【原】一道极好的开放性实验探究题

一道极好的开放性实验探究题

束义福

2005年安徽省中考物理试题（课改区）第18题：在农业生产中，人们经常用盐水选种，所需的盐水，可以用利浓度或密度来标注。现有一种盐水，要求测定它的密度，陈佳说她可以用密度计直接测量，陶然说他还有别的方法，请你从陶然的角度设计一个实验方案。

（1）写出你选用的器材。        

（2）简述实验步骤

本题属开放性，实验探究，答案是多种的，学生绝大多数用密度公式法和测力计法，少数用浮力、压强等方法。实际上，用更多更好方法的学生并不多，从不同角度思考，应用不同的原理、规律，本实验方案，可有十多种，现简述如下：

1、天平量筒法：

器材：天平、砝码、量筒、烧杯、盐水

方法：①用天平称出空量筒的质量；②将盐水倒入量筒中用天平称出筒与盐水的总质量，则盐水质量为；③从量筒中读出盐水的体积V；④公式.

2、测力计法（或弹簧秤法）：

器材：测力计（或弹簧秤）、金属块、细线、烧杯、水、盐水

方法：①用细线栓住金属块，挂在弹簧秤下端，读出金属块在空气中的重力；②用弹簧秤称出金属块浸没在水中时的视重；③用弹簧秤称出金属块浸没在盐水中的视重；④根据公式

，如是有.

3、浮体条件法：

器材：正方体木块、烧杯、刻度尺、水、盐水

方法：①用刻度尺测出正方体木块的边长a；②将木块放入水中，用刻度尺测出木块露出水石的高度；③将木块放入盐水中，用刻度尺测出木块露出盐水石的高度；④根据，，得。

4、浮体条件法2：

器材：天平（弹簧秤）、量筒、木块、盐水。

方法：（1）用弹簧秤测出木块的重力；（2）将量筒装入适量的盐水测出盐水体积；（3）将木块浸入盐水中，测出此时量筒中盐水示数；（4）由公式得，。

若天平改用弹簧秤，方法：（1）用弹簧秤测出木块重力；（2）将量筒装入适量的盐水测出盐水体积；（3）将木块浸入盐水中，测出此时量筒中盐水示数；（4）由得：。

5、浮体条件法3：

器材：正方体、木块、天平（弹簧秤）、刻度尺、盐水。

方法：（1）用天平测出木块质量；（2）刻度尺测出木块边长；（3）将木块浸入盐水中，用刻度尺测出露出盐水石的高度，则木块浸没在盐水中的体积为；（4）因木块漂浮在盐水中，根据得：所以。

若用弹簧：（1）用弹簧秤称出木块重力；（2）刻度尺测出木块边长；（3）将木块浸入盐水中，用刻度尺测出露出盐水石的高度，则木块浸没在盐水中的体积为；（4）因木块漂浮在盐水中，根据得：，所以。

6、浮体条件4：

器材：量筒、金属块、细线、弹簧秤、盐水。

方法：（1）用量筒装入适量的盐水，读出盐水的体积；（2）用弹簧秤测出金属块在空气中的重力；（3）将细线栓住金属块并没入盐水中，测出此时弹簧秤示数F（金属块视重F），并读出此时量筒中盐水示数；（4）根据浮体条件得：，。

7、等体积法：

器材：天平、砝码、烧杯、水、盐水

方法：①用天平称出烧杯的质量；②向烧杯注满水，称出烧杯和水的总质量；③将烧杯中水倒出，然后向烧杯注满盐水，称出杯和盐水的总质量。④根据分别得到： (1)，，因，联立(1)(2)得：。

8、等质量法：

器材：天平、砝码、量筒、水、盐水。

方法：（1）用天平称出质量为的水倒入量筒，并读出水的体积；（2）用天平称出质量为的盐水，倒出量筒里的水，倒入盐水，并读出盐水的体积。（3）由公式分别得出：①，②，

