第１６講 中考物理開放型試題專題復習

開放型試題是指題設條件不唯一，或解題方法具有多樣性，或答案不單一的題目.這些題目或條件開放，或過程開放，從而導致結論也具有開放性，以此來考查同學們對物理概念和規律的理解和應用.在近幾年的中考試卷中，出現了一些立意新穎、情景鮮明、耐人尋味的開放型試題，它們成為試卷中的亮點.開放型試題有利于引導在物理教學中重視“具有創新意識，能獨立思考，勇于有根據地懷疑，養成尊重事實、大膽想象的科學態度和科學精神”的培養，因此在復習中應重視開放型試題.開放型試題的題型設計分類大致有以下幾種.

此類開放題的特點是給出生活中的某個現象，或課本中的某個實驗，或是某個情景圖片，根據題中的條件進行分析、判斷或者提出一些問題.這類題目通常以填空的形式出現，分析時應當尋找題中所包含的有用信息或隱含的條件，結合所學物理知識進行解答.

例1 圖1所示的自行車是我們常用的交通工具，請你找出它在構造上和使用中所運用的兩條物理知識.

（1）____. （2）____.

解析：此題結合圖片考查應用物理知識的能力.應當認真觀察圖片，找出與物理知識有關的構造，也可以從自行車的使用過程中聯系對應的知識.解答的過程是非常開放的，涉及的知識有力學、聲現象、光學等方面的概念.答案如：剎車把手相當于省力杠桿，車鈴應用了聲音發生和傳播的知識，輪胎和腳蹬做有凹凸不平的花紋是為了增大摩擦，自行車尾燈應用了光的反射規律.

例2 （2007年江西）晚自習時，小明所在教室里的電燈突然全熄滅了.現在請你根據這個現象，完成下列探究內容：

【提出問題】____

根據已有的知識和經驗，寫出你的猜想和驗證猜想的依據.

猜想1：____；驗證猜想的依據是：____.

猜想2：____；驗證猜想的依據是：____.

解析：此題以學生所熟知的教室為情境，考查對電路故障的分析解決能力.提出問題時，要就題目本身的現象提問，例如：教室里的電燈為什么全熄滅了？猜想時，應從短路和斷路兩方面入手，同時還要考慮到停電這一可能情況.回答驗證猜想的依據時應注意，要結合實際情況，驗證的方法應具備簡單性、可行性.答案如下：

猜想1：可能停電了；驗證猜想的依據是：觀察教室外的燈是否亮著.

猜想2：可能校園空氣開關跳閘了；驗證猜想的依據是：觀察校園空氣開關是否跳閘.

猜想3：可能是教室的保險絲熔斷了；驗證猜想的依據是：觀察教室外的燈是否亮著.

例3 圖2是一個演示物體具有慣性的實驗裝置，其中有小砝碼、小木片、固定在底座上的支柱和彈性鋼片.請你說出在演示物體具有慣性的整個實驗過程中，你觀察到的兩個物理現象及其對應的物理知識（填在下面的橫線上）.

范例 物理現象：小木片飛出后，小砝碼在支柱上保持靜止；

物理知識：小砝碼具有慣性.

（1） 物理現象：____；物理知識：____.

（2） 物理現象：____；物理知識：____.

解析：該實驗涉及的知識主要是力學方面的概念，可結合實驗的每個步驟進行分析.答案有：（1） 物理現象：彈簧片被壓彎；物理知識：力可以改變物體的形狀.（2） 物理現象：被彈簧片打擊后的木片飛出去；物理知識：力可以改變物體的運動狀態.（3） 物理現象：木片飛出后下落；物理知識：小木片受到重力作用；（4） 物理現象：彎曲的彈簧片釋放后以一定的速度打擊木片；物理知識：彈性勢能轉化為動能.

例4 （2007年遂寧）在寒冷的冬天為使自己的身體暖和一些，請你用不同的物理知識（概念、原理），寫出兩種能夠使身體暖和的方法并簡要說明理由.

方法1：____；理由：____.

方法2：____；理由：____.

