开放型试题

近几年来各地的中考和竞赛试题中出现了许多新题型，开放性题型就是其中的一种.

所谓“开放性”，是针对“封闭性”而言的.传统的物理题目大多是条件齐全，结果确定，解题思路和方法比较单一，要求同学们根据题目给出的条件，运用有关规律、公式找出确定的答案即可.这类题目我们称之为“封闭性”题.与此相反，题目的条件不确定，解题方法不惟一，答案形式多样化，要求同学们开阔思路，在题目给出的情景中自由发挥，主动获取条件，既可多角度、多层次的解决题目提出的问题，也可自问自答，这类题目我们称之为“开放性”题.

开放性试题有以下几个特点：① 无论是试题的编制，还是解答要求，其最根本的一条就是体现思维的开放性，有利于培养同学们的发散思维和创新意识；② 大多数开放性试题源于生活实践和社会实际，与当今科技成果、社会热点问题关系密切，有利于同学们走进生活，走进社会，培养观察、分析问题的能力及综合运用知识解决实际题的能力；③ 在开放性试题中有大量的实验题，可让同学们自选仪器，自定实验方法，且结论不惟一，这有利于培养同学们实验设计能力、动手操作能力及语言表达能力.

正因为开放性试题有上述特点和好处，相对而言也提高了开放性试题的难度.要解答好开放性试题，就需要有一定的知识、经验积累，这就要求同学们在平时学习和生活中做有心人.

开放型试题主要有以下四种形式.

一、 条件开放型

这类试题一般是给出了结论，但给出的条件不足，或满足结论的条件不单一，需要同学们透过逆向思维，判断出需增补的条件来，才能得到已知结论.也有部分条件开放型题的结论不惟一，随着增补条件不同，可能得出不同的结论.

例1 在初中物理实验中，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）

分析 本题主要考查同学们对所学实验原理的理解和相关器材的使用，考查在不同情况下运用所学知识、灵活设计实验的能力.题中木块是必备器材之一，要求“适当添加其他辅助器材”，设计出三个实验来研究和说明相关的物理问题.不但结论开放，条件也开放.一般来说，只要能达到目的，添加的器材越少，实验原理、实验过程越简单越好.

解答 设计的几个实验如下所述：

设计一 添加主要器材：弹簧测力计、细线.主要实验过程：用细线将木块拴好，挂在弹簧测力计的钩子上，待木块静止时，记录弹簧测力计示数.研究或说明的物理问题：木块受到重力.（也可说是二力平衡问题）

设计二 添加主要器材：弹簧测力计、木板、毛巾、砝码.主要实验过程：①将木块放在木板上，用弹簧测力计水平、匀速拉动，记录弹簧测力计示数；② 将木块放在覆盖毛巾的木板上，用弹簧测力计水平、匀速拉动，记录弹簧测力计示数；③ 将砝码放在木块上，再将木块放在木板上，用弹簧测力计水平、匀速拉动，记录弹簧测力计示数.研究或说明的物理问题：摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关.

设计三 添加主要器材：烧杯、热水.主要实验过程：将热水注入烧杯，再将木块的一端放入热水中，手握木块的另一端，待一小会仍不觉得热.研究或说明的物理问题：木块是热的不良导体.

设计四 添加的主要器材：导线、开关、小灯泡、电源.主要实验过程：将导线、开关、小灯泡、电源和干木块连接成串联电路，闭合开关观察小灯泡是否发光.研究或说明的物理问题：干木块是绝缘体.

例２ 在体育课上体育老师组织一次登楼比赛活动.张明同学用了１２s的时间从一楼匀速登上五楼，获得冠军.现在研究一下张明同学在登楼过程中克服重力做功的功率最接近于（ ）.

A. 60WB. 100WC. 600W D. 1000W

分析 本题不仅考查同学们对功、功率有关知识的掌握情况，同时还考查同学们对生活中常见物理量的估测能力.题目中只给出了张明同学登楼的时间，而张明所受到的重力，五楼的高度需同学们根据生活经验估测.

一般中学生的体重约为450N~700N之间，教学楼每层楼高度约为3.3m左右，由一楼到五楼需攀登4层楼梯，总高度约为13.2m.由公式可得

选项数值在495W~770W间的是正确的.本题的条件和结论都具有开放性.

解答 本题应选C.

