论文部分内容阅读
一、认识开放性试题
所谓的开放性试题是指题设条件不唯一，或解题方法具有多样性，或答案不单一的题目.这种考查在强调将物理知识应用于社会实践解决实际问题的基础上，具有一种明显的发散性，或情境开放，或条件开放，或解题方法开放，或结果开放.开放性试题对同学们应用物理知识综合分析和解决问题的能力要求很高，通过开放性试题的解答训练，能够提高我们理解能力、概括能力、分析能力、判断能力、推理能力、文字表达能力等，最终提高我们的综合探索创新能力.开放性试题有利于同学们独立思考、大胆想象的科学态度的养成，有利于同学们尊重事实、勇于怀疑的科学精神的形成.纵观各地的中考试题，开放性试题一般分为情境（过程）开放型、条件开放型、解题方法开放型、结果开放型、综合开放型等；考查的方式涉及填空、选择、实验与设计以及计算等各种类型.
二、如何解答开放性试题
总结各地中考试卷上的开放性试题我们不难发现：问题中的情景常常与生活、社会、科技相联系，所以，求解开放性问题，需要我们灵活运用物理知识，充分挖掘题目中的情境、图形或图像等隐含条件和表示条件的重点字句进行分析、推理、比较、联想；同时结合所学物理概念、物理规律、物理现象等一切物理知识，开阔自己的解题思维、方法，得到正确的结论.
三、例题分类与解析
1.情境开放
例1如图1所示，是乳牛自动喂水器的装置原理图.请观察该装置在设计中应用到的物理原理或规律有.
解析浮球的上升和下降必与浮力有关，所以涉及阿基米德原理；由于杠杆作用，进水阀门打开关闭，运用杠杆原理；此外，还有二力平衡原理等.所以本题涉及的有：连通器原理、阿基米德原理、杠杆原理、二力平衡条件、液体压强知识等.
点拨生活中的一个简单情境，只要我们仔细思考，可以发掘出许多的物理知识.
例2如图2所示，是某同学在水上运动场画的一幅画.请你观察这幅画，图中哪些现象或物体与你学过的物理知识有关，参照示例，在下表中填出5例.
解析分析图片，可以看到阳光下人的影子、从泳池里出来的人站在风中觉得冷、有人在用照相机拍照、游爱好者在进行跳水运动、有人在游泳、有人在进行水球比赛、计时用的秒表等等，这些情境中都蕴含着相应的物理知识，有的同一个情景里面可能还蕴含着多个的物理知识.
答案（见下表）
点拨这是一个生动活泼的场景摄影，这样的实时摄影所容纳的信息量是非常丰富的，这也是情境开放性问题的特点.我们要能够从看起来纷繁复杂的场面中找到其中所应用的物理知识.
二、条件开放
例3如图3所示，一个普通中学生双脚站立在水平地面上，他对水平地面的压力和压强最接近于（）.
A.50N，103Pa
B.50N，104Pa
C.500N，103Pa
D.500N，104Pa
解析要求普通中学生对水平地面的压力和压强，必须知道他的体重和鞋底与地面的接触面积，而这些数据要来自同学们对生活的观察和体验.一名普通中学生的质量一般为50kg左右，G=mg=50kg×10N／kg=500N，一只脚与地面的接触面积约为10cm×25cm
=250cm2，所以双脚与地面的接触面积约为500cm2=0.05m2.当取g=10N／kg时，普通中学生对地面的压强为p=F／S=500N／0.05m2
=104Pa，所以答案应选D.
点拨这实际上是条件开放的估算题，涉及需要估算的物理量的两个条件都是开放的，但是这些数据的获得是建立在大家对自然、生活、生产和科学技术应用的观察和思考的基础之上的，如果大家对生活的体验不深，对周围事物的没有一定的感性认识，是无法解答此类问题的.也就是说，开放的条件也是有一定范围的，不是胡乱凑出来的.
例4为了研究问题方便，我们常常用一些模型代替物体，比如我们常常用长方体木块作为实验器材来研究一些问题，现在请你以长方体木块作为实验器材之一，可以适当添加其他辅助器材，设计三个实验来研究或说明相关的物理问题.（力、热、声、光、电均可）
解析本题把长方体木块作为必备实验器材，允许适当添加其他辅助器材，设计实验来研究或说明相关的物理问题.一般地，只要能达到目的，添加的辅助器材越少、实验原理和过程越简单越好.
