Question

16．小明和小華分別“研究充水玻璃管中氣泡的運動規(guī)律”．小明取了一根長約為70cm、直徑為1cm的玻璃管，先在管內(nèi)注入清水，管兩端用橡皮塞塞好并留一個氣泡，將玻璃管豎直放置，這時氣泡在玻璃管的上端．然后將玻璃管翻轉(zhuǎn)180°后（如圖1所示），氣泡在玻璃管中上升．

（1）在觀察氣泡上升時，發(fā)現(xiàn)氣泡看得不是很清晰，為此建議小明應該：向管中滴入幾滴紅墨水．
（2）小華建議小明：起點（O點）最好離管底稍遠一些．請你說明這樣做的好處是：氣泡的運動趨于穩(wěn)定，便于計時的方便．（說出一點即可）．
（3）小華在探究過程發(fā)現(xiàn)將玻璃管豎直放置時，氣泡上升的速度比較大，不易測出氣泡通過10cm、20cm、30cm、40cm和50cm所用的時間．于是他想：最好讓氣泡上升的慢些，請你為小華想個有效的辦法：用菜籽油代替水．
（4）小華通過觀察氣泡的運動，發(fā)現(xiàn)：在初始階段，氣泡上升的速度逐漸加快，隨后以一個穩(wěn)定的速度上升．小明對此用如圖2的圖形描述了這一現(xiàn)象，你認為正確的是B
（5）小明和小華通過計算他們所研究的氣泡，勻速直線運動時的速度之比為4：5，他們通過相同的路程所用時間之比為5：4，在相同時間內(nèi)通過的路程之比為4：5．
（6）小華早晨騎自行車去上學，開始正常勻速行駛，中途因發(fā)現(xiàn)書包沒了．于是停車找，沒找到，便沿原路推車勻速直線邊找邊步行回家，在家中找到后，因怕耽誤上學時間，于是他快速度騎車勻速行駛?cè)�學校，小華通過勻速直線運動的學習，畫出他離家距離S與花費時間t的圖象，如下圖所示那么符合這個同學運動情況的圖象大致是C

Answer 1

分析 （1）可以改變水的顏色上想辦法；
（2）從氣泡運動和便于的計時角度分析；
（3）結(jié)合日常生活中的常識，分析便于測量氣泡的運動時間和距離；
（4）勻速直線運動過程中，速度一直保持不變，路程隨著運動時間的增加而增加，并且路程與時間的比值是不變的；
（5）由速度公式計算通過相同的路程所用時間之比，在相同時間內(nèi)通過的路程之比；
（6）根據(jù)小華整個過程中速度變化情況結(jié)合圖象分析解答．

解答 解：
（1）水是無色透明的，導致氣泡看得不是很清晰，可以向管中滴入幾滴紅墨水；
（2）起點（O點）最好離管底稍遠一些，這樣氣泡運動一段路程后才開始計時，氣泡的運動趨于穩(wěn)定，便于計時的方便；
（3）用菜籽油代替水，除了菜籽油有顏色便于看清外，并且菜籽油的黏性比水大，可以讓氣泡在管內(nèi)運動得較慢，這樣便于測量；
（4）由題知，氣泡剛開始上升的速度先逐漸加快，隨后以一個穩(wěn)定的速度上升，即做勻速直線運動．
A、A圖象中，剛開始路程變化小于時間變化，后來路程與時間成正比，即表示先減速后勻速，故A不合題意；
B、B圖象中，剛開始路程變化大于時間變化，后來路程與時間成正比，即表示先加速后勻速，故B符合題意；
C、C圖象中，剛開始路程與時間成正比，后來路程變化小于時間變化，即表示先勻速后減速，故C不符合題意；
D、D圖象中，整個過程路程與時間成正比，即氣泡始終做勻速直線運動，故D不符合題意．
（5）勻速直線運動時的速度之比為4：5，由v=$\frac{s}{t}$可得，
通過相同的路程所用時間之比：$\frac{{t}_{1}}{{t}_{2}}$=$\frac{\frac{s}{{v}_{1}}}{\frac{s}{{v}_{2}}}$=$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}$=$\frac{5}{4}$；
在相同時間內(nèi)通過的路程之比：$\frac{{s}_{1}}{{s}_{2}}$=$\frac{{v}_{1}t}{{v}_{2}t}$=$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$=$\frac{4}{5}$；
（6）①小華騎自行車上學，開始以正常速度勻速行駛，正常勻速行駛的路程、時間圖象是一條過原點O的斜線；
②停車找書時自行車沒有運動，所以停車找書時離家距離保持不變，是一條平行于橫軸的水平直線；
③步行回家，其速度比騎自行車速度小，因此所用時間要比剛才騎自行車用的時間長，且離家的距離越來越近；
④找到書后為了趕時間，加大速度后再做勻速直線運動，此時的路程、時間圖象仍是一條斜線，只是斜線的傾角變大．
綜合所述，只有C圖象符合要求．故選C．
故答案為：（1）向管中滴入幾滴紅墨水；（2）氣泡的運動趨于穩(wěn)定，便于計時的方便；（3）用菜籽油代替水；（4）B；（5）5：4；4：5；（6）C．

點評 本題研究充水玻璃管中氣泡的運動規(guī)律的實驗，考查實驗器材的選擇、實驗的改進，不考查了速度公式的應用以及圖象的分析，考查了知識點多，綜合性強．