Question

小明在“研究充水玻璃管中氣泡的運(yùn)動規(guī)律”時，取了長約為70cm直徑為1cm的玻璃管，在管內(nèi)注入水后，上方留了一個體積為10^-7m³的氣泡．（g取10N/kg）
（1）探究時，小明將玻璃管翻轉(zhuǎn)180°后，如圖甲所示，他等氣泡運(yùn)動一段路程后才開始計時，這是因?yàn)?!--BA-->

 

．
（2）在氣泡上升過程中，若以氣泡為參照物，玻璃管口的塞子是

 

的（選填“運(yùn)動”、“靜止”）．
（3）在水中上升的氣泡，速度越來越大，所受阻力也會隨速度的增大而增大，氣泡上升一段距離后的運(yùn)動情況如表所示．請你在圖乙的坐標(biāo)中畫出s-t圖象．

從0點(diǎn)開始的距離s/cm	0	10	20	30	40
從0點(diǎn)開始的時間  t/s	0	1.25	2.50	3.75	5.00

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和所畫的圖象，可判斷氣泡所做的是

 

（選填“勻速”、“變速”）運(yùn)動，其速度為

 

m/s．
（5）氣泡在上述運(yùn)動過程中，受到的阻力是

 

N．
（6）小組間交流時，發(fā)現(xiàn)不同小組測得氣泡上升的最大速度不同．
①請你猜想影響最大速度的因素可能是

 

（寫出一個影響因素）．
②為了驗(yàn)證你的猜想，簡要的做法是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)將玻璃管翻轉(zhuǎn)180°后氣泡運(yùn)動狀態(tài)的變化情況來解答為什么等氣泡運(yùn)動一段路程后才開始計時；
（2）判斷塞子與氣泡之間的位置關(guān)系是否變化，若變化則是運(yùn)動的，若不變則是靜止的；
（3）將表中的數(shù)據(jù)在s-t坐標(biāo)系中描出各點(diǎn)，連接各點(diǎn)即可得到氣泡運(yùn)動的路程-時間圖象，據(jù)此可判斷其運(yùn)動狀態(tài)，并可將具體數(shù)據(jù)代入速度公式，求出其速度的大��；
（4）勻速直線運(yùn)動過程中，速度一直保持不變，路程隨著運(yùn)動時間的增加而增加，并且路程與時間的比值是不變的；
（5）氣泡做勻速直線運(yùn)動時，所受浮力與阻力是一對平衡力，根據(jù)浮力公式F_浮=ρgV_排，可求出其所受浮力的大小，進(jìn)而得出阻力的大��；
（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的裝置可以提出影響氣泡上升的快慢可能的因素，如氣泡的大小，玻璃管是否豎直等．根據(jù)所提出的猜想，再設(shè)計出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作．

解答：解：（1）小明將玻璃管翻轉(zhuǎn)180°后，等氣泡運(yùn)動一段路程后才開始計時的原因是氣泡的運(yùn)動趨于穩(wěn)定，使計時更方便、準(zhǔn)確．
（2）塞子相對于氣泡的位置在不斷的變化，所以，塞子是運(yùn)動的．
（3）將表中的坐標(biāo)點(diǎn)（0，0），（10，1.25），（20，2.50），（30，3.75），（40，5.00）在s-t坐標(biāo)系中逐一描出，連接各點(diǎn)即為氣泡運(yùn)動的s-t圖象，如下圖：

（4）通過數(shù)據(jù)分析和觀察圖象可知：氣泡上升一段路程后，路程隨著運(yùn)動時間的增加而增加，運(yùn)動的路程和時間之間成正比關(guān)系，因此氣泡做的是勻速運(yùn)動．
其速度為：v=

s

t

=

10×10-2m

1.25s

=0.08m/s．
（5）對氣泡進(jìn)行受力分析可知，氣泡勻速上升時，所受浮力與阻力是一對平衡力，因此可利用浮力公式求出力的大小．
f=F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10^-7m³=10^-3N．
（6）結(jié)合實(shí)驗(yàn)的實(shí)際可進(jìn)行猜想：氣泡上升的快慢與氣泡的大小有關(guān)．
驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)做法：選擇不同大小氣泡在同一豎直放置玻璃管中運(yùn)動，分別測出它們的最大速度，并分析最大速度與氣泡的大小的關(guān)系．
故答案為：
（1）氣泡的運(yùn)動趨于穩(wěn)定，便于計時的方便；
（2）運(yùn)動；
（3）見上圖；
（4）勻速； 0.08；
（5）10^-3；
（6）①氣泡的大小；②選擇不同大小氣泡在同一豎直放置玻璃管中運(yùn)動，分別測出它們的最大速度，并分析最大速度與氣泡的大小的關(guān)系．

點(diǎn)評：本題考查到了運(yùn)動與靜止的相對性，速度公式的簡單計算，s-t圖象的畫圖與分析，對氣泡進(jìn)行受力分析，浮力公式的運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)驗(yàn)中變量的猜想與驗(yàn)證等．綜合性較強(qiáng)，而且有一定的難度．