答案如下表所示.
点拨木块为必备器材之一，其他器材任选，条件非常开放.不过仔细分析我们发现题材来自于平时的演示实验，所以难度并不大.解决此类问题，要求我们平时留心观察老师所做的演示实验，准确把握实验的意图和原理.
三、过程开放
例5小虎在实验室里做实验时，他发现有两杯不同的液体，面对实验室里的器材：①托盘天平（已调节平衡，不含砝码）；②弹簧测力计；③两个质量和形状完全相同的烧杯；④拴着细线的物块（其密度大于这两种液体的密度）；⑤刻度尺.小虎想运用两种方法比较它们的密度大小.你认为能完成吗？如果能请写出：所选器材的序号，并简要说明比较的方法.
解析这是一道过程开放的设计性实验题.要比较两种液体，我们可依据自己掌握的知识进行设计，尽管实验过程不同，但能达到同一目的.
方法一：所选用的器材：①③⑤
1.在两个质量和形状完全相同的烧杯内装入这两种不同的液体.
2.用刻度尺测量使这两杯液体等高.
（1、2两步合并为将这两种不同的液体装满在两个质量和形状完全相同的烧杯中亦可）
3.将这两杯等体积的液体分别放入已调节平衡的托盘天平的左右盘中.
4.托盘偏重的一侧的杯中所装液体的密度大.
方法二：所选用器材：②④
1.用弹簧测力测出栓细线的物体的重.（此步可省略）
2.再分别测出物体浸没在两种不同液体时弹簧测力计的示数.
3.比较步骤2的示数，示数小的物块受到的浮力大，则该杯所装液体密度大.
（步骤3也可写成：分别算出物块浸没在不同液体中的浮力，物块受到的浮力大，则该杯所装液体密度大.）
方法三：所选用的器材：①②③
1.在两个质量和形状完全相同的烧杯内装入这两种不同液体.
2.将这两杯不同的液体分别放入已调平衡的托盘天平的左右盘中，调节天平中的液体使天平重新平衡.
3.利用刻度尺比较这两杯等质量液体的体积，体积小的那杯所装液体的密度较大.
点拨过程开放的问题，其实就是用不同的知识涉及不同的解决问题的方法，对于探究题而言，就是运用不同的物理知识设计出不同的探究方案.
例6声音要在介质中才能传播，空气可以传播声音.请设计一个简易实验，证明固体也能够传播声音.请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论.要求设计的实验具有可行性，要符合安全原则.
（1）实验器材；
（2）实验步骤；
（3）实验分析与结论.
解析这是一则方法和过程均开放的试题，我们可以先从以下方面找实例：①教材中，在做真空罩实验没抽空气时，能听到罩内钟表的铃声，说明固体玻璃是传声的；通过敲击铁管向外界求救的方法也能说明固体能传播声音，只不过需要适当理顺、扩展，以变成一个可操作性的实验；②实际生活中，如桌子是固体，敲击时在另一端能听到清晰的声音；大地是固体，通过它能听到远方夜袭敌人的马蹄声等，都可以加以扩展，改造成实验.
（1）方法一：（1）实验器材：大广口瓶、橡皮塞、小闹钟.
（2）实验步骤：把小闹钟调至响振状态，然后轻放于大广口瓶中，听小闹钟的铃声；然后，用橡皮塞盖在大广口瓶的瓶口上并塞紧，要求不漏气；然后，再听小闹钟的铃声.
（3）实验分析与结论：瓶内空气与瓶外空气完全被大广口瓶和橡皮塞隔离，如果此时仍能听到小闹钟的铃声，则可证明听到的铃声是通过大广口瓶和橡皮塞传播来的，即固体能传播声音.
方法二：（1）实验器材：白纸、铅笔、长条桌.
（2）实验步骤：①同学甲在长条的一端用铅笔在白纸上用力均匀地写“一”，同时同学乙在桌子的另一端把耳朵帖在桌面上听甲在纸上写“一”的声音，重复几次实验，都可以清晰地听到写“一”时的声音；②同学乙将耳朵离开桌面（注意调整耳朵与笔的距离，保证与上几次实验相比，耳朵与笔的距离相同），同学甲在相同条件下继续写“一”，重复几次实验，都听不到甲在白纸上写“一”的声音.