解析：此題從生活實際出發，考查同學們應用物理知識解決問題的能力.解答的過程是開放的，可結合增大物體內能方面的概念進行分析，因為增大物體內能的方式有做功和熱傳遞兩種，可以從這兩個方面入手解答.答案略.

物理《課程標準》明確要求同學們“經歷基本的科學探究過程，具有初步的科學探究能力，樂于參與和科學技術有關的社會活動，在實踐中有依靠自己的科學素養提高工作效率的意識”.在近幾年的中考實驗題中，具有創設性、思維拓展性的實驗題不斷升溫，開放型試題、應用型試題和探究型試題的比例呈上升趨勢.開放型實驗題的主要題型有：給同學們提供一些材料，提供相應的方案，根據方案進行選材；提供相應的材料，讓同學們根據材料設計方案；給出某個實驗中的現象或故障，根據題目中的條件進行分析、判斷，解決相應的問題.

例5 兩個燒杯中分別裝有純凈水和食鹽水，請根據學過的物理知識，寫出3種確定食鹽水的辦法（寫出簡要的操作步驟，使用器材不限）.

解析：此題沒有給任何器材，開放性很強.應從純凈水和食鹽水的不同特性上入手分析，如密度、沸點、導電性等.在設計實驗時，過程不要寫得太繁雜，說明道理即可.例如：（1） 用密度計分別測量兩杯液體的密度，較大的是鹽水.（2） 用量筒量取相同體積的兩杯液體，用天平測量其質量，質量較大的是鹽水.（3） 用酒精燈給質量相同的兩杯液體加熱，先沸騰的是水.（4） 用兩根碳棒分別插入兩杯液體中，連接電池組和小燈泡，能使小燈泡發光的是鹽水.

例6 （2007年宜昌）在測量大氣壓值的實驗中，某同學將玻璃板放在桌子上，用吸盤貼在玻璃板上面，用彈簧測力計將吸盤緩慢向上拉，直到吸盤脫離板面．問：

（1） 實驗原理是什么？

（2） 某同學做實驗時發現彈簧測力計的量程都太小，不能測出吸盤脫離板面時的拉力．請你選擇其他器材與這只彈簧測力計組合，測出吸盤脫離板面時的拉力．要求寫出用到的器材和方法．

解析：此題針對測量大氣壓值的情景設置問題.第（1）問中的實驗是利用二力平衡的條件F氣=F拉進行測量的，根據所測得的拉力，再由公式p=得出大氣壓值.第（2）問中，彈簧測力計的量程不夠，可以選擇將彈簧測力計與杠桿或滑輪組合，此設計過程為一開放性問題.可以將吸盤與杠桿的一端相連，并將支點靠近吸盤，用彈簧測力計拉動杠桿另一端，組成一個省力杠桿（或用一省力的滑輪組）.

例7 如圖3所示，從一個不能打開的盒子（內有電池組等電路元件）上的兩個小孔中伸出一段細軟的長導線，請你在不斷開該導線的情況下，設計一個方案判斷該導線是否有電流．

（1） 你準備利用電流的____效應進行實驗．

（2） 你需要的器材有____.

（3） 主要的實驗步驟及方法是____.

解析：此題是一道條件開放型題目，由于題目的條件不確定，導致過程和結論也都不是唯一的.解答此題可從電流的熱效應和磁效應兩方面進行分析，此過程用到了轉換法.答案1：（1） 磁.（2） 小磁針.（3） 將小磁針放在桌面上，然后將導線靠近小磁針，變換導線的方位，如果小磁針發生偏轉說明導線中有電流，若不發生偏轉則說明導線中沒有電流．答案2：（1） 熱.（2） 靈敏溫度計.（3） 將靈敏溫度計與導線接觸，觀察其示數是否變化，若示數不變表示沒有電流，若示數上升表示有電流.

例8 一個電磁學實驗箱內有如圖4所示的器材，請寫出利用這些器材可做的3個電磁學實驗名稱（或目的）及相應器材的字母代號，填在下表中.

