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物理學家密立根1911年曾以著名的油滴實驗推斷出自然界存在基元電荷，并推算出基元電荷的帶電量。下面讓我們追溯這個實驗過程，并提出問題。

    如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板間距離為d，油滴從噴霧器的噴嘴噴出時，由于與噴嘴摩擦而帶負電。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少數油滴通過上面金屬板的小孔進入平行金屬板間。油滴所受空氣的浮力遠小于重力，可以忽略。當平行金屬板間沒加電壓時，由于空氣阻力與速度大小成正比（設比例系數為常數k，且k>0），經過一短時間，即可觀察到質量為m的帶電油滴以恒定的速率v₁在空氣中緩慢降落。

(1) 若在平行金屬板間加電壓U（上極板為正），可見到油滴以恒定速率v₂緩慢上升。設重力加速度為g，試求油滴所帶電量q（用d、U、k、v_l、v₂等已知量表示）。

(2) 若平行金屬板間不加電壓，油滴在兩板間以恒定速率v₁下降時，移動某一豎直距離所需時間為t₁；加了電壓U后，油滴以恒定速率v₂上升同一豎直距離所需時間為t₂，則油滴的帶電量可表示為。試用已知量d、g、U、t₁及油滴質量m來表示A的表達式。

(3) 若這時把加在平行金屬板間的電壓撤除，使油滴以恒定速率下降一段距離；然后向平行金屬板間照射X射線，改變油滴的帶電量后，又在平行金屬板間加上電壓U，測定該油滴勻速上升同一豎直距離的時間t₂。依此類推，多次實驗的結果表明總是0.00535s^-1的整數倍。由此可推論：自然界中一定存在基元電荷。已知該實驗中測得的一組數據如下：d=2.0´10^-2m，m=3.2´10^-16kg，t₁=11.9s，U=25V，并取g=9.8m/s²，試由此計算基元電荷的帶電量(取兩位有效數字)。

 一組同學研究“物體下落過程所受空氣阻力的大小是否變化”的探究過程如下：

A．有同學認為：物體下落過程所受空氣阻力可能與運動速度有關。

B．他們計劃利用“小紙杯”作為研究對象，用頻閃相機等儀器測量小紙杯在空中的下落運動，并研究下落距離、速度隨時間變化的規律，以驗證假設。

C．在相同實驗條件下，同學們先測量了單個小紙杯的運動情況，制作了下表并畫出了對應的位移—時間圖象如圖a。然后將不同數量的小紙杯疊放在一起進行運動情況的測量，并最后作出它們的速度—時間圖象如圖b（圖線序號與小紙杯數量相同）。

 

時間（s）	下落距離（m）
0.0	0.000
0.4	0.036
0.8	0.469
1.2	0.957
1.6	1.445
2.0

 

按上述探究過程回答下面問題：

（1）科學探究活動通常包括以下環節：提出問題、作出假設、制定計劃、搜集證據、評價交流等。與A，C步驟相對應的探究環節是            ，            。

（2）你估算表格中對應2.0s時的下落距離是         ，圖象a中1.2s之后的圖線趨向直線，可以看作是          運動。圖象b中各圖線的最初階段為同一直線，說明各個運動在開始時做相同的         運動。

（3）由此探究你認為物體下落運動所受空氣阻力的關系可能是（        ）

a保持不變       b越來越大       c開始時增大后來沒什么變化    d沒什么規律

 

 

 一組同學研究“物體下落過程所受空氣阻力的大小是否變化”的探究過程如下：

A．有同學認為：物體下落過程所受空氣阻力可能與運動速度有關。

B．他們計劃利用“小紙杯”作為研究對象，用頻閃相機等儀器測量小紙杯在空中的下落運動，并研究下落距離、速度隨時間變化的規律，以驗證假設。

C．在相同實驗條件下，同學們先測量了單個小紙杯的運動情況，制作了下表并畫出了對應的位移—時間圖象如圖a。然后將不同數量的小紙杯疊放在一起進行運動情況的測量，并最后作出它們的速度—時間圖象如圖b（圖線序號與小紙杯數量相同）。

 

時間（s）	下落距離（m）
0.0	0.000
0.4	0.036
0.8	0.469
1.2	0.957
1.6	1.445
2.0

 