（3）实验分析与结论：在相同条件下，耳朵帖在桌面上能听到声音，在空气中则听不到声音，说明听到的声音是通过桌子传播的，即固体可以传播声音.
点拨该题解题过程的开放程度较大，器材、步骤与结论都是开放的.对这样的题我们首先要找到一个生活中恰当的例子，或老师做过的小实验，然后再将这个例子或小实验所需的器材、实验步骤写出来，总结成条理性比较强的几个环节就可以了.
例7如图3所示，早在100多年前，爱迪生在前人的基础上最先研制成了经济实用的白炽灯，请结合你所学的物理知识和对白炽灯的了解，就白炽灯的结构和使用过程的具体情况分析，分别提出两个与物理知识有关的问题，并作出简答.
（1）问题：？简答：.
（2）问题：？简答：.
解析以灯泡为命题素材，首先应该涉及到的是有关电学知识.如灯丝发光是由于电流的热效应；灯丝为什么制成螺旋状；灯泡内为什么要抽成真空；旧灯泡为什么没有新灯泡亮等.
答案（1）问题：白炽灯是根据什么原理制成的？简答：是根据电流的热效应制成的.
（2）问题：旧灯泡为什么没有新灯泡亮？简答：因为钨丝受热升华，灯丝变细，灯丝电阻变大，根据P=U2／R可知灯丝的实际功率变小，因此旧灯泡没有新灯泡亮.
点拨爱迪生发明白炽灯的过程就是曲折的，我们对他的这个发明的思考过程也应该从不同的方向进行.
四、结果开放
例8如图4所示，请利用一瓶矿泉水，设计两个不同的物理实验，并完成下表.
解析这是一道开放性实验设计题，实验器材已确定，实验目的及实验方案完全开放，考查考生的实验设计能力，要求同学们具有扎实的基础及综合运用所学知识的能力.参考示例，选择最熟悉及最简单的实验方案解答.
方法如下：
点拨对于结果开放的问题，所举实例不可与示例雷同，另外一定要把所举实例反映的物理实质说清楚.结果开放的问题，不可以随意增加了部分器材.
例9在探究凸透镜成像实验中，小明将一物体沿凸透镜的主光轴，从贴着透镜的位置开始，逐渐远离透镜的过程中（）.
A.像先变大，后逐渐变小
B.像先变小，后逐渐增大
C.像逐渐变小
D.像先是实像，后是虚像
解析当物体距凸透镜的距离在焦距以内时，为放大镜.所成的像是正立放大的虚像.物距越大像越大，所以物体远离透镜时像逐渐变大.当物体距凸透镜的距离在焦距和2倍焦距之间时，透镜成倒立放大的实像（幻灯机），物距增大时，像逐渐减小.当物体距透镜的距离在2倍焦距以外时，成倒立缩小的实像（照相机），物距越大像越小.所以像先变大，后逐渐变小；先是虚像，后是实像.
答案A
点拨凸透镜可以成不同性质的像，这取决于物体和透镜之间的距离，因为本题是物体从贴着透镜开始一个连续远离透镜的过程，所以物距必然覆盖所有情况，结果也是多样的.
例10如图5所示电路中，电阻R2为10Ω，合上开关S，电流表示数I为0.4A，若将电阻R2换成电阻R2′=20Ω，闭合开关S，则电流表示I′为（）.
A.I′=0.2AB.0 C.0 解析原电路是一个电灯L（设其电阻为R1）与电阻R2串联的电路，总电阻R=R1+R2
=R1+10Ω，电压U=IR=0.4A（R1+10Ω），当将电阻R2换成电阻R2′后，总电阻R′=R1+R2′=R1
+20Ω>R.根据欧姆定律，在电压不变时，导体的电阻越大，通过导体的电流越小，电流与电阻成反比，电流应该变小，所以电流表示数I′应小于0.4A，又因为R′不大于R的两倍，电流应不小于原来的一半，所以电流表示数I′应大于0.2A.