解析：此題讓根據提供的器材進行選擇性的方案設計，綜合考查對演示實驗的掌握情況、設計實驗的能力及語言表達能力等多個方面.此類實驗題是中招的熱點題型，要求同學們具備較強的綜合應用知識的能力.答案見下頁表.

猜想和探究題是中招考試中的熱點題型.猜想不是胡猜亂想，猜想是應用現有的經驗和知識對問題中的事實尋求可能解釋的過程.猜想與假設合理，能幫助探究者明確探究的內容和方向，指導探究沿著預定目標展開，避免探究的盲目性；它為收集信息、分析和解釋信息提供一個大致框架，也為制訂探究計劃、設計方案奠定了必要的基礎.

設計實驗方案的具體要求來自于探究問題所提出的猜想與假設. 探究過程，就是從操作的角度把探究猜想具體化、程序化.一般做法是先分析該探究要解決哪幾個問題，每個問題有哪幾種解決方法，根據現有條件和要求，應選擇哪種方法為好，然后根據被選中的方法確定需要什么器材以及構思出操作步驟.

例9 小明想從酒精和水的混合液中把酒精分離出來.他想，水的凝固點是0 ℃，酒精的凝固點是-117 ℃，只要把混合液體放入電冰箱的冷凍室（冷凍室溫度可達-5 ℃）中就可以了.于是他照此辦理，但是經過相當長的時間后，小明取出混合液時卻發現水和酒精并沒有分離.

就這個現象你能提出的問題是：____.

針對你提出的問題能做出的合理猜想是：____.

解析：本題根據同學們了解的不同液體凝固點一般不同的知識，聯系同學們易獲得的生活經歷，創設了情境，有物理現象和產生這個現象的過程的描述，從而引導同學們在生活中注意去發現問題，提出猜想.能提出的問題是：水中加入酒精后，水的凝固點怎樣變化？能做出的合理猜想是：水中加入酒精后，水的凝固點降低了.其他答案只要合理也可.

例10 （2007年山東）現有幾根錳銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規格如下頁表所示.請你設計實驗方案，在不剪斷合金絲的前提下，比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲這兩種材料的導電性能.

（1） 應選用編號為____的錳銅合金絲和編號為____的鎳鉻合金絲進行實驗.

（2） 你是如何通過實驗比較出這兩種材料的導電性能的強弱的？簡要寫出你的做法.

解析：（1） 若比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲這兩種材料的導電性能，應選用長度和橫截面積都相同的兩種合金絲，所以應選擇編號為D、H的兩根合金絲進行實驗，這里用到了控制變量法.（2） 比較這兩種材料的導電性能的強弱，即比較電阻大小，阻值較小的合金絲導電性能較強.在實驗中可利用轉換法，通過電流表的示數或小燈泡的亮度判斷電阻大小.方法1：分別將選好的錳銅合金絲和鎳鉻合金絲與電流表串聯后接到同一電源上，根據電流表讀數的大小比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲導電性能的強弱.電流表讀數大的合金絲導電性能強.方法2：分別將選好的錳銅合金絲和鎳鉻合金絲與小燈泡串聯后接到同一電源上，根據小燈泡的亮暗比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲導電性能的強弱.與亮的小燈泡串聯的合金絲導電性能強.方法3：選擇歐姆表，調零后，測選好的兩種合金絲的電阻，根據阻值的大小比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲導電性能的強弱.阻值小的合金絲導電性能強.

此類開放型試題以計算題為背景，利用題目所給的條件求解若干未知量；也可能是根據題目情境自己提出問題進行解答，多見于力學和電學的計算題.解答此類題目要求熟練掌握課本中的計算公式，同時思維要敏捷、全面.有些題目中還可能設計兩個不同的問題情境，要求根據計算結果對兩種情況進行評估，這類問題也多是開放型的，解答時應結合生活實際進行分析.

