Question

15．在做研究“充水玻璃管中氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明取長(zhǎng)50cm的細(xì)玻璃管注滿水，管中留一個(gè)小氣泡，將玻璃管反轉(zhuǎn)后，觀察氣泡的運(yùn)動(dòng)情況，如圖1所示．
（1）小明將實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄在表中，請(qǐng)你在圖2的坐標(biāo)中畫出s-t圖象．

從0點(diǎn)開始的距離s/cm	0	10	20	30	40
5mm高的氣泡從0點(diǎn)開始的時(shí)間t/s	0	5	10	15	20

（2）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和所畫的圖象，小明認(rèn)為：小氣泡所做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)，他判斷的依據(jù)是：在相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等，可求出小氣泡上升時(shí)的速度為2cm/s．
（3）小明換用粗玻璃管又做了2組實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)記錄如表所示．

從0點(diǎn)開始的距離s/cm	0	20	40	60	80
1cm高的氣泡從0點(diǎn)開始的時(shí)間t/s	0	3.6	7.1	10.8	14.4
2cm高的氣泡從0點(diǎn)開始的時(shí)間t/s	0	3.2	6.4	9.6	12.8

分析數(shù)據(jù)可知：大（選填“大”或“小”）氣泡運(yùn)動(dòng)較快．由于氣泡上升較快，會(huì)造成時(shí)間的測(cè)量難度較大，為了解決這一困難，根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你提出一點(diǎn)建議：使氣泡更小點(diǎn)．
（4）本次實(shí)驗(yàn)中，小明還發(fā)現(xiàn)，玻璃管與水平成60°角放置，管中氣泡的上升要比豎直放置快一些；而當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，氣泡幾乎不動(dòng)．
①根據(jù)此現(xiàn)象你猜測(cè)：隨傾斜角度的增大，氣泡上升速度的大小將先變大后變�。�
②玻璃管與水平方向夾角α成60°角放置時(shí)，氣泡速度是不是最大呢？為了驗(yàn)證此猜想，他該如何操作？在60°附近多取幾個(gè)α值，測(cè)出對(duì)應(yīng)時(shí)間，比較速度大小得出結(jié)論．

Answer 1

分析 （1）先分好橫、縱坐標(biāo)軸的標(biāo)度，將表一中的數(shù)據(jù)在s-t坐標(biāo)系中描出各點(diǎn)，連接各點(diǎn)即可得到氣泡運(yùn)動(dòng)的路程-時(shí)間圖象；
（2）要判斷氣泡做什么運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵是看它在相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程如何變化．利用v=$\frac{s}{t}$計(jì)算小氣泡上升時(shí)的速度；
（3）從表二中分析長(zhǎng)、短氣泡運(yùn)動(dòng)相同的路程比較所用的時(shí)間，找到長(zhǎng)氣泡和短氣泡誰(shuí)運(yùn)動(dòng)得快，根據(jù)題干條件，運(yùn)動(dòng)慢的誤差較小，從而也找到減小誤差的方法．
（4）①根據(jù)管在傾斜過程中氣泡上升的快慢情況與開始比較，得出結(jié)論．
②在60°附近多取幾個(gè)α值，測(cè)出對(duì)應(yīng)時(shí)間，比較速度大小得出結(jié)論．

解答 解：（1）橫坐標(biāo)軸每小格表示1s，將表一中的坐標(biāo)點(diǎn)（0，0），（5.1，10），（10，20），（14.9，30），（20，40）在s-t坐標(biāo)系中逐一描出，連接各點(diǎn)即為氣泡運(yùn)動(dòng)的s-t圖象，如圖：

（2）從數(shù)據(jù)和圖象上可以看出，氣泡每5s通過的路程均為10cm，即在相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等，所以氣泡做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)．
小氣泡上升的速度是v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10cm}{5s}$=2cm/s；
（3）從表格中數(shù)據(jù)可以看出，在運(yùn)動(dòng)路程20cm、40cm、60cm、80cm時(shí)，大氣泡用的時(shí)間較短，所以大氣泡運(yùn)動(dòng)的較快；
由于氣泡上升較快，會(huì)造成時(shí)間的測(cè)量誤差較大，所以應(yīng)盡量的選較小的氣泡進(jìn)行試驗(yàn)，以減小時(shí)間測(cè)量上的誤差．
（4）①玻璃管與水平成60°角放置，管中氣泡的上升要比豎直放置快一些，說明玻璃管由豎直位置傾斜過程中，運(yùn)動(dòng)速度變大了，到水平位置，氣泡幾乎不動(dòng)，說明運(yùn)動(dòng)速度又變小，可得隨傾斜角度的增大，氣泡上升速度的大小將先變大后變�。�
②為了驗(yàn)證玻璃管與水平方向夾角α成60°角放置時(shí)，氣泡速度是不是最大，他該在60°附近多取幾個(gè)α值，測(cè)出對(duì)應(yīng)時(shí)間，比較速度大小得出結(jié)論．
故答案為：（1）見解答圖；
（2）在相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等；2；
（3）大；使氣泡更小點(diǎn)；
（4）①先變大后變��；
②在60°附近多取幾個(gè)α值，測(cè)出對(duì)應(yīng)時(shí)間，比較速度大小得出結(jié)論．

點(diǎn)評(píng) 此題是“研究充水玻璃管中氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，考查了運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性、速度公式及圖象的分析，同時(shí)考查了根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律的能力，考查全面．