答案D
点拨本题属于结果开放性问题，其开放性体现在结果是一个范围，而不是一个具体的数据.
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
所谓的开放性试题是指题设条件不唯一，或解题方法具有多样性，或答案不单一的题目.这种考查在强调将物理知识应用于社会实践解决实际问题的基础上，具有一种明显的发散性，或情境开放，或条件开放，或解题方法开放，或结果开放.开放性试题对同学们应用物理知识综合分析和解决问题的能力要求很高，通过开放性试题的解答训练，能够提高我们理解能力、概括能力、分析能力、判断能力、推理能力、文字表达能力等，最终提高我们的综合探索创新能力.开放性试题有利于同学们独立思考、大胆想象的科学态度的养成，有利于同学们尊重事实、勇于怀疑的科学精神的形成.纵观各地的中考试题，开放性试题一般分为情境（过程）开放型、条件开放型、解题方法开放型、结果开放型、综合开放型等；考查的方式涉及填空、选择、实验与设计以及计算等各种类型.
二、如何解答开放性试题
总结各地中考试卷上的开放性试题我们不难发现：问题中的情景常常与生活、社会、科技相联系，所以，求解开放性问题，需要我们灵活运用物理知识，充分挖掘题目中的情境、图形或图像等隐含条件和表示条件的重点字句进行分析、推理、比较、联想；同时结合所学物理概念、物理规律、物理现象等一切物理知识，开阔自己的解题思维、方法，得到正确的结论.
三、例题分类与解析
1.情境开放
例1如图1所示，是乳牛自动喂水器的装置原理图.请观察该装置在设计中应用到的物理原理或规律有.
解析浮球的上升和下降必与浮力有关，所以涉及阿基米德原理；由于杠杆作用，进水阀门打开关闭，运用杠杆原理；此外，还有二力平衡原理等.所以本题涉及的有：连通器原理、阿基米德原理、杠杆原理、二力平衡条件、液体压强知识等.
点拨生活中的一个简单情境，只要我们仔细思考，可以发掘出许多的物理知识.
例2如图2所示，是某同学在水上运动场画的一幅画.请你观察这幅画，图中哪些现象或物体与你学过的物理知识有关，参照示例，在下表中填出5例.
解析分析图片，可以看到阳光下人的影子、从泳池里出来的人站在风中觉得冷、有人在用照相机拍照、游爱好者在进行跳水运动、有人在游泳、有人在进行水球比赛、计时用的秒表等等，这些情境中都蕴含着相应的物理知识，有的同一个情景里面可能还蕴含着多个的物理知识.
答案（见下表）
点拨这是一个生动活泼的场景摄影，这样的实时摄影所容纳的信息量是非常丰富的，这也是情境开放性问题的特点.我们要能够从看起来纷繁复杂的场面中找到其中所应用的物理知识.
二、条件开放
例3如图3所示，一个普通中学生双脚站立在水平地面上，他对水平地面的压力和压强最接近于（）.
A.50N，103Pa
B.50N，104Pa
C.500N，103Pa
D.500N，104Pa
解析要求普通中学生对水平地面的压力和压强，必须知道他的体重和鞋底与地面的接触面积，而这些数据要来自同学们对生活的观察和体验.一名普通中学生的质量一般为50kg左右，G=mg=50kg×10N／kg=500N，一只脚与地面的接触面积约为10cm×25cm
=250cm2，所以双脚与地面的接触面积约为500cm2=0.05m2.当取g=10N／kg时，普通中学生对地面的压强为p=F／S=500N／0.05m2
=104Pa，所以答案应选D.
点拨这实际上是条件开放的估算题，涉及需要估算的物理量的两个条件都是开放的，但是这些数据的获得是建立在大家对自然、生活、生产和科学技术应用的观察和思考的基础之上的，如果大家对生活的体验不深，对周围事物的没有一定的感性认识，是无法解答此类问题的.也就是说，开放的条件也是有一定范围的，不是胡乱凑出来的.
例4为了研究问题方便，我们常常用一些模型代替物体，比如我们常常用长方体木块作为实验器材来研究一些问题，现在请你以长方体木块作为实验器材之一，可以适当添加其他辅助器材，设计三个实验来研究或说明相关的物理问题.（力、热、声、光、电均可）
解析本题把长方体木块作为必备实验器材，允许适当添加其他辅助器材，设计实验来研究或说明相关的物理问题.一般地，只要能达到目的，添加的辅助器材越少、实验原理和过程越简单越好.
