводу, без пропусков. Любое неверное утверждение, даже второстепенное, может снизить оценку, и в этом главная опасность длинных ответов. Связки вроде «поскольку» и «следовательно» помогают держать цепочку, потому что каждая из них требует закона или причины. Если связка стоит, а за ней пусто, ошибка видна сразу. Точные формулировки и распределение баллов лежат в критериях демоверсии, и их стоит прочитать до того, как писать первую тренировочную работу.

Из этого перечня следует правило объёма: писать нужно столько, сколько требуется цепочке, и ни слова сверх. Привычка добавлять «для надёжности» ещё одно физическое утверждение работает против вас, потому что каждое утверждение проверяется. Если вы сомневаетесь в факте, лучше обойтись без него, и цепочка должна выдерживать это.

Лёд в стакане

Классическая задача. В стакане с водой плавает кусок льда, уровень воды вровень с краем. Выльется ли вода, когда лёд растает? Вывод: нет, уровень не изменится. Теперь объяснение, ради которого эта задача и существует.

Лёд плавает, значит, сила тяжести, действующая на него, уравновешена силой Архимеда: вес льда равен весу вытесненной воды. Отсюда масса воды, вытесненной подводной частью льда, равна массе всего куска. Когда лёд тает, он превращается в воду той же массы, поскольку масса при плавлении сохраняется. Эта вода занимает объём, равный массе, делённой на плотность воды, то есть ровно такой объём, какой вытеснял лёд. Значит, талая вода займёт место, освободившееся под льдом, и уровень не изменится.

В ответе названы три опоры: условие плавания тела, закон Архимеда и сохранение массы. Все три нужны. Школьник, который опускает сохранение массы («и так понятно»), оставляет цепочку с дырой, эксперт её видит. Зато то, чего в ответе писать не нужно, тоже стоит знать: плотность льда, его температуру, теплоту плавления. Ни одна из этих величин в рассуждении не участвует; лишняя ссылка даёт повод придраться.

Теперь вариация, на которой проверяют внимательность. Если во льду вморожен камень, и лёд вместе с камнем плавает, то после таяния камень утонет, и уровень воды понизится. Объяснение строится так же, но с поправкой: пока камень во льду, система вытесняла объём воды, соответствующий массе льда с камнем. После таяния камень вытесняет только собственный объём, который меньше, потому что камень плотнее воды. Одна фраза про плотность превращает догадку в обоснование.

Лампа с катушкой и незаряженный шарик

В цепь с источником включены последовательно лампа и катушка с большой индуктивностью. Что увидит наблюдатель, когда замкнут ключ? Вывод: лампа загорится не мгновенно, а постепенно. Объяснение: при замыкании ключа ток в цепи начинает расти, магнитный поток через катушку растёт, и в ней возникает ЭДС самоиндукции. По правилу Ленца она направлена так, чтобы противодействовать росту тока. Поэтому сила тока нарастает постепенно, а не скачком, и накал лампы тоже растёт постепенно.

Усложнение. Лампа и катушка соединены параллельно, а источник отключают размыканием ключа. Лампа может ярко вспыхнуть, и это зависит от соотношения сопротивлений. Пока ключ замкнут, ток через катушку определяется её малым сопротивлением и может быть гораздо больше тока через лампу. После размыкания катушка поддерживает прежний ток за счёт ЭДС самоиндукции, и этот ток течёт теперь через лампу, а значит, превышает тот, при котором лампа горела. Вывод: вспышка возможна, если сопротивление катушки меньше сопротивления лампы. Без этой оговорки ответ неполный, а с ней он показывает понимание.

Третий сюжет из электростатики. К лёгкому незаряженному металлическому шарику на нити подносят заряженную палочку, и шарик притягивается. Почему? В шарике под действием поля палочки заряды перераспределяются: на ближней стороне собираются заряды, противоположные заряду палочки, на дальней одноимённые. Притяжение к ближним зарядам сильнее отталкивания от дальних, потому что сила убывает с расстоянием, и результирующая сила направлена к палочке. После касания шарик получает часть заряда палочки и отталкивается. Ответ строится из трёх законов: электростатическая индукция, закон Кулона, сохранение заряда, и каждый нужно назвать.

Из чего складывается ответ

По тому, как рассуждать в таких задачах, можно составить схему, и она одна для всех тем. Первое: перефразируйте вопрос в форме «что должно измениться, и от чего это зависит». Второе: назовите физическую модель или явление, которое здесь работает, и закон, который его описывает. Третье: проследите цепочку от изменения в условии до результата, называя каждую связь («поскольку сила тока растёт, поток растёт, значит...»). Четвёртое: сформулируйте вывод. Выводы с оговорками допустимы, если оговорки верны, а вывод без цепочки высокой оценки не получает.

