■吳金國

開放型問題是指題目所給條件不確定、解題方法有多種、問題答案不唯一的一類創(chuàng)新型問題。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),以生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象為研究對象的自然科學(xué),因此物理中的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等分支都存在大量的開放型試題,求解這類試題需要同學(xué)們既牢固掌握基礎(chǔ)知識,又具備極強(qiáng)的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。下面僅以兩道電學(xué)中開放型試題為例,探究求解物理開放型試題的思路方法,以供同學(xué)們參考。

例1如圖1 所示,R1=50Ω、R2=30Ω 的兩個(gè)電阻串聯(lián)在閉合電路中,請你任意補(bǔ)充一個(gè)條件,提出問題,然后解答。(至少選擇兩種解法,且每次補(bǔ)充不同類型的條件,提出不同的問題)

圖1

分析：本題條件開放,在補(bǔ)充條件時(shí)要注意便于計(jì)算?？梢蕴岢龅膯栴}多種多樣,比如假設(shè)電源電壓為20V,電源內(nèi)阻為5Ω,求電路中的電流,求R1或R2兩端的電壓,求R1、R2的功率或電路消耗的總功率等；再如假設(shè)電阻R1兩端的電壓為5V,求電路中的電流,求R2兩端的電壓,求路端電壓,求電阻R1、R2消耗的功率等；又如假設(shè)電阻R1消耗的功率為5W,求電阻R2消耗的功率,求電路中的電流,求路端電壓等。

注意：若第一次補(bǔ)充電源為條件,則第二次就不要再補(bǔ)充電源了,否則就是同類型條件。

點(diǎn)評：這是一道要求補(bǔ)充條件的開放型試題,解題時(shí)要善于捕捉題目中的已知信息進(jìn)行分析,通過補(bǔ)充一定的條件就能解答,補(bǔ)充提出的條件只要合理即可。

例2小明想測量一段電爐絲的阻值,在實(shí)驗(yàn)室中找到了一個(gè)電動勢未知的學(xué)生電源(內(nèi)阻不計(jì))、一個(gè)量程合適的電壓表、一個(gè)最大阻值為20Ω 的滑動變阻器、一個(gè)開關(guān),導(dǎo)線若干,請你利用現(xiàn)有這些器材,幫小明設(shè)計(jì)一個(gè)不移動電壓表就能測出這段電爐絲阻值的電路,畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖。

分析：利用現(xiàn)有器材測電爐絲阻值,并保證在實(shí)驗(yàn)過程中不移動電壓表是題目的具體要求,具有開放性,同學(xué)們可以采用多種設(shè)計(jì)思路完成測量。

圖2

方法一：設(shè)計(jì)的電路如圖2所示。先將滑動變阻器的滑片移至阻值最大的位置,閉合開關(guān),讀出電壓表的示數(shù)為U1；然后將滑片移至阻值為0 的位置,讀出電壓表的示數(shù)為U。則,解得。

方法二：設(shè)計(jì)的電路如圖3所示。先將滑動變阻器的滑片移至阻值最大的位置,閉合開關(guān),讀出電壓表的示數(shù)為U；然后將開關(guān)斷開,讀出電壓表的示數(shù)為U1。則,解得20Ω。

圖3

方法三：設(shè)計(jì)的電路如圖4所示。先將滑動變阻器的滑片移至阻值最大的位置,閉合開關(guān),讀出電壓表的示數(shù)為U；然后斷開開關(guān),讀出電壓表的示數(shù)為U1。則,解得·20Ω。

圖4

點(diǎn)評：本題是一道以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為背景的過程開放型試題,其設(shè)計(jì)方法有多種,在理解物理規(guī)律及原理的前提下,結(jié)合題目中給出的實(shí)驗(yàn)器材等有價(jià)值的信息即可順利解答。這類試題主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述等能力。