Задание 19 ОГЭ по физике: качественная задача — разбор и алгоритм

Что проверяет задание

Задание 19 — качественная задача. Она проверяет умение объяснять физическое явление без вычислений, опираясь на законы и логическую цепочку причин и следствий. Здесь не нужны числа и формулы с подстановкой значений — нужен связный текстовый ответ, показывающий понимание физики процесса.

Проверяются шесть тематических блоков:

• механические явления (давление, движение, силы, плавание тел);
• тепловые явления (нагрев, охлаждение, изменение агрегатных состояний);
• электромагнитные явления (электростатика, магнетизм, электромагнитная индукция);
• оптические явления (отражение, преломление, линзы, цвета);
• звуковые явления (распространение и восприятие звука);
• квантовые явления (излучение и поглощение света атомами).

Главный навык — не «угадать ответ», а выстроить рассуждение: какой закон применим, что меняется в условии и как это влияет на итоговую величину.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичная формулировка: описывается ситуация (рисунок необязателен, но часто присутствует), а затем задаётся вопрос вида «Изменится ли...», «Что произойдёт с...», «Как измениться...», «Одинаково ли...». Требуется дать ответ и объяснение.

Задание оценивается в 2 балла:

• 2 балла — дан верный ответ и приведено полное, физически корректное объяснение с указанием закона или явления;
• 1 балл — ответ верный, но объяснение неполное или содержит неточность, либо объяснение верное, но ответ не сформулирован явно;
• 0 баллов — неверный ответ без объяснения или отсутствие ответа.

Важно: сам по себе правильный ответ без обоснования не даёт полного балла. Оценивается именно цепочка рассуждений.

Что нужно знать

Механика и давление жидкости

• Давление жидкости на глубине: $p = \rho g h$.
• Сила Архимеда: $F_A = \rho_{ж} g V_{погр}$.
• Условие плавания тела: $F_A = mg$.
• Давление тела на опору через силу реакции опоры (третий закон Ньютона): $N = mg - F_A$ (если тело в жидкости на дне).
• Атмосферное давление и закон Паскаля: давление передаётся жидкостью или газом равномерно во все стороны.
• Относительность движения: скорость тела относительно берега $v_{\text{тело,берег}} = v_{\text{тело,вода}} + v_{\text{вода,берег}}$.

Тепловые явления

• Количество теплоты: $Q = cm\Delta T$.
• Теплота плавления/парообразования: $Q = \lambda m$, $Q = Lm$.
• Теплообмен: тепло переходит от более горячего тела к более холодному до теплового равновесия.
• Тепловое расширение тел при нагревании.

Электромагнитные явления

• Закон Кулона: $F = k\dfrac{q_1 q_2}{r^2}$.
• Взаимодействие зарядов: одноимённые отталкиваются, разноимённые притягиваются.
• Электромагнитная индукция: изменение магнитного потока порождает индукционный ток (закон электромагнитной индукции Фарадея).
• Взаимодействие магнитов и токов: правило буравчика, правило левой руки.

Оптика

• Закон отражения света: угол падения равен углу отражения.
• Закон преломления света: луч изменяет направление на границе сред с разной оптической плотностью.
• Собирающая и рассеивающая линзы, ход лучей через линзу.
• Разложение белого света в спектр при прохождении через призму.

Звук

• Звук — механическая волна, распространяется в упругой среде (не в вакууме).
• Скорость звука зависит от среды: в твёрдых телах больше, чем в газах.
• Высота звука связана с частотой колебаний, громкость — с амплитудой.

Квантовые явления

• Атом излучает и поглощает энергию порциями (квантами) при переходе электронов между энергетическими уровнями.
• Спектр излучения и поглощения — «отпечаток» строения атома данного вещества.

Методы решения

1. Метод анализа изменения параметра. Определите, какая физическая величина в условии меняется (плотность, температура, объём и т.д.), и как от неё зависит искомая величина по формуле. Пример: если плотность жидкости растёт, а объём погружённого тела не меняется, сила Архимеда $F_A = \rho g V$ увеличивается.

