开放性实验题.doc

开放性实验题归类解析江苏省江阴市长泾中学(214411)陈长宏现在的高考注重考察学生应用所学知识解决实际问题的能力，其中，开放性实验题是考察学生这方面能力的一种较好题型。本文就这类问题作一归纳，旨在帮助学生摆脱集中思维的束缚，培养发散性思维的广阔性和独创性。结果有多种表达形式这种问题的思维方式比较单一，但要注意结果可以有多种表达形式，不要只做出了一种答案就万事大吉，以致造成因答案不全面而丢失本可获取的分数。例一：（1998年上海高考题）有A、B、C三个接线柱，A、B之间接有内阻不计的10伏电源，手头有四个阻值完全相同的电阻，将它们适当阻合，接在A、C和C、B之间，构成一个电路，使A、C间电压为6伏，C、B间电压为4伏，试设计两种方案，分别画在左图（a）（b）中。答案如下图所示：例二：如图所示一个电学黑盒有A、B、C、D四个接线端。用万用表电压档和电阻档做三次测量，其结果如下：UAB=UAC=UAD=1.5v,UBC=UBD=UCD=0;RBC=3Ω,RBD=4Ω,RCD=5Ω.试判断盒内电路的最简结构。答：最简结构有如图两组共六种可能情况：问题有多种求解方法这种问题要求学生具有广阔的发散思维能力和对所学知识的全面了解。若平时注意这方面能力的培养，该类问题的求解应该不难。例三：用手枪发射金属子弹。请设计出测子弹初速度的实验方法。答：本题方案很多，举例如下：冲击摆法（如图）子弹与靶发生完全非弹性碰撞mv0=(M+m)v合为一体后，摆动上升过程机械能守恒(M+m)v2/2=(M+m)gh测出M、m、h（或l、θ），便可由以上二式求出v.平抛法将子弹水平发射，测出下落高度h和水平射程S。由v0=S/th=gt2/2求出v0.竖直上抛法向上发射，测出子弹出发至落后原地的时间t，根据t=2v0/g可求的vo（实际上，采用这种方法时的阻力是不能步计的）。冲击——功能转换法（如图）把小车放在水平支持面上，测出小车与支持面相对运动时的摩擦力f，实验时用手枪把子弹水平射入小车，碰撞时略去摩擦力的影响，则mv0=(M+m)v两者合为一体后，以初速v运动，测出它们从原点至停止时的距离S，则fS=(M+m)v2/2解以上两式可得v0.转盘法（略）光电或光磁转换法（略）例四：假如你是一名乘宇宙飞船在太空轨道飞行的宇航员，试设计一种方法测量出自己的质量。答：题中条件为失重的情况，因此，凡用测地球对人的引力质量的方法（即用测重量再间接测出质量的方法）都是不可行的。方法很多，如动量守恒法：带一根细绳、尺和已知质量为m的小球。把绳子的一端拴在人身上，另一端拴在小球上，人手握住小球并把它朝前方抛出去，到绳子拉直时，测出球向前的位移S1和人后退的位移S2，因系统动量守恒MV=mv又因v=S1/tV=S2/t，可推得M=S1×m/S2除此以外，还有机械能守恒法、弹簧振子法、匀速圆周运动法、等等，理论上都是允许的。分析有多种思维方式同一问题、同一条件，可有不同的解题思路，但可收到异曲同工的效果。例五：有两只伏特表A和B，量程已知，内阻未知，另有一干电池，内阻不能忽略，但其值未知。只用这两只伏特表、电键和一些电线，通过测量计算出这个电池的电动势（即以测量的量作为已知量，导出计算电动势的表达式）。已知电动势不超过伏特表的量程，干电池不许拆开。方法一：先把伏特表A与电源接通，记下示数UA，再将A、B串联与电源相接，记下两伏特表示数U’A和UB，由闭合电路欧姆定律得ε=UA+rUA/RA;ε=U’A+UB+rU’A/RA联立解得ε=UAUB/(UA-U’A)。方法二：分别将伏特表A和B与电源相连，读出相应示数UA、UB，再把A和B并联后与电源相连，两表示数均用U表示，然后列出闭合电路的方程组求解得ε=U(U2A+U2B+UAUB)/(UUA+UUB+UAUB)。方法三：先将伏特表A和B串联接在电源的正、负极之间，再将A和B并联后接在电源两极之间，测量值分别用UA、UB、U、U表示，同理可得ε=UUAUB/(UUA+UUB-UAUB)。方法四：根据图象法求解（略）。由此可见，在平时教与学的过程中，若能有意运用所学的知识和方法去广泛联系，集思广益，定能有效地拓展思维的广阔空间，培养思维的独创性。当然，这里的归纳并未穷尽所有情况，希望“抛砖”能“引玉”。