答案如下表所示.
点拨木块为必备器材之一，其他器材任选，条件非常开放.不过仔细分析我们发现题材来自于平时的演示实验，所以难度并不大.解决此类问题，要求我们平时留心观察老师所做的演示实验，准确把握实验的意图和原理.
三、过程开放
例5小虎在实验室里做实验时，他发现有两杯不同的液体，面对实验室里的器材：①托盘天平（已调节平衡，不含砝码）；②弹簧测力计；③两个质量和形状完全相同的烧杯；④拴着细线的物块（其密度大于这两种液体的密度）；⑤刻度尺.小虎想运用两种方法比较它们的密度大小.你认为能完成吗？如果能请写出：所选器材的序号，并简要说明比较的方法.
解析这是一道过程开放的设计性实验题.要比较两种液体，我们可依据自己掌握的知识进行设计，尽管实验过程不同，但能达到同一目的.
方法一：所选用的器材：①③⑤
1.在两个质量和形状完全相同的烧杯内装入这两种不同的液体.
2.用刻度尺测量使这两杯液体等高.
（1、2两步合并为将这两种不同的液体装满在两个质量和形状完全相同的烧杯中亦可）
3.将这两杯等体积的液体分别放入已调节平衡的托盘天平的左右盘中.
4.托盘偏重的一侧的杯中所装液体的密度大.
方法二：所选用器材：②④
1.用弹簧测力测出栓细线的物体的重.（此步可省略）
2.再分别测出物体浸没在两种不同液体时弹簧测力计的示数.
3.比较步骤2的示数，示数小的物块受到的浮力大，则该杯所装液体密度大.
（步骤3也可写成：分别算出物块浸没在不同液体中的浮力，物块受到的浮力大，则该杯所装液体密度大.）
方法三：所选用的器材：①②③
1.在两个质量和形状完全相同的烧杯内装入这两种不同液体.
2.将这两杯不同的液体分别放入已调平衡的托盘天平的左右盘中，调节天平中的液体使天平重新平衡.
3.利用刻度尺比较这两杯等质量液体的体积，体积小的那杯所装液体的密度较大.
点拨过程开放的问题，其实就是用不同的知识涉及不同的解决问题的方法，对于探究题而言，就是运用不同的物理知识设计出不同的探究方案.
例6声音要在介质中才能传播，空气可以传播声音.请设计一个简易实验，证明固体也能够传播声音.请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论.要求设计的实验具有可行性，要符合安全原则.
（1）实验器材；
（2）实验步骤；
（3）实验分析与结论.
解析这是一则方法和过程均开放的试题，我们可以先从以下方面找实例：①教材中，在做真空罩实验没抽空气时，能听到罩内钟表的铃声，说明固体玻璃是传声的；通过敲击铁管向外界求救的方法也能说明固体能传播声音，只不过需要适当理顺、扩展，以变成一个可操作性的实验；②实际生活中，如桌子是固体，敲击时在另一端能听到清晰的声音；大地是固体，通过它能听到远方夜袭敌人的马蹄声等，都可以加以扩展，改造成实验.
（1）方法一：（1）实验器材：大广口瓶、橡皮塞、小闹钟.
（2）实验步骤：把小闹钟调至响振状态，然后轻放于大广口瓶中，听小闹钟的铃声；然后，用橡皮塞盖在大广口瓶的瓶口上并塞紧，要求不漏气；然后，再听小闹钟的铃声.
（3）实验分析与结论：瓶内空气与瓶外空气完全被大广口瓶和橡皮塞隔离，如果此时仍能听到小闹钟的铃声，则可证明听到的铃声是通过大广口瓶和橡皮塞传播来的，即固体能传播声音.
方法二：（1）实验器材：白纸、铅笔、长条桌.
