問題詳情:
伽利略在《兩種新科學的對話》一書中,提出猜想:物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運動,同時他還用實驗驗*了該猜想.某小組依據伽利略描述的實驗方案,設計瞭如圖所示的裝置,探究物體沿斜面下滑是否做勻變速直線運動.實驗*作步驟如下:
①讓滑塊從距離擋板s處由靜止沿傾角為θ的斜面下滑,並同時打開裝置中的閥門,讓水箱中的水流到量筒中;
②當滑塊碰到擋板的同時關閉閥門(假設水流均勻穩定);
③記錄下量筒收集的水量V;
④改變s,重複以上*作;
⑤將測得的數據記錄在表格中.
次數 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
s/m | 4.5 | 3.9 | 3.0 | 2.1 | 1.5 | 0.9 |
V/mL | 90 | 84 | 62 | 52 | 40 |
(1)該實驗用量筒中收集的水量來表示________.
A.水箱中水的體積 B.水從水箱中流出的速度
C.滑塊下滑的時間 D.滑塊下滑的位移
(2)某同學漏填了第3組數據中量筒收集的水量V,若實驗正常,你估計V=________mL;若保持下滑的距離s、傾角θ不變,增大滑塊的質量,水量V將________(填“增大”“不變”或“減小”);若保持下滑的距離s、滑塊質量不變,增大傾角θ,水量V將________(填“增大”“不變”或“減小”).
(3)下列説法中不屬於該實驗誤差來源的是________.
A.水從水箱中流出不夠穩定
B.滑塊開始下滑和開始流水不同步
C.選用的斜面不夠光滑
D.選用了內徑較大的量筒
【回答】
C 75(74~76均算正確) 不變 減小 C
【詳解】
(1)因為水是均勻穩定地流出,所以流出的水的體積與時間成正比,所以該實驗用量筒中收集的水量表示滑塊下滑的時間,選項C正確,選項ABD錯誤.
(2)滑塊做初速度為零的勻加速直線運動,位移與時間的二次方成正比,而流出的水的體積與時間成正比,故位移與流出的水的體積的二次方成正比,即s=kV2,由表中數據可得,V3=75 mL.對滑塊由牛頓第二定律得,mgsinθ-μmgcosθ=ma,a=gsinθ-μgcosθ,若保持下滑的距離s、傾角θ不變,增大滑塊的質量,滑塊的加速度不變,滑塊下滑所用的時間不變,水量V不變.若保持下滑的距離s、滑塊的質量不變,增大傾角θ,滑塊的加速度增大,滑塊下滑所用的時間減少,水量V減少.
(3)本實驗的誤差主要來源:水從水箱中流出不穩定,滑塊開始下滑與水開始流動不同時,選用了內徑較大的量筒.選用的斜面不夠光滑並不影響實驗結果,選項C正確,選項ABD錯誤.
知識點:勻變速直線運動的速度與時間的關係
題型:實驗,探究題