2. Метод баланса сил. Составьте уравнение равновесия сил, действующих на тело, и посмотрите, как меняется каждая составляющая. Пример: тело на дне сосуда: $N + F_A = mg$, отсюда $N = mg - F_A$ — рост $F_A$ снижает силу давления на дно.

3. Метод относительности движения. Переходите в систему отсчёта, связанную с движущейся средой (водой, ветром), чтобы упростить сравнение скоростей и времён. Пример: лодка и плот плывут по реке — в системе отсчёта, связанной с водой, течение «исчезает», и остаётся только собственная скорость лодки.

4. Метод теплового баланса. Сравните количество теплоты, отдаваемое одним телом, и принимаемое другим, учитывая теплоёмкости и массы. Пример: при смешивании горячей и холодной воды равновесная температура определяется равенством $Q_{\text{отдано}} = Q_{\text{получено}}$.

5. Метод построения хода луча. Для оптических задач нарисуйте ход луча по законам отражения/преломления и определите, где окажется изображение. Пример: луч, идущий через собирающую линзу параллельно оптической оси, после линзы пройдёт через фокус.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитайте условие и выделите, что меняется. Найдите конкретный параметр, который изменяется по сравнению с исходной ситуацией (плотность, температура, давление и т.д.).
2. Определите физическое явление или закон, которое описывает ситуацию (закон Архимеда, закон Паскаля, теплообмен, отражение света и т.д.).
3. Запишите формулу или зависимость, связывающую изменяющийся параметр с искомой величиной.
4. Проследите цепочку причинно-следственных связей: как изменение одного параметра влияет на другой, а тот — на итоговый результат.
5. Сформулируйте однозначный ответ («увеличится», «уменьшится», «не изменится», «останется одинаковым»).
6. Запишите объяснение — короткий, но полный текст с указанием закона и логики рассуждения, без лишних слов.

Разбор примеров

Пример 1. Камень лежит на дне сосуда, полностью погружённый в воду. Изменится ли давление камня на дно, если в воду добавить поваренную соль?

Шаг 1. Меняющийся параметр — плотность жидкости $\rho$: соль растворяется, плотность раствора увеличивается по сравнению с чистой водой.

Шаг 2. Явление — действие силы Архимеда на погружённое тело: $F_A = \rho g V$, где $V$ — объём камня (не меняется, камень твёрдый).

Шаг 3. Раз $\rho$ растёт, а $V$ постоянно, $F_A$ увеличивается.

Шаг 4. Сила давления камня на дно равна силе реакции опоры $N$. Из условия равновесия камня: $N + F_A = mg$, откуда $N = mg - F_A$. Масса камня $m$ не меняется, значит при увеличении $F_A$ значение $N$ уменьшается.

Шаг 5. Ответ: давление камня на дно уменьшится.

Объяснение (полный текст ответа): при добавлении соли плотность воды увеличивается, поэтому по закону Архимеда возрастает выталкивающая сила, действующая на камень. Так как сумма силы реакции опоры и силы Архимеда равна весу камня, увеличение силы Архимеда приводит к уменьшению силы, с которой камень давит на дно.

Пример 2. Запаянную с одного конца трубку опускают открытым концом в воду на половину длины трубки. Что произойдёт с уровнем воды в трубке, если атмосферное давление уменьшится?

Шаг 1. Меняющийся параметр — атмосферное давление $p_{атм}$, оно уменьшается.

Шаг 2. Явление — закон Паскаля: давление передаётся жидкостью равномерно, и в закрытой трубке воздух и вода находятся в равновесии с атмосферным давлением снаружи.

Шаг 3. До изменения давление воздуха в трубке плюс давление столбика воды в трубке уравновешивало атмосферное давление снаружи на уровне воды в сосуде: $p_{возд} + \rho g h = p_{атм}$.

Шаг 4. При уменьшении $p_{атм}$ равновесие нарушается: суммарное давление внутри трубки становится больше внешнего. Чтобы восстановить равновесие, часть воды должна выйти из трубки, увеличивая объём воздуха в ней (воздух расширяется, его давление падает) и уменьшая высоту столбика воды $h$.

Шаг 5. Ответ: уровень воды в трубке понизится.