联立①、②得：。

9、U型管法：

器材：U型管、水、盐水、刻度尺。

方法：①将盐水倒入U型管；②把水缓缓倒入U型管；③待静止平稳后，用刻

度尺分别量出水与盐水交界面上访水拉高，盐水柱高；④根据静止时液体交界面等高处压强相等规律得：，即所以，。

10、压强计法：

器材：压强计、刻度尺、烧杯、盐水。

方法：（1）向烧杯内注入适用的盐水；（2）将压强计放入盐水中适当深度处，读出此处盐水压强大小；（3）用刻度尺量出压强计在盐水的深度；（4）由得：。

11、海尔仪法：

器材：带密封阀门的三道管、水、待测液体、烧杯、抽气筒、刻度尺。

方法：（1）将三道管口分别插入水和盐

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水中，如图所示。（2）打开阀门，用抽气筒

从抽气口抽气，这时管内所余气体压强

小于外界的大气压，在大气压作用下，杯

内的水和盐水分别上升到某一高度，停止抽

气，关闭阀门。（3）用刻度尺分别量出盐水

柱高和水柱高，由于左右两管内液柱压

强与气体压强之和等于外界大气压，即，又管内液面上方气体压强相等，得，所以：。

12、杠杆法：

器材：直尺、支架、细线、烧杯、两个金属块、水、盐水。

方法：（1）用细线栓住直尺中心，挂在支架上，将两金属块分别挂在直尺的两端，平衡时记下左、右两边的力臂如图所示；（2）把左边的金属块没入水中移动右边金属块，使直尺在水平位置平衡，记下右边臂；（3）再把左边金属块没入盐水中，移动右边金属块，使直尺再次平衡，记下右边力臂；（4）设左边金属块重为，密度为，右边金属块重，根据杠杆平衡条件得：①       

()②       

()③

联于①②③或得：。

这题既是开放题又属广义上的探究题，是新课程实验探究的一部分，它不纯粹模仿课本，一方面要选择探究的器材，另一方面要考虑探究的方案，还要得出答案的开放性，多样性，因此，此类试题具有创新性和深刻性。

开放题是指条件不完备，结论不确定（或不明确），解题策略不单一，解题依据和方法也不唯一，需要解题者积极探究方可解决。开放题一般具有情境新颖，内容丰富，条件不确定；方案多样答案多种等开放性特点，它对培养学生分析和解决问题的能力，培养学生开发学生智力、发散思维能力，具有重要作用，给中考乃至初中物理教学增添了生机和活力。

开展实验教学，最终是要学生能够自己运用知识解决实际问题。因此创设方案，培养能力才是实验的目的。这就要求在实验教学中，教师应引导学生开动脑筋，从缤纷多彩的物理世界中发现，提出适合的问题，综合运用所学知识，提出科学的研究方案，设计简洁而多样的实验方法，并通过实践检验，进行开放性、探究性的学习和实践，鼓励学生用多种方法或非常规方法解决问题，提高思维品质，增强探究能力。学生设计、探索、综合，开放是相辅相成的。学生在思考、设计、探究中得到知识和体验的过程，正是知识迁移、应用强化的过程，是实验探究、能力培养提高的过程, 也是学生感到自己是学习的主人，积极参与，主动发挥潜能，发展个性，体验获得新知，走向成功的喜悦，增强学生学习兴趣和求知欲望的过程。因此，教师在教学中要精心引导，铺垫阶梯，让学生以“探索者”、“发现者”身份进入角色。

在教学中一重视学生开放性、创造性思维的训，可以使学生养成对问题的周密的分析、讨论和估算的习惯，并且有这些功能；敏捷地对所要解决的问题作出正确的选择和决策；摆脱思维的单一性、僵硬性和习惯性，以免陷入固定不变的思维框架，使思维具有多端性（流畅性——指发散的量）、柔软性（变通性——指发散的灵活性）和独创性（新颖性——指发散的新奇成份），从而达到开发创造力，培养创造型人才的目的。

其实，创造性思维并没有过分神秘的色彩，其实，对学生来说，只要是通过自己的思考提出对自己来说是前所未有的独特见解，解决问题不循旧规，不蹈旧路，不生搬某一固定的模式的思维方式，就属于创造性思维范畴，此时的心理活动与科学家的心理活动没有原则上的区别。

创造型思维包括发散思维和集中思维两种形式，所谓发散思维是指对一个问题的讨论，为达到某一确定的目的而设想出所有的或者是尽可能多的可能性来进行讨论的思维过程。它所追求的目的不是唯一的正确的解答，不满足于现成的模式，它用“以变应变”的策略来处理问题，以获得尽可能多、尽可能新、尽可能是独创性的想法、解法、见解等。

集中思维则是对发散思维所提供出的各种可能性逐一地进行讨论并做出比较、评价和选择，集中是为使问题获得解决的某一或几种可能性的思维过程。它所追求的目标是迅速地进行筛选，采用正确的科学方法将问题简化，作出正确的判断和决策，选取较理想、较合理、较合适或最佳的可能性，以问题得到正确的解答。

束义福

2005.11.8

一道极好的开放性实验探究题*

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