登录
15. 在“测量纸锥下落的平均速度”的活动中。将如图甲所示的两个等大的圆纸片,裁去一个扇形,做成如图乙所示的 $ A $、$ B $ 两个锥角不等的纸锥。
(1)为了选择合适的纸锥进行速度测量,要先比较 $ A $、$ B $ 纸锥下落的快慢。将两个锥角不同的纸锥从同一高度同时释放,在如图乙、丙两个方案中,应该选择图______所示的位置下落,比较纸锥落地的先后即可。
(2)应选择其中后落地的纸锥进行测量速度实验,这是为了______。
(3)若只有刻度尺和秒表,请你设计提出两种测量速度的方案。
方案一：先选定一段时间,测量纸锥在这段时间内下落的距离。
方案二：先选定一段距离,测量纸锥通过这段距离所用的时间。
为了方便测量,你认为小华选用方案______比较合理。
(4)下列四个速度随时间变化的关系图像,能反映出图丁中纸锥下落运动的是( )
A. B. C. D.
（1）
(1)为了选择合适的纸锥进行速度测量,要先比较 $ A $、$ B $ 纸锥下落的快慢。将两个锥角不同的纸锥从同一高度同时释放,在如图乙、丙两个方案中,应该选择图______所示的位置下落,比较纸锥落地的先后即可。
(2)应选择其中后落地的纸锥进行测量速度实验,这是为了______。
(3)若只有刻度尺和秒表,请你设计提出两种测量速度的方案。
方案一：先选定一段时间,测量纸锥在这段时间内下落的距离。
方案二：先选定一段距离,测量纸锥通过这段距离所用的时间。
为了方便测量,你认为小华选用方案______比较合理。
(4)下列四个速度随时间变化的关系图像,能反映出图丁中纸锥下落运动的是( )
A. B. C. D.
（1）
乙
（2）减小时间测量的误差
（3）二
（4）（A
）答案
（1）乙 （2）减小时间测量的误差 （3）二 （4）A
解析
【分析】
1. 第(1)问：比较纸锥下落快慢需保证从同一高度同时释放，纸锥落地以下端接触地面为准，图乙中两个纸锥下端在同一高度，能保证初始下落高度相同，图丙是上端齐平，下端高度不同，无法满足同一高度释放的要求，因此选乙。
2. 第(2)问：秒表测量时间时，测量的时间越短，读数的相对误差越大。后落地的纸锥下落时间更长，能减小时间测量的误差，提高实验的准确性。
3. 第(3)问：方案一选定时间测距离，纸锥短时间内下落的距离较小，刻度尺测量该距离的误差较大；方案二选定一段距离，可先用刻度尺准确测量这段距离，再测量纸锥通过该距离的时间，操作更简便，测量误差更小，因此选方案二。
4. 第(4)问：纸锥下落过程中，开始时重力大于空气阻力，做加速运动，速度逐渐增大；当空气阻力与重力平衡时，纸锥做匀速直线运动，速度保持不变，所以速度随时间变化的图像是先增大后恒定，对应选项A。
【解析】
(1) 为保证两个纸锥从同一高度同时释放，且以落地（下端触地）先后比较快慢，应选择图乙的位置释放，因为图乙中两个纸锥下端在同一水平高度，符合实验要求。
(2) 后落地的纸锥下落时间较长，使用秒表测量时间时，相对误差更小，能有效减小时间测量的误差，便于更准确地计算平均速度。
(3) 方案一选定时间测距离，纸锥短时间内下落距离小，刻度尺测量误差大；方案二先选定一段距离，用刻度尺准确测量该距离后，再测量纸锥通过这段距离的时间，操作更方便，测量误差更小，因此选用方案二。
(4) 纸锥下落时，初始阶段速度增大，当空气阻力等于重力后速度保持不变，速度随时间变化的规律是先增大后恒定，对应选项A。
【答案】
(1) 乙
(2) 减小时间测量的误差
(3) 二
(4) A
【知识点】
平均速度测量、误差减小方法、运动状态分析
【点评】
本题围绕“测量纸锥下落的平均速度”实验，考查了实验方案选择、误差控制、运动规律分析等内容，注重实验细节和物理思维的考查，帮助学生理解实验设计的合理性与科学性。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：比较纸锥下落快慢需保证从同一高度同时释放，纸锥落地以下端接触地面为准，图乙中两个纸锥下端在同一高度，能保证初始下落高度相同，图丙是上端齐平，下端高度不同，无法满足同一高度释放的要求，因此选乙。
2. 第(2)问：秒表测量时间时，测量的时间越短，读数的相对误差越大。后落地的纸锥下落时间更长，能减小时间测量的误差，提高实验的准确性。
3. 第(3)问：方案一选定时间测距离，纸锥短时间内下落的距离较小，刻度尺测量该距离的误差较大；方案二选定一段距离，可先用刻度尺准确测量这段距离，再测量纸锥通过该距离的时间，操作更简便，测量误差更小，因此选方案二。
4. 第(4)问：纸锥下落过程中，开始时重力大于空气阻力，做加速运动，速度逐渐增大；当空气阻力与重力平衡时，纸锥做匀速直线运动，速度保持不变，所以速度随时间变化的图像是先增大后恒定，对应选项A。
【解析】
(1) 为保证两个纸锥从同一高度同时释放，且以落地（下端触地）先后比较快慢，应选择图乙的位置释放，因为图乙中两个纸锥下端在同一水平高度，符合实验要求。
