Question

小明在“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”时，取了长约为70cm直径为1cm的玻璃管，在管内注入水后，上方留了一个体积为10^-7m³的气泡．（g取10N/kg）
（1）探究时，小明将玻璃管翻转180°后，如图甲所示，他等气泡运动一段路程后才开始计时，这是因为

 

．
（2）在气泡上升过程中，若以气泡为参照物，玻璃管口的塞子是

 

的（选填“运动”、“静止”）．
（3）在水中上升的气泡，速度越来越大，所受阻力也会随速度的增大而增大，气泡上升一段距离后的运动情况如表所示．请你在图乙的坐标中画出s-t图象．

从0点开始的距离s/cm	0	10	20	30	40
从0点开始的时间  t/s	0	1.25	2.50	3.75	5.00

（4）根据实验数据和所画的图象，可判断气泡所做的是

 

（选填“匀速”、“变速”）运动，其速度为

 

m/s．
（5）气泡在上述运动过程中，受到的阻力是

 

N．
（6）小组间交流时，发现不同小组测得气泡上升的最大速度不同．
①请你猜想影响最大速度的因素可能是

 

（写出一个影响因素）．
②为了验证你的猜想，简要的做法是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据将玻璃管翻转180°后气泡运动状态的变化情况来解答为什么等气泡运动一段路程后才开始计时；
（2）判断塞子与气泡之间的位置关系是否变化，若变化则是运动的，若不变则是静止的；
（3）将表中的数据在s-t坐标系中描出各点，连接各点即可得到气泡运动的路程-时间图象，据此可判断其运动状态，并可将具体数据代入速度公式，求出其速度的大小；
（4）匀速直线运动过程中，速度一直保持不变，路程随着运动时间的增加而增加，并且路程与时间的比值是不变的；
（5）气泡做匀速直线运动时，所受浮力与阻力是一对平衡力，根据浮力公式F_浮=ρgV_排，可求出其所受浮力的大小，进而得出阻力的大小；
（6）根据实验的装置可以提出影响气泡上升的快慢可能的因素，如气泡的大小，玻璃管是否竖直等．根据所提出的猜想，再设计出相应的实验操作．

解答：解：（1）小明将玻璃管翻转180°后，等气泡运动一段路程后才开始计时的原因是气泡的运动趋于稳定，使计时更方便、准确．
（2）塞子相对于气泡的位置在不断的变化，所以，塞子是运动的．
（3）将表中的坐标点（0，0），（10，1.25），（20，2.50），（30，3.75），（40，5.00）在s-t坐标系中逐一描出，连接各点即为气泡运动的s-t图象，如下图：

（4）通过数据分析和观察图象可知：气泡上升一段路程后，路程随着运动时间的增加而增加，运动的路程和时间之间成正比关系，因此气泡做的是匀速运动．
其速度为：v=

s

t

=

10×10-2m

1.25s

=0.08m/s．
（5）对气泡进行受力分析可知，气泡匀速上升时，所受浮力与阻力是一对平衡力，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）结合实验的实际可进行猜想：气泡上升的快慢与气泡的大小有关．
验证猜想的实验做法：选择不同大小气泡在同一竖直放置玻璃管中运动，分别测出它们的最大速度，并分析最大速度与气泡的大小的关系．
故答案为：
（1）气泡的运动趋于稳定，便于计时的方便；
（2）运动；
（3）见上图；
（4）匀速； 0.08；
（5）10^-3；
（6）①气泡的大小；②选择不同大小气泡在同一竖直放置玻璃管中运动，分别测出它们的最大速度，并分析最大速度与气泡的大小的关系．

点评：本题考查到了运动与静止的相对性，速度公式的简单计算，s-t图象的画图与分析，对气泡进行受力分析，浮力公式的运用，实验数据的处理，实验中变量的猜想与验证等．综合性较强，而且有一定的难度．