Question

【題目】伽利略在《兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書(shū)中，提出猜想：物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)他還用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該猜想。某小組依據(jù)伽利略描述的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，探究物體沿斜面下滑是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

①讓滑塊從距離擋板s處由靜止沿傾角為θ的斜面下滑，并同時(shí)打開(kāi)裝置中的閥門(mén)，讓水箱中的水流到量筒中；

②當(dāng)滑塊碰到擋板的同時(shí)關(guān)閉閥門(mén)(假設(shè)水流均勻穩(wěn)定)；

③記錄下量筒收集的水量V；

④改變s，重復(fù)以上操作；

⑤將測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄在表格中。

次數(shù)	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(shí)驗(yàn)用量筒中收集的水量來(lái)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(shí)間 D．滑塊下滑的位移

(2)某同學(xué)漏填了第3組數(shù)據(jù)中量筒收集的水量V，若實(shí)驗(yàn)正常，你估計(jì)V＝________mL；若保持下滑的距離s、傾角θ不變，增大滑塊的質(zhì)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(zhì)量不變，增大傾角θ，水量V將________(填“增大”“不變”或“減小”)。

(3)下列說(shuō)法中不屬于該實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源的是________。

A．水從水箱中流出不夠穩(wěn)定

B．滑塊開(kāi)始下滑和開(kāi)始流水不同步

C．選用的斜面不夠光滑

D．選用了內(nèi)徑較大的量筒

Answer 1

【答案】 (1)C　　　　 (2)75(74～76均算正確) 不變 減小 (3)C

【解析】(1)因?yàn)樗�是均勻穩(wěn)定地流出，所以流出的水的體積與時(shí)間成正比，所以該實(shí)驗(yàn)用量筒中收集的水量表示滑塊下滑的時(shí)間，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤。

(2)滑塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移與時(shí)間的二次方成正比，而流出的水的體積與時(shí)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(shù)據(jù)可得，V3＝75 mL。對(duì)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(zhì)量，滑塊的加速度不變，滑塊下滑所用的時(shí)間不變，水量V不變。若保持下滑的距離s、滑塊的質(zhì)量不變，增大傾角θ，滑塊的加速度增大，滑塊下滑所用的時(shí)間減少，水量V減少。

(3)本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)源：水從水箱中流出不穩(wěn)定，滑塊開(kāi)始下滑與水開(kāi)始流動(dòng)不同時(shí)，選用了內(nèi)徑較大的量筒。選用的斜面不夠光滑并不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤。