Question

15．在做研究“充水玻璃管中氣泡的運動規(guī)律”實驗時，小明取長50cm的細玻璃管注滿水，管中留一個小氣泡，將玻璃管反轉后，觀察氣泡的運動情況，如圖1所示．
（1）小明將實驗所測得的數據記錄在表中，請你在圖2的坐標中畫出s-t圖象．

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	5	10	15	20

（2）從實驗數據和所畫的圖象，小明認為：小氣泡所做的是勻速直線運動，他判斷的依據是：在相等的時間內通過的路程相等，可求出小氣泡上升時的速度為2cm/s．
（3）小明換用粗玻璃管又做了2組實驗，數據記錄如表所示．

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	3.2	6.4	9.6	12.8

分析數據可知：大（選填“大”或“小”）氣泡運動較快．由于氣泡上升較快，會造成時間的測量難度較大，為了解決這一困難，根據小明的實驗數據，請你提出一點建議：使氣泡更小點．
（4）本次實驗中，小明還發(fā)現(xiàn)，玻璃管與水平成60°角放置，管中氣泡的上升要比豎直放置快一些；而當玻璃管水平放置時，氣泡幾乎不動．
①根據此現(xiàn)象你猜測：隨傾斜角度的增大，氣泡上升速度的大小將先變大后變�。�
②玻璃管與水平方向夾角α成60°角放置時，氣泡速度是不是最大呢？為了驗證此猜想，他該如何操作？在60°附近多取幾個α值，測出對應時間，比較速度大小得出結論．

Answer 1

分析 （1）先分好橫、縱坐標軸的標度，將表一中的數據在s-t坐標系中描出各點，連接各點即可得到氣泡運動的路程-時間圖象；
（2）要判斷氣泡做什么運動，關鍵是看它在相等的時間內通過的路程如何變化．利用v=$\frac{s}{t}$計算小氣泡上升時的速度；
（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，根據題干條件，運動慢的誤差較小，從而也找到減小誤差的方法．
（4）①根據管在傾斜過程中氣泡上升的快慢情況與開始比較，得出結論．
②在60°附近多取幾個α值，測出對應時間，比較速度大小得出結論．

解答 解：（1）橫坐標軸每小格表示1s，將表一中的坐標點（0，0），（5.1，10），（10，20），（14.9，30），（20，40）在s-t坐標系中逐一描出，連接各點即為氣泡運動的s-t圖象，如圖：

（2）從數據和圖象上可以看出，氣泡每5s通過的路程均為10cm，即在相等的時間內通過的路程相等，所以氣泡做的是勻速直線運動．
小氣泡上升的速度是v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10cm}{5s}$=2cm/s；
（3）從表格中數據可以看出，在運動路程20cm、40cm、60cm、80cm時，大氣泡用的時間較短，所以大氣泡運動的較快；
由于氣泡上升較快，會造成時間的測量誤差較大，所以應盡量的選較小的氣泡進行試驗，以減小時間測量上的誤差．
（4）①玻璃管與水平成60°角放置，管中氣泡的上升要比豎直放置快一些，說明玻璃管由豎直位置傾斜過程中，運動速度變大了，到水平位置，氣泡幾乎不動，說明運動速度又變小，可得隨傾斜角度的增大，氣泡上升速度的大小將先變大后變�。�
②為了驗證玻璃管與水平方向夾角α成60°角放置時，氣泡速度是不是最大，他該在60°附近多取幾個α值，測出對應時間，比較速度大小得出結論．
故答案為：（1）見解答圖；
（2）在相等的時間內通過的路程相等；2；
（3）大；使氣泡更小點；
（4）①先變大后變小；
②在60°附近多取幾個α值，測出對應時間，比較速度大小得出結論．

點評 此題是“研究充水玻璃管中氣泡的運動規(guī)律”實驗，考查了運動和靜止的相對性、速度公式及圖象的分析，同時考查了根據實驗現(xiàn)象總結規(guī)律的能力，考查全面．