【分析】
这是一道测量纸锥下落速度的基础实验题,解题时首先从速度测量的核心定义出发:第一问直接回忆测量速度的通用实验原理即可;第二问结合实际操作场景思考,纸锥下落速度快会导致时间很难精准测量,要让下落过程变慢、总时间变长,就可以通过增大纸锥锥角增大空气阻力、提升下落高度的方式实现,降低时间测量的误差;第三问利用相机拍照间隔相等的特点,可知AB、BC段运动时间相同,对比两段的路程大小就能判断速度关系;第四问先观察刻度尺的刻度分布确定分度值,读出E、F两点的刻度差得到EF段路程,结合拍照间隔的时间,代入速度公式计算即可得到下落速度。
【解析】
(1) 测量物体运动速度的核心原理是速度的定义式,即$v=\frac{s}{t}$,通过测量纸锥下落的路程s和对应的运动时间t,即可计算得到速度。
(2) 实际实验中纸锥下落速度较快,总下落时长很短,因此下落的时间较难准确测量。改进方法:① 选用锥角更大的纸锥,纸锥受到的空气阻力更大,下落速度更慢,下落时间更长,便于测量;② 增加纸锥下落的高度,也可以增大下落的总时长,减小时间测量的相对误差。
(3) 相机每秒拍照1次,说明AB段和BC段的运动时间相等,均为1s,从图中可见AB段的路程小于BC段的路程,根据$v=\frac{s}{t}$,时间相同时路程越小速度越小,因此$v_{AB} < v_{BC}$。
(4) 观察刻度尺,1cm区间内有10个小格,因此每个小格代表的长度是1cm,即分度值为1cm;E点对应刻度为60.0cm,F点对应刻度为80.0cm,因此EF段的路程$s=80.0\mathrm{cm}-60.0\mathrm{cm}=20.0\mathrm{cm}=0.2\mathrm{m}$;EF段的运动时间等于拍照间隔1s,代入速度公式得$v=\frac{s}{t}=\frac{0.2\mathrm{m}}{1\mathrm{s}}=0.2\mathrm{m/s}$。
【答案】
(1) $v=\frac{s}{t}$ (2) 下落的时间 ① 大 ② 高度 (3) $<$ (4) 1 20.0 0.2
【知识点】
速度测量原理,刻度尺读数,速度计算
【点评】
本题属于测量平均速度的经典拓展实验题,既考察了基础的公式和读数技能,也结合实际实验场景考察了实验优化的思路,引导学生结合操作经验思考减小误差的方法,整体难度不高,侧重对基础实验能力的检验。
【难度系数】
0.7