题目内容

7.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让滑块从离挡板某一距离s处由静止沿某一倾角θ的斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使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(假设水流出均匀稳定);
③记录下量筒收集的水量V;
④改变滑块起始位置离挡板的距离,重复以上操作;
⑤测得的数据见表格:
次数123456
S(m)4.53.93.02.11.50.9
V(mL)9084625240
(1)该实验利用量筒中收集的水量来表示C.
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)小组同学漏填子第3组数据,实验正常,你估计这组水量V=75mL;若保持倾角θ不变,增大滑块质量,则相同的s,水量V将不变(填“增大”“不变”或“减小”);若保持滑块质量不变,增大倾角θ,则相同的s,水量V将减小(填“增大”“不变”或“减小”).

分析 (1)解答的关键是明确该实验的实验原理,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.
(2)根据初速度为零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,由此可以求出下滑位移s与水量体积之间的关系,以及水量的变化情况.

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.
故选:C.
(2)该运动是匀变速直线运动,位移与时间的二次方是成正比,即位移与体积的二次方是成正比,
即s=kV2.
根据1、3组数据可得:
s1=kV12
s3=k${V}_{3}^{2}$
小组同学漏填了第3组数据,实验正常,由此解得水量V3≈75mL,在范围74~76mL内均正确;
若保持倾角θ不变,增大滑块质量,物体的加速度不变,则相同的s,水量V将不变,
若保持滑块质量不变,增大倾角θ,加速度将增大,则相同的s,时间减小,水量V将减少.
故答案为:(1)C; (2)75(74~76),不变,减小.

点评 解决该问题的关键是明确实验原理,根据流入量筒水的量与时间成正比,将时间问题转化为为水量问题,本题是考查学生创新能力的好题.

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