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秒表
气泡
运动

匀速
加速

玻璃管的倾斜程度
$v=\frac{s}{t}$
刻度尺
秒表
下落高度

B
0.16
【分析】
本题围绕“研究气泡的运动速度”实验展开,需结合运动的相关概念、s-t图像的物理意义分析各问题:
1. 第(1)问:实验需测量气泡运动的路程和时间,对应工具为刻度尺和秒表,研究对象是气泡;
2. 第(2)问:判断参照物的运动状态,看物体相对参照物的位置是否变化;测量时间时,气泡运动慢更易计时;
3. 第(3)问:s-t图像中,直线表示匀速运动,斜率变大表示加速;结合计时起点与管口的距离,分析图像非直线的原因;
4. 第(4)问:根据实验探究,气泡运动快慢与玻璃管倾斜程度有关。
【解析】
(1) 实验中,测量路程用刻度尺,测量时间用秒表;实验目的是研究气泡的运动速度,因此研究对象是气泡。
(2) 以气泡为参照物,玻璃管口的橡皮塞相对气泡的位置发生了改变,所以橡皮塞是运动的;为便于测量时间、减小误差,应使气泡运动得慢一些。
(3) ① s-t图像中,匀速直线运动的图像是过原点的直线,第一组的图像为直线,故气泡做匀速直线运动;第二组的图像斜率逐渐变大(相同时间内通过的路程越来越大),说明速度逐渐增大,故先做加速直线运动。
② 若计时起点O距离管口近,气泡在O点处刚开始运动,还未达到匀速状态,因此s-t图像不是直线;若O距离管口远,气泡已进入匀速阶段,图像为直线,故第二组的计时起点O距离管口较近。
(4) 实验中改变玻璃管的倾斜程度,观察到气泡上升快慢不同,因此气泡上升的快慢与玻璃管的倾斜程度有关。
【答案】
(1) 秒表;气泡 (2) 运动;慢 (3) ① 匀速;加速 ② 近 (4) 玻璃管的倾斜程度
【知识点】
机械运动;参照物;匀速直线运动
【点评】
本题是探究气泡运动速度的实验题,结合参照物、s-t图像分析等知识点,考查学生对运动相关概念的理解及图像分析能力,属于基础探究题,注重实验过程的理解。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题是测量纸锥下落平均速度的实验题,需结合平均速度的相关知识逐步解答:先明确测平均速度的原理,再确定实验所需测量工具;针对下落时间短的问题,思考延长下落时间的方法;通过频闪照片中相同时间内纸锥的间距变化判断速度变化;最后利用速度公式计算A到B的平均速度。
【解析】
(1) 测量平均速度的实验原理是速度的定义式,即$v=\frac{s}{t}$。
(2) 实验中需要测量纸锥下落的路程和时间,测量路程用刻度尺,测量时间用秒表,因此所需工具是刻度尺和秒表。
(3) 下落时间太短难以准确测量,可通过增加纸锥的下落高度来延长下落时间;换用锥角较大的纸锥,纸锥受到的空气阻力更大,下落速度更慢,也能增加下落时间,便于测量。
(4) 照相机每隔0.2s曝光一次,相邻两次曝光的时间间隔相同。观察照片可知:纸锥前期相同时间内通过的路程逐渐变大,说明速度变大;后期相同时间内通过的路程不变,说明速度不变,因此速度变化情况是先变大后不变,选B。
(5) A、B两位置间的时间间隔为$t=2×0.2\ \mathrm{s}=0.4\ \mathrm{s}$,实际距离$s=6.40\ \mathrm{cm}=0.064\ \mathrm{m}$,根据速度公式得:$v=\frac{s}{t}=\frac{0.064\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{s}}=0.16\ \mathrm{m/s}$。
【答案】
(1)$v=\frac{s}{t}$;(2)刻度尺;秒表;(3)下落高度;大;(4)B;(5)0.16
【知识点】
平均速度测量、速度公式应用、频闪照片分析
【点评】
本题围绕平均速度测量实验展开,涵盖实验原理、工具选择、误差减小、速度变化判断及速度计算,是初中物理运动学的基础常规题,注重对实验核心知识的考查。
【难度系数】
0.7
【分析】
本题围绕汽车紧急停车的反应和制动过程展开,分三个小问逐步求解:
1. 第(1)问:反应过程汽车做匀速直线运动,已知反应距离和行驶速度,利用匀速直线运动的速度公式变形可直接求出反应时间;
2. 第(2)问:全程平均速度需用总路程(反应距离+制动距离)除以总时间(反应时间+制动时间)计算;
3. 第(3)问:醉酒后反应时间是正常的2倍,先算出醉酒后的反应距离,再加上不变的制动距离得到总停车距离,与障碍物距离70m比较,判断是否会撞上。
【解析】
(1) 反应过程汽车做匀速直线运动,速度$v=25\ \mathrm{m/s}$,反应距离$s_{\mathrm{反应}}=15\ \mathrm{m}$,根据$v=\frac{s}{t}$,可得反应时间:
$t_{\mathrm{反应}}=\frac{s_{\mathrm{反应}}}{v}=\frac{15\ \mathrm{m}}{25\ \mathrm{m/s}}=0.6\ \mathrm{s}$。
(2) 紧急停车全程的总路程$s_{\mathrm{总}}=s_{\mathrm{反应}}+s_{\mathrm{制动}}=15\ \mathrm{m}+45\ \mathrm{m}=60\ \mathrm{m}$,总时间$t_{\mathrm{总}}=t_{\mathrm{反应}}+t_{\mathrm{制动}}=0.6\ \mathrm{s}+2.4\ \mathrm{s}=3\ \mathrm{s}$,则全程平均速度:
$v_{\mathrm{总}}=\frac{s_{\mathrm{总}}}{t_{\mathrm{总}}}=\frac{60\ \mathrm{m}}{3\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$。
(3) 醉酒后反应时间$t'_{\mathrm{反应}}=2t_{\mathrm{反应}}=2×0.6\ \mathrm{s}=1.2\ \mathrm{s}$,醉酒后的反应距离:
$s'_{\mathrm{反应}}=v× t'_{\mathrm{反应}}=25\ \mathrm{m/s}×1.2\ \mathrm{s}=30\ \mathrm{m}$,
总停车距离$s'_{\mathrm{总}}=s'_{\mathrm{反应}}+s_{\mathrm{制动}}=30\ \mathrm{m}+45\ \mathrm{m}=75\ \mathrm{m}$,
因为$75\ \mathrm{m}>70\ \mathrm{m}$,所以汽车会撞上障碍物。
【答案】
(1) $0.6\ \mathrm{s}$;(2) $20\ \mathrm{m/s}$;(3) 会撞上障碍物。
【知识点】
速度公式应用,平均速度计算,匀速直线运动
【点评】
本题结合实际交通场景,考查运动学的基础计算,需明确反应过程与制动过程的区别,理解平均速度的定义,难度适中,贴近生活实际,能引导学生运用物理知识解决实际问题。
【难度系数】
0.6