Question

【题目】伽利略在《两种新科学的对话》一书中，提出猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还用实验验证了该猜想。某小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。实验操作步骤如下：

①让滑块从距离挡板s处由静止沿倾角为θ的斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，让水箱中的水流到量筒中；

②当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(假设水流均匀稳定)；

③记录下量筒收集的水量V；

④改变s，重复以上操作；

⑤将测得的数据记录在表格中。

次数	1	2	3	4	5	6
s/m	4.5	3.9	3.0	2.1	1.5	0.9
V/mL	90	84		62	52	40

(1)该实验用量筒中收集的水量来表示________。

A．水箱中水的体积 B．水从水箱中流出的速度

C．滑块下滑的时间 D．滑块下滑的位移

(2)某同学漏填了第3组数据中量筒收集的水量V，若实验正常，你估计V＝________mL；若保持下滑的距离s、倾角θ不变，增大滑块的质量，水量V将________(填“增大”“不变”或“减小”)；若保持下滑的距离s、滑块质量不变，增大倾角θ，水量V将________(填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)下列说法中不属于该实验误差来源的是________。

A．水从水箱中流出不够稳定

B．滑块开始下滑和开始流水不同步

C．选用的斜面不够光滑

D．选用了内径较大的量筒

Answer 1

【答案】 (1)C　　　　 (2)75(74～76均算正确) 不变 减小 (3)C

【解析】(1)因为水是均匀稳定地流出，所以流出的水的体积与时间成正比，所以该实验用量筒中收集的水量表示滑块下滑的时间，选项C正确，选项ABD错误。

(2)滑块做初速度为零的匀加速直线运动，位移与时间的二次方成正比，而流出的水的体积与时间成正比，故位移与流出的水的体积的二次方成正比，即s＝kV2，由表中数据可得，V3＝75 mL。对滑块由牛顿第二定律得，mgsinθ－μmgcosθ＝ma，a＝gsinθ－μgcosθ，若保持下滑的距离s、倾角θ不变，增大滑块的质量，滑块的加速度不变，滑块下滑所用的时间不变，水量V不变。若保持下滑的距离s、滑块的质量不变，增大倾角θ，滑块的加速度增大，滑块下滑所用的时间减少，水量V减少。

(3)本实验的误差主要来源：水从水箱中流出不稳定，滑块开始下滑与水开始流动不同时，选用了内径较大的量筒。选用的斜面不够光滑并不影响实验结果，选项C正确，选项ABD错误。