Question

15．某校科技小组设计了如图所示的装置，用来探究滑块沿斜面下滑时是否做匀变速直线运动．实验时，让滑块从不同高度沿斜面由静止下滑，并同时打开水龙头的阀门，使水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭阀门（整个过程中水流可视为均匀稳定的）．该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量时间的．如表是该小组测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离，V为相应过程中量筒中收集的水量．分析表中数据，根据$\frac{s}{{V}^{2}}$在误差的范围内是一常数，可以得出滑块沿斜面下滑时做匀变速直线运动的结论．本实验误差的主要来源：距离测量的不准确，水从水龙头流出不够稳定等，还可能来源于滑块下滑距离测量不准确，滑块开始下滑、滑块碰到挡板与阀门的打开与关闭不同步．（写出一项即可）

次数	1	2	3	4	5	6	7
s（m）	4.5	3.9	3.0	2.1	1.5	0.9	0.3
V（mL）	90	84	72	62	52	40	23.5
$\frac{s}{{V}^{2}}$	5.6×10-4	5.5×10-4	5.8×10-4	5.5×10-4	5.5×10-4	5.6×10-4	5.4×10-4

Answer 1

分析 关于初速度为零的匀变速运动，位移与时间的二次方成正比，由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，所以该实验只要验证位移与体积的二次方是否成正比，就可验证该运动是否匀变速直线运动．

解答 解：（1）关于初速度为零的匀变速运动，位移与时间的二次方成正比，由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间．
（2）验证该运动是否匀变速直线运动，关键看位移与时间的二次方是否成正比，即看位移与体积的二次方是否成正比．
所以根据$\frac{s}{{V}^{2}}$在误差的范围内是一常数，可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论．
（3）本实验误差的主要来源有：水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于距离测量的不准确，滑块开始下滑和开始流水不同步或斜面摩擦不均匀．
故答案为：（1）时间；（2）$\frac{s}{{V}^{2}}$在误差的范围内是一常数；（3）滑块下滑距离测量不准确，滑块开始下滑、滑块碰到挡板与阀门的打开与关闭不同步．

点评 解决该问题的关键把时间转化为水量，因为流入量筒水的量与时间成正比．