例3 在一次课外活动中，某同学对家用电器进行了相关的观察和研究，他以一台电磁炉为观察研究对象，记录了有关数据，如下表：

请你就这位同学在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题：

（1） 加热 5min，水所吸收的热量；

（2） 电磁炉工作5min消耗的电能；

（3） 电磁炉的功率；

（4） 请你将（3）的求解结果与这位同学在活动中的有关数据进行比较，发现了什么新问题？并解释原因.

分析 本题是热学和电学的综合题，它不仅考查同学们对有热学、电学知识的掌握情况，而且还考查同学们观察、分析问题及主动获取信息的能力.题目只给出了研究对象和相关数据的记录表格，没有明确解题所必须的已知条件，因此同学们必须依据解题的需要，从表格中找出必要的条件，再运用相关的规律、公式解题.

解答 （1）水吸收的热量为

（4） 将问题（3）中计算出的电磁炉的实际功率与铭牌中的额定功率相比较，明显的看出：实际功率小于额定功率.其原因是使用时输电线的分压作用造成电磁炉实际电压低于额定电压所致.

二、 结论开放型

这类试题一般是给出了条件，但结论不惟一.可以让同学们根据已知条件进行多方位、多角度探索、分析，得出不同的结论，只要符合道理均算正确.也有的试题给出的条件不完全，可以让同学们补充条件，根据补充的条件不同，可以得出不同的结论.

例4 如图1所示，用一根自重可忽略不计的撬棒撬石头，若撬棒上C点所受压力为1800N，且AB=1.5m，BD=0.5m，AC=1.3m，则撬动这块石头所需的垂直于杠杆的力为___________N.

分析 本题考查同学们对杠杆的有关概念理解程度和运用杠杆知识解决实际问题的能力.由于题目中支点不确定，故A端的垂直AB的作用力方向和大小都不确定，使本题结论不惟一.因此本题的过程和结论具有开放性.

若以B点为支点，动力臂AB=1.5m，阻力臂BC=AB-AC=0.2m，阻力F2=1800N.根据杠杆平衡条件 F1・AB=F2・BC 可得

若以D点为支点，动力臂AD=AB-BD=1m，阻力臂CD=AC-CD=0.3m，阻力F2′=1800N.根据杠杆平衡条件 F1′ ・AD=F2′・CD 可得

解答 本题应填240N或540N.

例5 目前，我国正在实施“嫦娥一号”登月工程，已知月球表面没有空气，请你根据所学知识设想一下，宇航员在月球上将不能进行哪些实验？

分析 在学习重力或摩擦力时，老师们常常会提出“若没有重力或摩擦力，我们的世界会发生什么变化？”的问题，让同学们回答，用以培养同学们的发散思维和想象能力.本题所涉及的地点是月球，关键条件是没有空气，则更需要同学们去大胆想象.值得注意的是，题目没有把“变化”局限在物理实验和现象中，这就要求我们应从物理、化学、生物等相关的实验和现象去研究、分析，本题是跨学科试题.

解答 物理方面的：（1） 没有空气就没有大气压，不能进行托里折利实验；（2） 宇航员不能用吸管吸饮料.（3） 没有空气就无法听到依靠空气传播的声音，月球是一个寂静的世界.（4） 没有空气，物体将不会受到气体的浮力，氢气球不能升空.（5） 没有空气，电风扇将吹不出风来

化学方面的：没有空气，一切可燃物质在月球上都无法燃烧；内燃机也无法工作.

生物方面的：没有空气，带到月球上的植物就不能进行光合作用，无法存活.

例6 如图2所示，是家用电热水器的简化电路图，当闭合闸刀开关后，发现电热水器发热管不发热，造成该现象的原因有多种可能，请写出其中的三种：

（1）____________________________________；

（2）____________________________________；

（3）____________________________________.

分析 本题着重考查同学们有关家用电器故障方面的知识及分析问题、解决问题的能力.由于造成热水器发热管不发热的原因是多种的，而题目要求写出三种，所以其结论不惟一，属结论开放型题目.

解答 （1） 保险丝断了；（2） 闸刀开关接触不良；（3） 温控开关坏了；（4） 发热管坏了；（5） 导线内部某处断开了；（6） 停电.

三、 过程开放型

这类试题常常是条件、结论都已给出，而解题思路和方法不惟一.也有部分题目条件和过程都开放，只给出结论，这就需要同学们从多方位、多角度的去探索、去分析思考，善于寻找出最佳解题方法来.

