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近几年来,随着新课程的不断推进,考查学生的综合素质越来越受到重视,在全国各地的中考试题中,出现了一种新题型—开放型试题,该题型问题具有“答案不固定”、“条件不固定”等特点,解答思路没有固定的、现成的模式可循,对学生的综合能力要求较高,学生遇到该题型大多数感到困难,应引起各位同行的注意,在这里笔者以压强与浮力的开放型试题为例谈一谈分析思路与解题策略.
1. 条件开放型
例1重为100牛的长方体放在水平地面上,与地面的接触面积为0.1米2,现用一个大小为20牛的力竖直作用在物体中央,则物体对地面的压强 ().
A. 一定是200帕 B. 可能是1000帕
C. 可能是800帕 D. 可能是200帕
分析与解解答本题常见的错误是选择答案A,其原因是认为作用在物体中央的大小为20牛的力方向竖直向下,而实际上题目中并没有明确给出力的方向,只是说明力竖直用在物体中央,所以该力有竖直向下和竖直向上两种可能.当力的方向竖直向下时,物体对地面的压力F为120牛,则物体对地面的压强为:p1=F1/S1=120牛/0.1米2=1200帕p2=F2/S2=80牛/0.1米2=800帕.本题正确选项为C.
说明从本题的解答过程中可看出,认真审题是十分重要的,审题时,一定要认真仔细地分析题目中所蕴含的内在条件,避免一些想当然的错误,如本题中想当然地认为“20牛的力竖直向下作用在物体中央”.
2. 结果开放型
例2质量为0.27kg的苹果漂浮在水中时,约有1/l0的体积位于水面之上,如图1所示.请根据所学知识至少求出三个物理量(g取10N/kg).
分析与解根据所学知识,可以求出多个物理量.
(1)苹果所受的重力G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N
(2) 苹果所受的浮力F=G=2.7N(由于漂浮)
(3) 苹果排开水的体积V=F/ρg=2.7N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=2.7×10-4m3
(4)苹果的体积V=10V/9=10×2.7×10-4m3/9=3×10-4m3
(5)苹果的密度ρ=m/v=0.27kg/3×104m3=0.9×103kg/m3
说明本题是结果开放题,从解题过程看,认真审题是十分重要的,审题时,一定要认真仔细地分析题目中所蕴含的内在条件,结合前面学过的知识(包括密度、重力、浮力)可以求出多个物理量,其中隐含的漂浮条件是打开解题思路的关键,因为根据漂浮的条件,可求出浮力,苹果排开水的体积,再根据题目所给的条件求出苹果的体积与密度.
3. 条件、结果均开放型
例3某物体重为0.5牛,把它放入盛有水的烧杯中,溢出重为0.3牛的水,则它受到的浮力().
A. 一定为0.3牛 B. 可能为0.2牛
C. 一定为0.5牛 D. 可能为0.4牛
分析与解在容器中放入物体后,根据阿基米德原理,物体所受的浮力等于物体排开水的重力,而物体排开的水的重力不一定等于容器中溢出水的重力.当容器中盛满水时,两者相等;当容器中未盛满水时,物体排开水的重力大于容器中溢出水的重力,而本题中没有明确烧杯中水是否盛满,所以应分盛满水和未盛满水两种情况讨论:
(1) 当烧杯中盛满水时:物体所受浮力F=0.3牛.
(2) 当烧杯中未盛满水时:由于物体排开水的重力大于容器中溢出水的重力,所以浮力F>0.3牛.又因为物体所受最大浮力为0.5牛(当物体漂浮或悬浮时),所以物体所受的浮力应是0.3牛< F≤0.5牛.本题的正确选项为D.
说明通过本题的讨论要明确物体排开液体的重力和从容器中溢出液体的重力的区别,两者不是同一概念,只有在容器中盛满液体时,两者才是相等的.
例4一个重为10牛的实心金属块,挂在弹簧测力计下并浸入水中(弹簧测力计未画出),当金属块的体积的1/3浸入水中静止时,弹簧测力计的示数为8牛,当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时(如图2),弹簧测力计的示数().
A. 可能是2牛 B. 可能是6牛
C. 可能是8牛 D. 以上答案均错
分析与解由题意已知,物体重G=10牛,当V排=1/V物时,弹簧测力计示数F弹=8牛,则物体所受浮力F浮=G-F弹=2牛.由阿基米德原理,F浮=ρgV排,ρ水g1/3V物=2牛,推得:ρ水gV物=6牛,即当金属块全部浸没水中时受到的浮力为6牛.当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时,若金属块只是与杯底接触而未互相挤压,则金属块受重力、浮力和弹簧测力计的拉力共三个力的作用,此时弹簧测力计的示数为: F弹=G-F浮=10牛-6牛=4牛.若金属块与杯底接触并互相挤压时,杯底对金属块有竖直向上的支持力,此时弹簧测力计的示数不确定,最小值为零,即弹簧测力计示数的范围为0~4牛.因此本题正确选项为A.
