Question

18．在做“研究氣泡的運動規(guī)律”實驗時，小明取長50cm的細玻璃管注滿水，管中留5mm高的小氣泡，將玻璃管反轉(zhuǎn)后，觀察氣泡的運動情況，如圖1所示．

（1）小明小組將實驗所測得的數(shù)據(jù)記錄在表一中，請你從實驗數(shù)據(jù)中選擇合適的方法對數(shù)據(jù)進行分析處理，在備用區(qū)留下數(shù)據(jù)處理的方法．通過分析你認為氣泡近似做勻速直線運動，你判斷的依據(jù)是氣泡通過的路程與時間成正比．
表一

從0點開始的距離s/cm	0	10	20	30	40
5mm高的氣泡從0點開始的時間t/s	0	4.9	9.8	14.8	19.6

數(shù)據(jù)分析處理備用區(qū)（表格或坐標紙（如圖2）可以自由選擇使用或不用，但要在空白處留下分析過程）
（2）根據(jù)實驗過程和數(shù)據(jù)分析，下列說法中正確的是D．
A．為減小測量誤差，實驗中盡量選用較長的玻璃管，均分的距離稍大一些
B．實驗中小氣泡從0點開始運動到40標記處的平均速度為2m/s
C．為了更準確的了解氣泡運動的情況，在處理數(shù)據(jù)中間隔區(qū)間應(yīng)選擇更大一些
D．為了充分利用玻璃管，實驗中氣泡應(yīng)該從底端開始運動時計時
（3）小明小組換用粗玻璃管又做了2組實驗，數(shù)據(jù)記錄如表二所示．觀察數(shù)據(jù)可知：長（選填“長”或“短”）氣泡運動的較快．
表二：

從0點開始的距離S/cm	0	20	40	60	80
1cm高的氣泡從0點開始的時間t/s	0	3.6	7.1	10.8	14.4
2cm高的氣泡從0點開始的時間t/s	0	3.4	6.8	10.2	13.6

（4）小明還改變玻璃管與豎直方向的夾角θ進行實驗，測量并計算出玻璃管在不同傾斜角下氣泡運動的平均速度，數(shù)據(jù)記錄如表三所示．觀察數(shù)據(jù)可知：隨θ角的減小氣泡運動速度是先變快后變慢．
表三：

與豎直方向的夾角θ/度	85	75	65	55	45	35	25	15	5	0
平均速度v/（cm/s）	0.93	1.50	1.96	2.40	2.59	2.54	2.40	2.07	1.54	1.20

（5）由于氣泡上升較快，會造成時間測量難度較大，為了解決這一困難，根據(jù)小明的實驗數(shù)據(jù)，請你提出一點建議：減小氣泡長度．

Answer 1

分析 （1）要判斷氣泡做什么運動，關(guān)鍵是看它通過相等的路程時間如何變化；
（2）根據(jù)實驗要求判斷出各選項；
（3）從表二中分析長、短氣泡運動相同的路程比較所用的時間，找到長氣泡和短氣泡誰運動得快；
（4）從左到右，玻璃管與豎直方向的夾角是逐漸減小的，比較速度的變化特點就能得到氣泡運動的特點；
（5）根據(jù)已知條件，運動慢的誤差較小，從而也找到減小誤差的方法．

解答 解：
（1）分析表一數(shù)據(jù)可知，氣泡每通過的10cm路程時間基本上都是4.9s，即通過相等的路程所用時間相等，所以氣泡做的是勻速直線運動；
（2）A、為減小測量誤差，實驗中盡量選用較長的玻璃管，均分的距離稍小一些，故A錯誤；
B．根據(jù)v=$\frac{s}{t}$=$\frac{40cm}{19.6s}$=2．cm/s，故B錯誤；
C．為了更準確的了解氣泡運動的情況，在處理數(shù)據(jù)中間隔區(qū)間應(yīng)選擇更小一些，故C錯誤；
D．為了充分利用玻璃管，實驗中氣泡應(yīng)該從底端開始運動時計時，故D正確．
故選D．
（3）從表格中數(shù)據(jù)可以看出，在運動路程20cm、40cm、60cm、80cm時，長氣泡用的時間較短，所以長氣泡運動的較快；
（4）由實驗數(shù)據(jù)知：在夾角從85°減小到45°的過程中，氣泡上升的速度是逐漸增大的；在夾角從45°減小到0°的過程中，氣泡上升速度是減小的，所以實驗結(jié)論
為：隨θ角的減小氣泡運動速度是先變快后變慢；
（5）由于氣泡上升較快，會造成時間的測量誤差較大，所以應(yīng)盡量的選較短的氣泡進行實驗，以減小時間測量上的誤差．
故答案為：
（1）勻速直線；氣泡通過的路程與時間成正比；（2）D；（3）長；（4）先變快后變慢；（5）減小氣泡長度．

點評 此題為變速運動與平均速度探究實驗，重點考查學生的實驗分析能力，在物理實驗中，誤差是在所難免的，為減小誤差盡量選用較精密的儀器或或改進測量方法或多測幾次取平均值．