例7 现在给你一只已知阻值的定值电阻R0、两个电流表、电池、开关、足量的导线，要求测出一只未知电阻的阻值Rx.

（1） 画出实验电路图.

（2） 简述实验过程，并用已知量和测量量表示出Rx.

分析 本题着重考查同学们灵活运用伏安法测电阻的有关知识解决问题的能力.由于题目没有给出电源电压，无法直接用R=U/I求出Rx.又由于题目只给出两个电流表，而没有电压表，应考虑用等效替代法解决.因组成的电路不惟一，使本题具有开放性.

解答 （1） 实验电路图如图3所示.

（2） 按图3所示，闭合开关S，读出I1和I2，

例8 有两个相同的杯子，分别盛有密度不同的盐水.规定不用嘴尝、不用密度计、不用天平和量筒（量杯），请你用其他器材和学过的物理知识设计几种区分这两杯盐水密度大小的方法，并简要说明理由（所用方法必须科学、合理）.

分析 本题着重考查同学们对所学物理知识掌握和运用的情况，考查同学们对实验器材了解的程度及设计实验的能力.题目中只规定了几个不准用，而可用什么器材、什么方法都未作规定，其条件和过程都具有开放性.

解决问题应抓住不同密度的液体，它在同一物理现象中，有哪些不同的表现，如相同体积的不同密度的液体其重力不同；在相同深度的不同密度的液体内部压强是不相等的；同一物体在不同密度的液体中，受到的浮力是不相同的等等.再根据这些表现去选取器材、方法，问题就迎刃而解了.

解答 方法一：取两个相同的瓶子，分别灌满密度不同的盐水，用细线拴好，再分别挂在弹簧秤的钩子上，弹簧秤示数大的密度大.

方法二：取两个相同的两端开口，下端用橡皮膜扎紧的玻璃筒，把两杯盐水分别倒入筒里，使两个筒里盐水的深度相同.橡皮膜凸出较多的那杯盐水密度较大.

方法三：把U形管压强计金属盒分别放入两杯盐水中，保持深度相同，压强计左右两管中液面差较大的那杯盐水密度较大.

方法四：把铁块挂在弹簧秤下端，再把铁块分别浸没在两杯盐水中，弹簧秤的示数较小的那杯盐水密度较大.

方法五：把一块正方体木块分别放入两杯盐水中，木块露出液面体积较多的那杯盐水密度较大.

四、 情景开放型

这类试题一般是给出一段文字或图片、表格，让同学们通过阅读、识图或分析表格，找出文字中或图表中所涉及到的物理现象、规律或原理，构建图景并进行加工，用以回答题目中所设的问题，或自己设问自己回答.

例9 阅读下面短文，要求从中找出10个跟物理知识有关的短语或句子，并分别说出涉及到的相关物理知识，填入下表的空格内.

“啪！”发令枪响了，校运会1500m赛跑开始了，运动员穿着短裤、背心、底有花纹的运动鞋，从起跑线出发，在跑道上，小勇和队员们你追我赶，竞争激烈，一个个大汗淋漓.“啦啦队”队员递给运动员湿毛巾，让他们擦汗降温.田赛场上，精彩纷呈：小王快速助跑，用力蹬地，腾空而起，跃过跳杆；小明手托铅球，侧身垫步，猛然用力，铅球离手而去，5kg的铅球在约11m处落地时，把地砸了个很深的坑……忽然，一阵“加油！”声传来，原来小勇第一个到达终点，荣获冠军.

分析 本题是较典型的“走进社会，走进生活”的题目.从对田径竞赛过程的描述构建物理图景，说出物理现象和相关的物理知识.既考查了同学们观察、分析与联想的能力；也考查了同学们的语言表达能力.题目中的示例提示了我们应该如何去解决问题，应反复地去体会它.由于各人所分析、想象的现象、构建的图景不完全一致，回答的内容也不完全相同，使题目具有开放性.

解答 见下表.

例１0 观察图4，在小球摆动时动能和势能转化的实验中，小涛发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他产生了猜想，小球来回摆动一次所用的时间t:① 可能跟小球的质量m有关；② 可能跟绳子的长度l有关；③ 可能跟小球移开的距离s有关.

为验证自己的猜想，他在竖起的木板上画出方格，用瓶子代替小瓶，并在瓶内装大米来改变质量，则：

（1） 除图4所示的器材还需要__________________.