Объяснение: при уменьшении атмосферного давления, согласно закону Паскаля, часть воды должна выйти из трубки, чтобы суммарное давление воздуха в трубке и столбика воды уравновешивало уменьшившееся атмосферное давление.

Пример 3. По реке плывёт лодка с гребцом, а рядом с ней — плот. Одинаковое ли время потребуется гребцу, чтобы перегнать плот на 10 м, и чтобы на столько же отстать от него?

Шаг 1. В условии участвуют три скорости: скорость течения реки $v_{теч}$, скорость плота относительно берега (плот несёт течением, поэтому $v_{плот} = v_{теч}$), и собственная скорость лодки относительно воды $v_{л}$.

Шаг 2. Метод — переход в систему отсчёта, связанную с водой (то есть с плотом, так как плот неподвижен относительно воды).

Шаг 3. В этой системе отсчёта скорость лодки относительно плота равна собственной скорости гребца $v_{л}$ независимо от направления движения — вперёд по течению или назад против течения, потому что течение одинаково «сносит» и лодку, и плот, и в относительном движении оно не участвует.

Шаг 4. Время, за которое лодка удалится от плота на расстояние $s = 10$ м, равно $t = \dfrac{s}{v_{л}}$ — как при обгоне, так и при отставании, так как относительная скорость по модулю одинакова в обоих случаях (меняется только направление гребли, а не её эффективная скорость относительно воды).

Шаг 5. Ответ: время одинаковое.

Объяснение: относительно плота скорость лодки одинакова по величине и при движении вперёд, и при движении назад, поскольку течение одинаково влияет и на лодку, и на плот, и в относительном движении не проявляется — учитывается только собственная скорость лодки относительно воды.

Типичные ошибки и ловушки

• Ответ без объяснения. Даже верный ответ «уменьшится» без указания закона и логики не даёт полного балла.
• Путаница между весом тела и силой давления на опору. Вес тела $mg$ не меняется, а сила давления на опору может меняться из-за перераспределения сил (силы Архимеда, силы реакции и т.д.).
• Забывают учитывать относительность движения. В задачах на течение реки часто ошибочно складывают или вычитают скорости без перехода в удобную систему отсчёта.
• Игнорирование закона Паскаля в задачах с газом и жидкостью в замкнутых сосудах. Нужно помнить, что давление передаётся во все точки жидкости/газа равномерно.
• Смешивание причины и следствия. Например, говорят «сила Архимеда уменьшилась, потому что тело стало легче давить на дно» — правильно наоборот: сила давления на дно уменьшилась, потому что возросла сила Архимеда.
• Неполный физический язык. Ответ вида «потому что так получается» не засчитывается — нужны точные термины: закон, формула, зависимость величин.
• Пропуск промежуточных шагов. Экзаменатор должен видеть всю цепочку: что изменилось → какой закон применим → как это повлияло на итоговую величину.

Как готовиться

1. Составьте краткий справочник формул по каждому из шести блоков (механика, теплота, электромагнетизм, оптика, звук, кванты) — держите его перед глазами при разборе задач.
2. Решайте задачи по темам блоками, а не вперемешку: сначала все задачи на давление и силу Архимеда, затем на теплообмен, потом на оптику и так далее — так закрепляется алгоритм каждого типа.
3. Тренируйтесь формулировать полный ответ вслух или письменно, проверяя себя по критериям: есть ли явный ответ, есть ли указание закона, есть ли логическая цепочка.
4. Разбирайте типовые ситуации из учебника: плавание тел, изменение плотности жидкости, теплообмен при смешивании, ход лучей через линзу, распространение звука в разных средах, излучение атомов.
5. Практикуйте переход в другую систему отсчёта для задач на относительное движение (лодки, поезда, течения) — это самый частый источник ошибок.
6. Проверяйте объяснение на «физическую полноту»: должно быть указано, какая величина меняется, по какому закону, и как это влияет на итог — без лишних слов, но без пропусков.
7. Разбирайте разборы решений из вариантов прошлых лет, обращая внимание не только на ответ, но и на структуру объяснения — это лучший способ понять, что именно ожидают эксперты.