Вот как выглядит чистовой вариант для задачи с катушкой, чтобы видеть форму. Первая строка: «Лампа загорится постепенно». Вторая: «При замыкании ключа сила тока в цепи растёт, поэтому растёт магнитный поток через катушку». Третья: «По закону электромагнитной индукции в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая по правилу Ленца направлена против роста тока». Четвёртая: «Следовательно, ток нарастает за конечное время, и накал лампы растёт постепенно». Всё помещается в четыре строки, и каждая опирается на предыдущую.

Каждая связь в цепочке должна быть законом или определением, а не очевидностью. Фразы вроде «понятно, что» и «ясно, что» в таком тексте опасны: именно там и прячутся недосказанные шаги. Если слово «ясно» просится на бумагу, остановитесь и спросите себя, какой закон вы в этот момент применяете.

Для термодинамики и механики схема та же. Накачивая шину насосом, вы замечаете, что насос нагревается (отчасти из-за трения, но главная причина другая): газ сжимают быстро, теплообмена почти нет, работа внешней силы идёт на рост внутренней энергии, температура повышается. Каждое слово в этой цепочке соответствует закону из курса: первому закону термодинамики, определению адиабатного процесса, связи температуры и внутренней энергии. В механике качественные задачи чаще всего требуют сказать, можно ли применять закон сохранения, и о выборе закона написано в статье про законы сохранения.

Где обычно теряют баллы

Причины повторяются. Вывод верен, но обоснования нет: ученик «знает», что так бывает. Обоснование есть, но опирается на формулу, а не на закон, и эксперт не видит, почему формула применима. Цепочка верна, но в ней есть лишнее утверждение, неверное по существу. Вывод противоположен верному, потому что направление индукционного тока или знак изменения перепутаны на первой же связи.

Ещё один частый случай — ответ написан в одну плотную строку без абзацев, и эксперт тратит силы на то, чтобы найти вывод. Выводить его лучше в первую фразу, а дальше объяснять. Четвёртый вид потерь — качественная задача, которая прячет расчёт. В условии нет чисел, но ответ требует сравнить две величины, а для этого нужно записать формулы и разделить одну на другую. Тогда качественное решение становится количественным в общем виде, и письменная речь сочетается с алгеброй. Такие задачи не опаснее прочих, если не пугаться отсутствия чисел.

Задачи, где в условии есть график, строятся по тем же правилам, но с дополнительной ступенью, чтением графика, которую разбирает статья про графики и погрешности.

Как тренироваться

Эту задачу нельзя отработать чтением, её нужно писать. Хорошее упражнение на каждый день: выберите бытовое явление, например запотевшие очки при входе с мороза или звон ложки в стакане с кипятком, и за пять минут запишите объяснение в четыре-пять строк с названием закона в каждой. Бытовые сюжеты тренируют именно то, что нужно: умение заметить, что известное явление имеет название и закон. Через месяц таких записей вы заметите, что набор законов, на которые вы опираетесь, невелик: Архимед, Ленц, первый закон термодинамики, сохранение заряда и энергии. Дальше остаётся расширять его, добавляя по одной теме за раз и каждую проверяя на двух-трёх явлениях из жизни. Решите задачу, затем отдайте текст постороннему и попросите найти место, где ему не хватило довода. Репетитор делает это лучше всех: он читает ответ как эксперт и показывает, какая связь не обоснована. Текст объяснения (он помещается в одно сообщение, предел в чате четыре тысячи знаков) можно отправить в чате платформы после того, как репетитор получил ваш контакт.

По-моему, качественную задачу стоит ставить в начало работы над второй частью, раньше расчётных. Она не требует расчётов, быстро показывает, насколько вы понимаете законы, и вырабатывает привычку называть закон прежде, чем применять. Эта привычка потом пригодится в каждой расчётной задаче. Общий обзор заданий с полным решением собран в статье что входит во вторую часть ЕГЭ по физике и химии, а связи между темами курса описаны в разделе про разделы школьной физики.

Начать поиск:

• репетиторы по физике для подготовки к ЕГЭ
• все репетиторы для подготовки к ЕГЭ

Вопросы и ответы

Можно ли писать формулы в качественной задаче? Можно, если они поддерживают рассуждение: например, записать условие плавания или закон Ома. Ответ, целиком состоящий из формул без слов, вряд ли будет засчитан как объяснение.

Сколько нужно писать? Столько, сколько нужно цепочке. Ответ в три-четыре предложения нередко полный, а страница с описанием всех явлений нередко теряет баллы за лишнее неверное утверждение. Строгого предела по объёму называть не буду: он зависит от бланка, поэтому пишите разборчиво и укладывайтесь в отведённое место.

Как не растеряться, если вообще непонятно, какой закон применять? Выпишите, какие величины названы в условии и какие законы их связывают. Из двух-трёх кандидатов обычно подходит один.

Можно ли ссылаться на бытовой опыт, например «все знают, что лёд плавает»? Как иллюстрацию можно, как довод нельзя. Довод в физике всегда закон или определение, а опыт показывает, что закон действительно работает. Эксперт, увидев «всем известно», ищет следующую строку, в которой названа причина, и если её нет, балл не ставит.