(2) 后落地的纸锥下落时间较长，使用秒表测量时间时，相对误差更小，能有效减小时间测量的误差，便于更准确地计算平均速度。
(3) 方案一选定时间测距离，纸锥短时间内下落距离小，刻度尺测量误差大；方案二先选定一段距离，用刻度尺准确测量该距离后，再测量纸锥通过这段距离的时间，操作更方便，测量误差更小，因此选用方案二。
(4) 纸锥下落时，初始阶段速度增大，当空气阻力等于重力后速度保持不变，速度随时间变化的规律是先增大后恒定，对应选项A。
【答案】
(1) 乙
(2) 减小时间测量的误差
(3) 二
(4) A
【知识点】
平均速度测量、误差减小方法、运动状态分析
【点评】
本题围绕“测量纸锥下落的平均速度”实验，考查了实验方案选择、误差控制、运动规律分析等内容，注重实验细节和物理思维的考查，帮助学生理解实验设计的合理性与科学性。
【难度系数】
0.6
16. 小亮同学看到滑雪运动员从越陡的坡滑下时,越快滑到底端。对此他猜想：“斜面坡度不同,物体从静止开始滑到底端的平均速度也不同”。请你设计实验验证其猜想。
实验原理：$ v = \dfrac{s}{t} $。
实验器材：长木板、木块、滑块、秒表、刻度尺。
实验步骤：
(1)如图所示,用刻度尺测出滑块滑动的距离为 $ s $,测出通过该距离所用时间为 $ t_1 $。
(2)
(3)若 $ t_1 \neq t_2 $,则说明
实验原理：$ v = \dfrac{s}{t} $。
实验器材：长木板、木块、滑块、秒表、刻度尺。
实验步骤：
(1)如图所示,用刻度尺测出滑块滑动的距离为 $ s $,测出通过该距离所用时间为 $ t_1 $。
(2)
用木块改变斜面坡度，滑块从同一位置静止释放
,用秒表再测出滑块滑动相同距离 $ s $ 的时间 $ t_2 $。(3)若 $ t_1 \neq t_2 $,则说明
斜面坡度不同，平均速度不同
。答案
（2）用木块改变斜面坡度，滑块从同一位置静止释放 （3）斜面坡度不同，平均速度不同
解析
【分析】
要验证“斜面坡度不同，物体从静止开始滑到底端的平均速度也不同”的猜想，需采用控制变量法：控制滑块滑动的距离$s$不变，只改变斜面的坡度。首先在一个坡度下测量滑块通过距离$s$的时间，然后改变斜面坡度，让滑块从同一位置静止释放（保证滑动距离仍为$s$），再次测量时间，最后通过比较时间（结合$v = \frac{s}{t}$）判断平均速度是否与坡度有关。
【解析】
(2) 实验需改变斜面坡度，同时控制滑块滑动的距离不变，因此操作是：将木块移动到不同位置，改变长木板的倾斜程度（即改变斜面坡度），让滑块与步骤(1)相同的位置由静止释放。
(3) 根据平均速度公式 $v = \frac{s}{t}$，当滑块滑动的距离$s$相同时，若通过该距离的时间 $t_1 ≠ t_2$，则由公式可知对应的平均速度 $v_1 ≠ v_2$，说明斜面坡度不同，物体从静止开始滑到底端的平均速度不同。
【答案】
(2) 将木块移动，改变长木板的倾斜程度（或改变斜面坡度），滑块从同一位置静止释放
(3) 斜面坡度不同，物体从静止开始滑到底端的平均速度不同
【知识点】
控制变量法，平均速度测量
【点评】
本题考查控制变量法在探究实验中的应用，核心是明确实验变量，控制无关变量（滑动距离），通过测量时间并结合平均速度公式分析实验结论，重点考查对实验设计思路的理解和实验步骤的完善能力。
【难度系数】
0.6
要验证“斜面坡度不同，物体从静止开始滑到底端的平均速度也不同”的猜想，需采用控制变量法：控制滑块滑动的距离$s$不变，只改变斜面的坡度。首先在一个坡度下测量滑块通过距离$s$的时间，然后改变斜面坡度，让滑块从同一位置静止释放（保证滑动距离仍为$s$），再次测量时间，最后通过比较时间（结合$v = \frac{s}{t}$）判断平均速度是否与坡度有关。
【解析】
(2) 实验需改变斜面坡度，同时控制滑块滑动的距离不变，因此操作是：将木块移动到不同位置，改变长木板的倾斜程度（即改变斜面坡度），让滑块与步骤(1)相同的位置由静止释放。
(3) 根据平均速度公式 $v = \frac{s}{t}$，当滑块滑动的距离$s$相同时，若通过该距离的时间 $t_1 ≠ t_2$，则由公式可知对应的平均速度 $v_1 ≠ v_2$，说明斜面坡度不同，物体从静止开始滑到底端的平均速度不同。
【答案】
(2) 将木块移动，改变长木板的倾斜程度（或改变斜面坡度），滑块从同一位置静止释放
(3) 斜面坡度不同，物体从静止开始滑到底端的平均速度不同
【知识点】
控制变量法，平均速度测量
【点评】
本题考查控制变量法在探究实验中的应用，核心是明确实验变量，控制无关变量（滑动距离），通过测量时间并结合平均速度公式分析实验结论，重点考查对实验设计思路的理解和实验步骤的完善能力。
【难度系数】
0.6
