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拓展4.1 (2025·南京秦淮区期末)如图甲所示是“研究气泡的运动速度”的实验装置,先将玻璃管右端抬高,使气泡处在右端;再将右端放到桌面上,观察气泡的运动情况.
(1)气泡运动过程中,若以气泡为参照物,则玻璃管的塞子是
(2)为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要对气泡运动时的相关物理量进行测量,为了便于测量,应使气泡在管内运动得较
(3)实验中气泡经过O点开始计时,测出气泡从O点运动到距O点20 cm处、40 cm处、60 cm处、80 cm处所用时间分别为10.0 s、20.0 s、30.0 s、40.1 s;根据测量结果,以路程s为纵坐标,时间t为横坐标,在图乙中画出气泡运动的s-t图像.
(4)根据s-t图像可判断:气泡上升一段距离后,其运动的路程与时间近似成
(1)气泡运动过程中,若以气泡为参照物,则玻璃管的塞子是
运动
(填“运动”或“静止”)的.(2)为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要对气泡运动时的相关物理量进行测量,为了便于测量,应使气泡在管内运动得较
慢
,采取的措施是图甲中玻璃管左端少
(填“多”或“少”)垫木块,并且标记起点O点时应该离玻璃管底部稍远
(填“近”或“远”)一些.(3)实验中气泡经过O点开始计时,测出气泡从O点运动到距O点20 cm处、40 cm处、60 cm处、80 cm处所用时间分别为10.0 s、20.0 s、30.0 s、40.1 s;根据测量结果,以路程s为纵坐标,时间t为横坐标,在图乙中画出气泡运动的s-t图像.
(4)根据s-t图像可判断:气泡上升一段距离后,其运动的路程与时间近似成
正
比,气泡做匀速直线
运动.答案
(1)运动 (2)慢 少 远 (3)
(4)正 匀速直线[解析](1)气泡运动过程中,以气泡为参照物,玻璃管的塞子位置发生变化,是运动的.(2)物体运动速度越慢,运动时间越长,越容易测量时间,故为了便于测量时间,应使气泡在管内运动较慢,玻璃管左端应少垫木块.因为气泡开始阶段的运动是加速的,故实验时标记起点应该离玻璃管底部稍远一些,这样记录的运动过程就排除了起始段的变速阶段.(3)根据实验数据通过描点法作出s-t图像.(4)由图像可知,气泡在相等的时间内通过的路程大致相等,说明其运动的路程与时间近似成正比,所以气泡做匀速直线运动.
拓展4.2 在“科学探究:速度的变化”实验中,云云用小车、长木板、刻度尺、秒表、木块等器材探究小车沿斜面滑下时速度的变化情况,实验设计如图甲所示,让小车从斜面的A点由静止滑下并开始计时,分别测出小车到达B点和C点的时间$t_{B}$、$t_{C}$。
(1)该实验的原理是
(2)实验中用到的测量工具是
(3)实验中应使斜面坡度保持较
(4)如图甲所示,小车从A到B经过的路程为
(5)实验前必须学会熟练使用电子表,如果让小车过了B点后才停止计时,则会使所测BC段的平均速度偏
(6)如图所示,云云分别画了小车从A运动到C的几个运动图像,其中与实验相符的是
(1)该实验的原理是
$v=\dfrac{s}{t}$
。(2)实验中用到的测量工具是
刻度尺
和秒表
。(3)实验中应使斜面坡度保持较
小
(填“大”或“小”),目的是便于测量时间
。(4)如图甲所示,小车从A到B经过的路程为
40.0
cm,若$t_{A}$、$t_{B}$、$t_{C}$所对应的时间依次如图乙所示,则小车在BC段的平均速度为0.2
m/s。(5)实验前必须学会熟练使用电子表,如果让小车过了B点后才停止计时,则会使所测BC段的平均速度偏
大
(填“大”或“小”)。(6)如图所示,云云分别画了小车从A运动到C的几个运动图像,其中与实验相符的是
B
。答案
(1)$v=\dfrac{s}{t}$ (2)刻度尺 秒表 (3)小 便于测量时间 (4)40.0 0.2 (5)大 (6)B
[解析](1)该实验基本原理为$v=\dfrac{s}{t}$,以此测量小车沿斜面下滑时在不同段的平均速度.(2)实验中要用刻度尺测量小车运动的路程,用秒表测量小车运动的时间,即实验中用到的测量工具是刻度尺和秒表.(3)若要计时方便,应使斜面的坡度小一些,使小车在斜面上运动得慢一点,这样所用时间更长,便于测量时间.(4)由图知,刻度尺分度值为1 cm,小车从A到B经过的路程$s_{AB}=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}$,小车从B到C经过的路程$s_{BC}=40.0\ \mathrm{cm}-0.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}$,小车从B到C用的时间$t_{BC}=5\ \mathrm{s}-3\ \mathrm{s}=2\ \mathrm{s}$,则BC段的平均速度$v_{BC}=\dfrac{s_{BC}}{t_{BC}}=\dfrac{40.0\ \mathrm{cm}}{2\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{cm/s}=0.2\ \mathrm{m/s}$.(5)若在测量过程中小车过了B点才开始计时,则所测BC段的时间会偏小,路程测量准确,利用$v=\dfrac{s}{t}$可知测得小车在BC段的平均速度将会偏大.(6)本实验中,小车从A到C做加速直线运动,图像B反映了这个运动规律.
[解析](1)该实验基本原理为$v=\dfrac{s}{t}$,以此测量小车沿斜面下滑时在不同段的平均速度.(2)实验中要用刻度尺测量小车运动的路程,用秒表测量小车运动的时间,即实验中用到的测量工具是刻度尺和秒表.(3)若要计时方便,应使斜面的坡度小一些,使小车在斜面上运动得慢一点,这样所用时间更长,便于测量时间.(4)由图知,刻度尺分度值为1 cm,小车从A到B经过的路程$s_{AB}=80.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}$,小车从B到C经过的路程$s_{BC}=40.0\ \mathrm{cm}-0.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}$,小车从B到C用的时间$t_{BC}=5\ \mathrm{s}-3\ \mathrm{s}=2\ \mathrm{s}$,则BC段的平均速度$v_{BC}=\dfrac{s_{BC}}{t_{BC}}=\dfrac{40.0\ \mathrm{cm}}{2\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{cm/s}=0.2\ \mathrm{m/s}$.(5)若在测量过程中小车过了B点才开始计时,则所测BC段的时间会偏小,路程测量准确,利用$v=\dfrac{s}{t}$可知测得小车在BC段的平均速度将会偏大.(6)本实验中,小车从A到C做加速直线运动,图像B反映了这个运动规律.