例11 在三峽水電站發電機組安裝現場，一位工人用滑輪組起吊質量為60 kg的零件，他站在地上用200 N的力往下拉繩，用時15 s使零件勻速上升了3 m，滑輪組工作時的機械效率為75%.根據上述已知條件，你還能求出哪些量？請按示例要求，再求出3個量，并把它們填寫在右表內.（取g=10 N/kg）

解析：這是一道力學綜合計算題，根據題目所給條件，可以計算出拉力、有用功、總功、額外功、功率、速度等物理量.答案見右表.

例12 如圖5所示，有兩個阻值分別為20 Ω、30 Ω的電阻串聯在電路中，請你任意補充一個條件，提出問題，然后解答.（至少選擇兩種做法，但要求每次補充不同類型的條件，提出不同的問題）

解析：這是一道電學綜合計算題，且條件和過程完全放開，補充條件時應注意數據不要太繁雜，要有利于下一步的計算解答.（1）補充條件：電源電壓為12 V；求電路中的電流；解答：R＝R1＋R2＝20 Ω＋30 Ω＝50 Ω，I＝＝＝0.24 A.（2） 補充條件：20 Ω的電阻的功率是3.2 W；求：30 Ω電阻的功率是多少？解答：根據P＝I2R，可求得P2＝4.8 W.其他答案合理也可.

例13 （2007年濟寧）圖6是家庭常用的電熱水壺.

（1） 結合你對電熱水壺的了解，就電熱水壺的結構和使用過程中出現的一些現象，提出一個與物理有關的問題，并給出簡要回答.

示例 問題：用電熱水壺燒水時，壺嘴為什么冒白汽？

答：是水蒸氣從壺嘴冒出后，遇冷液化形成小水珠的緣故.

問題:____.答：____.

（2） 暑假里的一天，李紅去商店購買電熱水壺，售貨員給他了一份推銷××牌電熱水壺的宣傳廣告，其內容如下：

請你根據上面提供的信息，計算：

① 電熱水壺正常工作時的電阻是多少？

② 電熱水壺正常工作3 min消耗多少電能？

③ 請你估計本地夏季自然界中水的溫度為____℃，根據你的估計值，若將一壺水燒開需要吸收多少熱量？［c水=4.2×103 J/（kg·℃），氣壓為1標準大氣壓］

④ 根據上述計算結果，請你對上述宣傳廣告中“電熱水壺的優點”有關內容作出評價，并給消費者提一條有益的建議.

解析：此題集填空、計算、評估為一體，以家庭常用的電熱水壺為背景展開問題情境，綜合考查同學們的應用分析能力.（1） ① 用電熱水壺燒水為什么不能灌得太滿？因為水熱脹冷縮，水受熱膨脹溢出有危險.② 電熱水壺的提手為什么用膠木做？因為膠木是絕緣體和熱的不良導體.③ 電源插頭處為什么用較好的絕緣材料？為了防止漏電.

（2） ① 電熱水壺的額定功率P=1 000 W，額定電壓U=220 V，由P=得R===48.4 Ω.

② 電熱水壺工作3 min消耗的電能W=Pt=1 000 W×3×60 s=1.8×105 J.

③ 估計的水溫只要在10 ℃～35 ℃之間皆可.一壺水的質量m=ρV=1.0×103 kg/m3×2.0×10-3 m3=2 kg.若估計的水溫按20 ℃，用這種電熱水壺燒開一壺水需要吸收的熱量Q=cm（t2-t1）=4.2×103 J/（kg·℃）×2 kg×（100 ℃-20 ℃）=6.72×105 J.

④ 電熱水壺3 min內產生的熱量Q=W=1.8×105 J，該熱量遠遠小于燒開一壺水所需的熱量（或電熱水壺3 min消耗的電能遠小于燒開一壺水需要的熱量），所以3 min不可能將水燒開，此宣傳廣告不可信.請消費者慎對宣傳廣告，購買前要科學分析、充分了解后再買.

開放型試題的變化比較多，解答方式也不固定，使得這類題目成為中考的難點.在復習中應多加練習，并注重觀察日常生活中與物理知識有關的現象.解答這類問題時，要抓住題中的關鍵條件，同時挖掘隱含條件，尋找相關的物理概念和規律進行分析解答，并且思維一定要全面.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”