从上述情况可以看出,解决开放型试题没有固定的模式,解题时要明确题目考查的知识点,并对知识点进行横向、纵向联系,深入挖掘题目中的隐含条件,抓住题目中的重点字句进行分析、比较、联想,并结合有关概念、规律等方面的信息加以理解,这样才能正确解答这类问题.
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
1. 条件开放型
例1重为100牛的长方体放在水平地面上,与地面的接触面积为0.1米2,现用一个大小为20牛的力竖直作用在物体中央,则物体对地面的压强 ().
A. 一定是200帕 B. 可能是1000帕
C. 可能是800帕 D. 可能是200帕
分析与解解答本题常见的错误是选择答案A,其原因是认为作用在物体中央的大小为20牛的力方向竖直向下,而实际上题目中并没有明确给出力的方向,只是说明力竖直用在物体中央,所以该力有竖直向下和竖直向上两种可能.当力的方向竖直向下时,物体对地面的压力F为120牛,则物体对地面的压强为:p1=F1/S1=120牛/0.1米2=1200帕p2=F2/S2=80牛/0.1米2=800帕.本题正确选项为C.
说明从本题的解答过程中可看出,认真审题是十分重要的,审题时,一定要认真仔细地分析题目中所蕴含的内在条件,避免一些想当然的错误,如本题中想当然地认为“20牛的力竖直向下作用在物体中央”.
2. 结果开放型
例2质量为0.27kg的苹果漂浮在水中时,约有1/l0的体积位于水面之上,如图1所示.请根据所学知识至少求出三个物理量(g取10N/kg).
分析与解根据所学知识,可以求出多个物理量.
(1)苹果所受的重力G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N
(2) 苹果所受的浮力F=G=2.7N(由于漂浮)
(3) 苹果排开水的体积V=F/ρg=2.7N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=2.7×10-4m3
(4)苹果的体积V=10V/9=10×2.7×10-4m3/9=3×10-4m3
(5)苹果的密度ρ=m/v=0.27kg/3×104m3=0.9×103kg/m3
说明本题是结果开放题,从解题过程看,认真审题是十分重要的,审题时,一定要认真仔细地分析题目中所蕴含的内在条件,结合前面学过的知识(包括密度、重力、浮力)可以求出多个物理量,其中隐含的漂浮条件是打开解题思路的关键,因为根据漂浮的条件,可求出浮力,苹果排开水的体积,再根据题目所给的条件求出苹果的体积与密度.
3. 条件、结果均开放型
例3某物体重为0.5牛,把它放入盛有水的烧杯中,溢出重为0.3牛的水,则它受到的浮力().
A. 一定为0.3牛 B. 可能为0.2牛
C. 一定为0.5牛 D. 可能为0.4牛
分析与解在容器中放入物体后,根据阿基米德原理,物体所受的浮力等于物体排开水的重力,而物体排开的水的重力不一定等于容器中溢出水的重力.当容器中盛满水时,两者相等;当容器中未盛满水时,物体排开水的重力大于容器中溢出水的重力,而本题中没有明确烧杯中水是否盛满,所以应分盛满水和未盛满水两种情况讨论:
(1) 当烧杯中盛满水时:物体所受浮力F=0.3牛.
(2) 当烧杯中未盛满水时:由于物体排开水的重力大于容器中溢出水的重力,所以浮力F>0.3牛.又因为物体所受最大浮力为0.5牛(当物体漂浮或悬浮时),所以物体所受的浮力应是0.3牛< F≤0.5牛.本题的正确选项为D.
说明通过本题的讨论要明确物体排开液体的重力和从容器中溢出液体的重力的区别,两者不是同一概念,只有在容器中盛满液体时,两者才是相等的.
例4一个重为10牛的实心金属块,挂在弹簧测力计下并浸入水中(弹簧测力计未画出),当金属块的体积的1/3浸入水中静止时,弹簧测力计的示数为8牛,当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时(如图2),弹簧测力计的示数().
A. 可能是2牛 B. 可能是6牛
C. 可能是8牛 D. 以上答案均错
分析与解由题意已知,物体重G=10牛,当V排=1/V物时,弹簧测力计示数F弹=8牛,则物体所受浮力F浮=G-F弹=2牛.由阿基米德原理,F浮=ρgV排,ρ水g1/3V物=2牛,推得:ρ水gV物=6牛,即当金属块全部浸没水中时受到的浮力为6牛.当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时,若金属块只是与杯底接触而未互相挤压,则金属块受重力、浮力和弹簧测力计的拉力共三个力的作用,此时弹簧测力计的示数为: F弹=G-F浮=10牛-6牛=4牛.若金属块与杯底接触并互相挤压时,杯底对金属块有竖直向上的支持力,此时弹簧测力计的示数不确定,最小值为零,即弹簧测力计示数的范围为0~4牛.因此本题正确选项为A.
从上述情况可以看出,解决开放型试题没有固定的模式,解题时要明确题目考查的知识点,并对知识点进行横向、纵向联系,深入挖掘题目中的隐含条件,抓住题目中的重点字句进行分析、比较、联想,并结合有关概念、规律等方面的信息加以理解,这样才能正确解答这类问题.
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