Question

15．在做研究“充水玻璃管中气泡的运动规律”实验时，小明取长50cm的细玻璃管注满水，管中留一个小气泡，将玻璃管反转后，观察气泡的运动情况，如图1所示．
（1）小明将实验所测得的数据记录在表中，请你在图2的坐标中画出s-t图象．

从0点开始的距离s/cm	0	10	20	30	40
5mm高的气泡从0点开始的时间t/s	0	5	10	15	20

（2）从实验数据和所画的图象，小明认为：小气泡所做的是匀速直线运动，他判断的依据是：在相等的时间内通过的路程相等，可求出小气泡上升时的速度为2cm/s．
（3）小明换用粗玻璃管又做了2组实验，数据记录如表所示．

从0点开始的距离s/cm	0	20	40	60	80
1cm高的气泡从0点开始的时间t/s	0	3.6	7.1	10.8	14.4
2cm高的气泡从0点开始的时间t/s	0	3.2	6.4	9.6	12.8

分析数据可知：大（选填“大”或“小”）气泡运动较快．由于气泡上升较快，会造成时间的测量难度较大，为了解决这一困难，根据小明的实验数据，请你提出一点建议：使气泡更小点．
（4）本次实验中，小明还发现，玻璃管与水平成60°角放置，管中气泡的上升要比竖直放置快一些；而当玻璃管水平放置时，气泡几乎不动．
①根据此现象你猜测：随倾斜角度的增大，气泡上升速度的大小将先变大后变小．
②玻璃管与水平方向夹角α成60°角放置时，气泡速度是不是最大呢？为了验证此猜想，他该如何操作？在60°附近多取几个α值，测出对应时间，比较速度大小得出结论．

Answer 1

分析 （1）先分好横、纵坐标轴的标度，将表一中的数据在s-t坐标系中描出各点，连接各点即可得到气泡运动的路程-时间图象；
（2）要判断气泡做什么运动，关键是看它在相等的时间内通过的路程如何变化．利用v=$\frac{s}{t}$计算小气泡上升时的速度；
（3）从表二中分析长、短气泡运动相同的路程比较所用的时间，找到长气泡和短气泡谁运动得快，根据题干条件，运动慢的误差较小，从而也找到减小误差的方法．
（4）①根据管在倾斜过程中气泡上升的快慢情况与开始比较，得出结论．
②在60°附近多取几个α值，测出对应时间，比较速度大小得出结论．

解答 解：（1）横坐标轴每小格表示1s，将表一中的坐标点（0，0），（5.1，10），（10，20），（14.9，30），（20，40）在s-t坐标系中逐一描出，连接各点即为气泡运动的s-t图象，如图：

（2）从数据和图象上可以看出，气泡每5s通过的路程均为10cm，即在相等的时间内通过的路程相等，所以气泡做的是匀速直线运动．
小气泡上升的速度是v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10cm}{5s}$=2cm/s；
（3）从表格中数据可以看出，在运动路程20cm、40cm、60cm、80cm时，大气泡用的时间较短，所以大气泡运动的较快；
由于气泡上升较快，会造成时间的测量误差较大，所以应尽量的选较小的气泡进行试验，以减小时间测量上的误差．
（4）①玻璃管与水平成60°角放置，管中气泡的上升要比竖直放置快一些，说明玻璃管由竖直位置倾斜过程中，运动速度变大了，到水平位置，气泡几乎不动，说明运动速度又变小，可得随倾斜角度的增大，气泡上升速度的大小将先变大后变小．
②为了验证玻璃管与水平方向夹角α成60°角放置时，气泡速度是不是最大，他该在60°附近多取几个α值，测出对应时间，比较速度大小得出结论．
故答案为：（1）见解答图；
（2）在相等的时间内通过的路程相等；2；
（3）大；使气泡更小点；
（4）①先变大后变小；
②在60°附近多取几个α值，测出对应时间，比较速度大小得出结论．

点评 此题是“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验，考查了运动和静止的相对性、速度公式及图象的分析，同时考查了根据实验现象总结规律的能力，考查全面．