（2）实验步骤：①同学甲在长条的一端用铅笔在白纸上用力均匀地写“一”，同时同学乙在桌子的另一端把耳朵帖在桌面上听甲在纸上写“一”的声音，重复几次实验，都可以清晰地听到写“一”时的声音；②同学乙将耳朵离开桌面（注意调整耳朵与笔的距离，保证与上几次实验相比，耳朵与笔的距离相同），同学甲在相同条件下继续写“一”，重复几次实验，都听不到甲在白纸上写“一”的声音.
（3）实验分析与结论：在相同条件下，耳朵帖在桌面上能听到声音，在空气中则听不到声音，说明听到的声音是通过桌子传播的，即固体可以传播声音.
点拨该题解题过程的开放程度较大，器材、步骤与结论都是开放的.对这样的题我们首先要找到一个生活中恰当的例子，或老师做过的小实验，然后再将这个例子或小实验所需的器材、实验步骤写出来，总结成条理性比较强的几个环节就可以了.
例7如图3所示，早在100多年前，爱迪生在前人的基础上最先研制成了经济实用的白炽灯，请结合你所学的物理知识和对白炽灯的了解，就白炽灯的结构和使用过程的具体情况分析，分别提出两个与物理知识有关的问题，并作出简答.
（1）问题：？简答：.
（2）问题：？简答：.
解析以灯泡为命题素材，首先应该涉及到的是有关电学知识.如灯丝发光是由于电流的热效应；灯丝为什么制成螺旋状；灯泡内为什么要抽成真空；旧灯泡为什么没有新灯泡亮等.
答案（1）问题：白炽灯是根据什么原理制成的？简答：是根据电流的热效应制成的.
（2）问题：旧灯泡为什么没有新灯泡亮？简答：因为钨丝受热升华，灯丝变细，灯丝电阻变大，根据P=U2／R可知灯丝的实际功率变小，因此旧灯泡没有新灯泡亮.
点拨爱迪生发明白炽灯的过程就是曲折的，我们对他的这个发明的思考过程也应该从不同的方向进行.
四、结果开放
例8如图4所示，请利用一瓶矿泉水，设计两个不同的物理实验，并完成下表.
解析这是一道开放性实验设计题，实验器材已确定，实验目的及实验方案完全开放，考查考生的实验设计能力，要求同学们具有扎实的基础及综合运用所学知识的能力.参考示例，选择最熟悉及最简单的实验方案解答.
方法如下：
点拨对于结果开放的问题，所举实例不可与示例雷同，另外一定要把所举实例反映的物理实质说清楚.结果开放的问题，不可以随意增加了部分器材.
例9在探究凸透镜成像实验中，小明将一物体沿凸透镜的主光轴，从贴着透镜的位置开始，逐渐远离透镜的过程中（）.
A.像先变大，后逐渐变小
B.像先变小，后逐渐增大
C.像逐渐变小
D.像先是实像，后是虚像
解析当物体距凸透镜的距离在焦距以内时，为放大镜.所成的像是正立放大的虚像.物距越大像越大，所以物体远离透镜时像逐渐变大.当物体距凸透镜的距离在焦距和2倍焦距之间时，透镜成倒立放大的实像（幻灯机），物距增大时，像逐渐减小.当物体距透镜的距离在2倍焦距以外时，成倒立缩小的实像（照相机），物距越大像越小.所以像先变大，后逐渐变小；先是虚像，后是实像.
答案A
点拨凸透镜可以成不同性质的像，这取决于物体和透镜之间的距离，因为本题是物体从贴着透镜开始一个连续远离透镜的过程，所以物距必然覆盖所有情况，结果也是多样的.
例10如图5所示电路中，电阻R2为10Ω，合上开关S，电流表示数I为0.4A，若将电阻R2换成电阻R2′=20Ω，闭合开关S，则电流表示I′为（）.
A.I′=0.2AB.0
=R1+10Ω，电压U=IR=0.4A（R1+10Ω），当将电阻R2换成电阻R2′后，总电阻R′=R1+R2′=R1
+20Ω>R.根据欧姆定律，在电压不变时，导体的电阻越大，通过导体的电流越小，电流与电阻成反比，电流应该变小，所以电流表示数I′应小于0.4A，又因为R′不大于R的两倍，电流应不小于原来的一半，所以电流表示数I′应大于0.2A.
答案D
点拨本题属于结果开放性问题，其开放性体现在结果是一个范围，而不是一个具体的数据.
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”