 

 

按上述探究過程回答下面問題：

（1）科學探究活動通常包括以下環節：提出問題、作出假設、制定計劃、搜集證據、評價交流等。與A，C步驟相對應的探究環節是             ，             。

（2）你估算表格中對應2.0s時的下落距離是          ，圖象a中1.2s之后的圖線趨向直線，可以看作是          運動。圖象b中各圖線的最初階段為同一直線，說明各個運動在開始時做相同的          運動。

（3）由此探究你認為物體下落運動所受空氣阻力的關系可能是（        ）

a保持不變        b越來越大       c開始時增大后來沒什么變化    d沒什么規律

 

 

 一組同學研究“物體下落過程所受空氣阻力的大小是否變化”的探究過程如下：

A．有同學認為：物體下落過程所受空氣阻力可能與運動速度有關。

B．他們計劃利用“小紙杯”作為研究對象，用頻閃相機等儀器測量小紙杯在空中的下落運動，并研究下落距離、速度隨時間變化的規律，以驗證假設。

C．在相同實驗條件下，同學們先測量了單個小紙杯的運動情況，制作了下表并畫出了對應的位移—時間圖象如圖a。然后將不同數量的小紙杯疊放在一起進行運動情況的測量，并最后作出它們的速度—時間圖象如圖b（圖線序號與小紙杯數量相同）。

 

時間（s）	下落距離（m）
0.0	0.000
0.4	0.036
0.8	0.469
1.2	0.957
1.6	1.445
2.0

 

按上述探究過程回答下面問題：

（1）科學探究活動通常包括以下環節：提出問題、作出假設、制定計劃、搜集證據、評價交流等。與A，C步驟相對應的探究環節是             ，             。

（2）你估算表格中對應2.0s時的下落距離是          ，圖象a中1.2s之后的圖線趨向直線，可以看作是          運動。圖象b中各圖線的最初階段為同一直線，說明各個運動在開始時做相同的          運動。

（3）由此探究你認為物體下落運動所受空氣阻力的關系可能是（        ）

a保持不變        b越來越大       c開始時增大后來沒什么變化    d沒什么規律

 

 

(8分)對于落體運動規律的研究，著名科學家伽利略做出了具大的貢獻，關于他的研究工作，回答以下問題：

(一)(4分)科學探究活動通常包括以下要素：提出問題，猜想與假設，制定計劃與設計實驗，進行實驗與收集證據，分析與論證，評估，交流與合作等．伽利略對落體運動規律的探究過程如下：

A．伽利略依靠邏輯的力量推翻了亞里斯多德的觀點；

B．伽利略提出了“落體運動的速度v與時間t成正比”的觀點；

C．為“沖淡”重力，伽利略設計用斜面來研究小球在斜面上運動的情況；

D．伽利略換用不同質量小球，沿同一斜面從不同位置由靜止釋放，并記錄相應數據；

E．伽利略改變斜面的傾角，重復實驗，記錄相應數據；

F．伽利略對實驗數據進行分析；

G．伽利略將斜面實驗得到的結論推廣到斜面傾角增大到90°時．

(1) 與上述過程中B步驟相應的科學探究要素是                    ．

(2) 與上述過程中F步驟相應的科學探究要素是                    ．

 (二)(4分)伽利略提出了“落體運動的速度v與時間t成正比”的觀點，但在伽利略時代無法直接測出物體運動的速度．伽利略借助于數學方法，通過數學推理，巧妙地將研究“速度與時間的關系”轉換為研究“位移與時間的關系”，解決了這一難題．接著，伽利略用一條刻有光滑凹槽的長木板做成一個斜面，讓小球沿斜槽滾下，同時采用滴水計時法．下表是伽利略手稿中記錄的一組實驗數據．

時間單位t	1	2	3	4	5	6	7
距離單位s	32	130	298	526	824	1192	1600

上表的實驗數據能驗證伽利略得出的位移與時間的關系嗎？如果能，請簡要寫出你的理由，并在下列坐標紙中作出能直觀反映這一結論正確的圖象．如果不能，請說明理由．(如有需要可利用上表中的空格,作圖時請標明橫軸的意義．)