Question

小明在“研究充水玻璃管中氣泡的運動規律”時，取了長約為70cm直徑為1cm的玻璃管，在管內注入水后，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180°后，如圖甲所示，他等氣泡運動一段路程后才開始計時，這是因為

 

．
（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動情況如表所示．請你在圖乙的坐標中畫出s-t圖象．

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

（4）根據實驗數據和所畫的圖象，可判斷氣泡所做的是

 

（選填“勻速”、“變速”）運動，其速度為

 

m/s．
（5）氣泡在上述運動過程中，受到的阻力是

 

N．
（6）小組間交流時，發現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為了驗證你的猜想，簡要的做法是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據將玻璃管翻轉180°后氣泡運動狀態的變化情況來解答為什么等氣泡運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系是否變化，若變化則是運動的，若不變則是靜止的；
（3）將表中的數據在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，據此可判斷其運動狀態，并可將具體數據代入速度公式，求出其速度的大小；
（4）勻速直線運動過程中，速度一直保持不變，路程隨著運動時間的增加而增加，并且路程與時間的比值是不變的；
（5）氣泡做勻速直線運動時，所受浮力與阻力是一對平衡力，根據浮力公式F_浮=ρgV_排，可求出其所受浮力的大小，進而得出阻力的大小；
（6）根據實驗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．根據所提出的猜想，再設計出相應的實驗操作．

解答：解：（1）小明將玻璃管翻轉180°后，等氣泡運動一段路程后才開始計時的原因是氣泡的運動趨于穩定，使計時更方便、準確．
（2）塞子相對于氣泡的位置在不斷的變化，所以，塞子是運動的．
（3）將表中的坐標點（0，0），（10，1.25），（20，2.50），（30，3.75），（40，5.00）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，如下圖：

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

s

t

=

10×10-2m

1.25s

=0.08m/s．
（5）對氣泡進行受力分析可知，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）結合實驗的實際可進行猜想：氣泡上升的快慢與氣泡的大小有關．
驗證猜想的實驗做法：選擇不同大小氣泡在同一豎直放置玻璃管中運動，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系．
故答案為：
（1）氣泡的運動趨于穩定，便于計時的方便；
（2）運動；
（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系．

點評：本題考查到了運動與靜止的相對性，速度公式的簡單計算，s-t圖象的畫圖與分析，對氣泡進行受力分析，浮力公式的運用，實驗數據的處理，實驗中變量的猜想與驗證等．綜合性較強，而且有一定的難度．