（2） 在测出不同条件下，瓶子来回摆动一次所用的时间t后，得到表中的数据，则：为了研究t与l关系，应选择表中的序号为___________的数据进行分析.

（3） 通过分析表中的数据可以得出初步的结论：t与__________无关，与_____________有关（均填字母）.

（4） 实验中发现，瓶子摆动一次所用的时间很难测准，请你帮他想个更准确的测量方法.

分析 这是一道情景开放的探究实验题.根据小涛的猜想，是要探究小球摆动一次（一个来回），所用时间t与小球的质量m、小球移开的距离s及悬线长l的关系.因此① 除题目中已给出的仪器外，还需要什么仪器应从上述物理量来考虑.必须要有秒表、刻度尺、天平等.② 由于实验中有四个物理量，要得出其中两个物理关系，必需用“控制变量法”，即要研究t与m的关系，应控制l和s不变；要研究t与l的关系，应控制m和s不变；要研究m与s的关系，应控制m和l不变.③ 要使测量结果更准确些，则可采用“测多算少――平均值法”来减小误差.

解答 （1） 秒表、刻度尺、天平；（2） 3、6、7；（3） m、s;l;（4） 测出摆动几次（次数尽量多）所需时间t′，则一次摆动所需时间t=t'/n.

试题精选

1. 给你一把直尺、一只弹簧测力计、一支温度计和一块秒表，你能用这些测量工具，或单独作用，或组合起来使用，直接和间接测量出哪些物理量（要求至少说出8个被测出的物理量）.

（1）____________；（2）____________；（3）____________；（4）____________；

（5）____________；（6）____________；（7）____________；（8）____________

2. 如图5所示，体积为10-2m3的正方体木块，其下表面距水面0.06m，请你根据所学的力学知识，计算出与木块有关的三个物理量.(g取10N/kg)

（1）________________________________________________；

（2）________________________________________________；

（3）________________________________________________.

3. 请写出测盐水密度的两种方法，每种方法写出需要的器材、实验原理和相应的数学表达式.

4.一个电磁学实验箱内有如图6所示的器材，请写出利用这些器材可做的三个电磁学实验名称（或目的）及相应器材的字母代号，填在下表中.

5. 请仔细观察图7所示漫画中的信息，你认为小猴子和小兔子谁分得的萝卜重？简要说明理由.

6. 某次空难飞机的黑匣子已经找到，潜水员在出事地点从10m深的海底将它匀速托出水面.它是体积约为50×20×10cm3，质量为20kg，表面橘红色的长方体.黑匣子防护要求很高，能经受1000℃的高温而不被烧杯，平放时能经受2.5×104N的挤压而不变形，在海水（设ρ海水=1.0×103kg/m3）中浸泡36h而不渗水，请根据上述条件，自己设计提出三个问题，并解答你所提出的问题.（g=10N/kg）

7. 电动自行车很受大家喜爱，下表是某种型号电动自行车的相关数据：

若某骑车人的质量是60kg，在10min内连续行驶3km，根据相关信息求：

（1） 在这段时间内，电动自行车行驶的平均速度；

（2） 该电动自行车的最大有用功率；

（3） 电动自行车以最大速度行驶过程中电动机的工作电流.（保留一位小数）

参考答案

1. 长度、重力、质量、温度、时间、速度、密度、压强 2. （1） F浮=6N （2）

p下=600Pa （3） G=F浮=6N 3. （1） 器材：天平、量筒、玻璃杯 根据ρ=m/V计算 （2） 器材：弹簧秤、小石块、细线、盐水、量筒 用称重法测浮力的方法

4.

5. 小猴分得的萝卜重.根据杠杆平衡条件，由于萝卜平衡时，粗的那端力臂短，因此粗的那端萝卜重

６. 问题一：黑匣子的平均密度是多少？ ρ匣=2×103kg/m3

问题二：黑匣子平放时能承受的压强是多大？ p=2.5×105Pa

问题三：黑匣子在海底受到海水的压强是多大？ p=1×105Pa

问题四：黑匣子在海水中受到的浮力是多大？ F=100N

问题五：黑匣子在海底受到哪些力作用？各力有多大？G=200N 浮力F=100N 支持力F=100N 7. （1） v=5m/s (2) P有=200W （3） I=7.4A

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。