纵向深入、要点串联,一题掌握一实验
实验小组的同学想研究玻璃管中气泡上升时的运动规律,小明的实验方法如下：
①在内径为1cm、长为50cm的玻璃管中注满油,管中留一个小气泡；
②在玻璃管的最下端用橡皮筋做上记号,作为“0”位置,然后从“0”位置开始每隔10cm用橡皮筋依次做记号；
③先将玻璃管翻转,玻璃管的“0”位置在上,并使气泡停在最上端,然后迅速将玻璃管翻转并竖直放置,如图甲所示,观察气泡的运动情况；
④当气泡在“0”位置时按下秒表,依次记录气泡通过10cm、20cm、30cm、40cm的位置时所用的时间。
【实验操作设问】
(1)实验过程中,小明需要用到的测量工具是______和秒表。
(2)玻璃管刚翻转过来,气泡到“0”位置,在最下端,小明就立刻按秒表开始计时。请你帮助小明改进实验方案：______。
(3)实验小组的同学在讨论实验方案时,提出了以下方案：
方案一：测量气泡从“0”点运动到10cm、20cm、30cm和40cm处所用的时间；
方案二：测量气泡从计时开始2s、4s、6s和8s所通过的距离。
在现有实验器材基础上,你认为方案______更方便搜集数据。
【能力提升设问】
(4)为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要测量气泡运动的路程和时间,为便于测量,应使气泡运动得较______(选填“快”或“慢”)。

(5)数据处理 小明同学改进方案后,把测得的数据记录在表中,请根据数据判断玻璃管中气泡上升时的速度是______m/s。
|路程s/cm|0|10|20|30|40|
|----|----|----|----|----|----|
|时间t/s|0|1.0|2.0|3.0|4.0|
【拓展创新设问】
(6)装置改进 在“研究气泡的运动速度”演示实验中,王老师为了方便所有学生观察现象并进行计时,对实验进行了改进。如图乙所示,在玻璃管右侧每隔10cm间距放置一支激光笔,当气泡运动到激光笔光束照射的位置时,按下秒表计时,同时观察到玻璃管左侧的光束发生抖动。
①为了便于开始计时,计时起点______(选填“能”或“不能”)选在玻璃管底部；图甲中当气泡穿过某一束激光时,玻璃管左侧光束将会因气泡的运动而______(选填“向上”“向下”“先向上后向下”或“先向下后向上”)抖动,再恢复水平。

②小苏发现气泡运动太快,来不及计时,下列改进措施中最合理的是______。
A. 换更长的玻璃管
B. 换更粗的玻璃管
C. 将原玻璃管倾斜一定的角度
③小苏改进实验方案后,在下表中记录气泡运动的路程和时间,请根据表中数据在图丙中画出气泡运动的s-t图像；可知气泡在相等的时间内通过的路程______(选填“近似相等”或“不相等”),从而判断气泡做______运动。

(7)延伸探究 在做“研究气泡的运动速度”实验时,小亮在细玻璃管中注入水,管中留一个气泡,将玻璃管翻转后,观察气泡的运动情况,如图丁所示。

气泡运动的快慢与哪些因素有关呢？他做出了如下猜想：
猜想一：气泡运动的快慢与气泡的大小有关；
猜想二：气泡运动的快慢与玻璃管的倾角有关。
为便于研究,在玻璃管上做记号A、B,测出气泡经过AB段的时间t,数据记录如下表。

分析表中的数据,可以发现气泡运动的快慢随倾角变化的关系是______。为了探究气泡运动的快慢与气泡大小的关系,小亮通过测算作出了三组气泡的速度v与气泡长度l的关系图像,如图戊所示,其中图线______(选填“a”“b”或“c”)表示的是倾角为45°时气泡的运动规律。

对点实验5　研究气泡的运动速度
(1)刻度尺　(2)等气泡运动稳定后再开始计时
(3)一　(4)慢　(5)0.1　(6)①不能　先向上后向下　②C　③如图所示　近似相等　匀速直线
(7)气泡大小相同时，随着倾角变大,气泡运动的速度先变大后变小　c
　　　　　
解析:(1)根据实验的目的可知，实验中需要测量气泡运动的路程和时间，所以需要用到刻度尺和秒表。(2)实验中气泡在“0”位置时，按下秒表，开始计时，此时气泡运动不够稳定，应以气泡运动稳定后的某一点作为起点。(3)由实验过程可知，在运动过程中，用秒表记录时间比用刻度尺测量距离更容易操作，因此，方案一更方便收集数据。(4)为了便于测量时间，应使气泡在管内运动得较慢。(5)由表格中数据可知，气泡每秒运动10cm，则气泡上升时的速度$v=\frac{s}{t}=\frac{10\times10^{-2}m}{1s}=0.1m/s$。(6)①开始一段时间内气泡运动不稳定，且不便于计时，所以计时起点不能选择在玻璃管底部；气泡与周围的水构成凹透镜，由凹透镜对光有发散作用可知，激光笔射出的光束照射到运动的气泡上时，光束将先向上后向下抖动，再恢复水平。②换更长的玻璃管，不会改变气泡运动的速度，故A不合理；换更粗的玻璃管，气泡运动的速度变快，故B不合理；原玻璃管处于竖直状态，将玻璃管倾斜一定的角度，气泡的速度将变慢，故C合理。③由图像可知，气泡在相等的时间内通过的路程近似相等，可判断气泡运动的路程和时间近似成正比，则气泡做匀速直线运动。(7)分析表中数据可知，气泡大小相同时，当倾角变大，气泡运动的时间先变短后变长，则气泡运动的速度随倾角的变大先变大后变小；由表可知，当倾角为45°时，气泡运动的速度最大，由图戊可知，图线c表示的是倾角为45°时气泡的运动规律。