Question

16．小明和小华分别“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”．小明取了一根长约为70cm、直径为1cm的玻璃管，先在管内注入清水，管两端用橡皮塞塞好并留一个气泡，将玻璃管竖直放置，这时气泡在玻璃管的上端．然后将玻璃管翻转180°后（如图1所示），气泡在玻璃管中上升．

（1）在观察气泡上升时，发现气泡看得不是很清晰，为此建议小明应该：向管中滴入几滴红墨水．
（2）小华建议小明：起点（O点）最好离管底稍远一些．请你说明这样做的好处是：气泡的运动趋于稳定，便于计时的方便．（说出一点即可）．
（3）小华在探究过程发现将玻璃管竖直放置时，气泡上升的速度比较大，不易测出气泡通过10cm、20cm、30cm、40cm和50cm所用的时间．于是他想：最好让气泡上升的慢些，请你为小华想个有效的办法：用菜籽油代替水．
（4）小华通过观察气泡的运动，发现：在初始阶段，气泡上升的速度逐渐加快，随后以一个稳定的速度上升．小明对此用如图2的图形描述了这一现象，你认为正确的是B
（5）小明和小华通过计算他们所研究的气泡，匀速直线运动时的速度之比为4：5，他们通过相同的路程所用时间之比为5：4，在相同时间内通过的路程之比为4：5．
（6）小华早晨骑自行车去上学，开始正常匀速行驶，中途因发现书包没了．于是停车找，没找到，便沿原路推车匀速直线边找边步行回家，在家中找到后，因怕耽误上学时间，于是他快速度骑车匀速行驶去学校，小华通过匀速直线运动的学习，画出他离家距离S与花费时间t的图象，如下图所示那么符合这个同学运动情况的图象大致是C

Answer 1

分析 （1）可以改变水的颜色上想办法；
（2）从气泡运动和便于的计时角度分析；
（3）结合日常生活中的常识，分析便于测量气泡的运动时间和距离；
（4）匀速直线运动过程中，速度一直保持不变，路程随着运动时间的增加而增加，并且路程与时间的比值是不变的；
（5）由速度公式计算通过相同的路程所用时间之比，在相同时间内通过的路程之比；
（6）根据小华整个过程中速度变化情况结合图象分析解答．

解答 解：
（1）水是无色透明的，导致气泡看得不是很清晰，可以向管中滴入几滴红墨水；
（2）起点（O点）最好离管底稍远一些，这样气泡运动一段路程后才开始计时，气泡的运动趋于稳定，便于计时的方便；
（3）用菜籽油代替水，除了菜籽油有颜色便于看清外，并且菜籽油的黏性比水大，可以让气泡在管内运动得较慢，这样便于测量；
（4）由题知，气泡刚开始上升的速度先逐渐加快，随后以一个稳定的速度上升，即做匀速直线运动．
A、A图象中，刚开始路程变化小于时间变化，后来路程与时间成正比，即表示先减速后匀速，故A不合题意；
B、B图象中，刚开始路程变化大于时间变化，后来路程与时间成正比，即表示先加速后匀速，故B符合题意；
C、C图象中，刚开始路程与时间成正比，后来路程变化小于时间变化，即表示先匀速后减速，故C不符合题意；
D、D图象中，整个过程路程与时间成正比，即气泡始终做匀速直线运动，故D不符合题意．
（5）匀速直线运动时的速度之比为4：5，由v=$\frac{s}{t}$可得，
通过相同的路程所用时间之比：$\frac{{t}_{1}}{{t}_{2}}$=$\frac{\frac{s}{{v}_{1}}}{\frac{s}{{v}_{2}}}$=$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}$=$\frac{5}{4}$；
在相同时间内通过的路程之比：$\frac{{s}_{1}}{{s}_{2}}$=$\frac{{v}_{1}t}{{v}_{2}t}$=$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$=$\frac{4}{5}$；
（6）①小华骑自行车上学，开始以正常速度匀速行驶，正常匀速行驶的路程、时间图象是一条过原点O的斜线；
②停车找书时自行车没有运动，所以停车找书时离家距离保持不变，是一条平行于横轴的水平直线；
③步行回家，其速度比骑自行车速度小，因此所用时间要比刚才骑自行车用的时间长，且离家的距离越来越近；
④找到书后为了赶时间，加大速度后再做匀速直线运动，此时的路程、时间图象仍是一条斜线，只是斜线的倾角变大．
综合所述，只有C图象符合要求．故选C．
故答案为：（1）向管中滴入几滴红墨水；（2）气泡的运动趋于稳定，便于计时的方便；（3）用菜籽油代替水；（4）B；（5）5：4；4：5；（6）C．

点评 本题研究充水玻璃管中气泡的运动规律的实验，考查实验器材的选择、实验的改进，不考查了速度公式的应用以及图象的分析，考查了知识点多，综合性强．