Question

探究速度的变化
提出问题：某校八年级科技小组制作了一种降落伞，这种降落伞在降落过程中速度是否发生变化？
猜想与假设：①降落过程中速度可能不发生变化（作匀速运动）
②降落过程中速度可能越来越快（作变速运动）
制定计划与设计实验：同学们准备从高楼阳台上向下释放降落伞，通过测定降落伞的下落时间来探究降落伞的速度是否发生变化．通过讨论，提出了两种实验方案．（如图是实验示意图）
①方案A：采用两次放伞的方法，具体步骤为：先让降落伞从30楼（从地面上升30层）阳台下落到15楼阳台，测量从30楼阳台下落到15楼阳台所用的时间；然后让降落伞从15楼阳台下落到地面，测量从15楼阳台下落到地面所用的时间；最后计算并比较降落伞通过这两段路程的速度．
②方案B：采用一次放伞的方法，具体步骤为：让降落伞从30楼阳台下落到地面，分别测量其通过15楼阳台、到达地面的时间，最后计算并比较降落伞通过这两段路程的速度．
进行实验与收集证据：分别采用A、B两种方案进行测量：
设降落伞从30楼下落到15楼所用的时间为t₁，降落伞从15楼下落到地面的时间为t₂．测得30楼阳台到地面的高度为90m，15楼阳台到地面的高度为45m，测出降落伞下落的时间已经记录在下表中．

下落时间	t1（s）	t2（s）
采用A方案实验	3	3
采用B方案实验	3	2

分析与论证：请根据测量结果回答下列问题．
（1）采用A方案实验
①降落伞从30楼下落到15楼的平均速度是多少？V₁=______m/s
②降落伞从15楼下落到地面的平均速度是多少？V₂=______m/s
③比较降落伞通过这两段路程的速度，你能得出什么结论？为什么会有这种结论？
（2）采用B方案实验
①降落伞从30楼下落到15楼的平均速度是多少？V₁=______m/s
②降落伞从15楼下落到地面的平均速度是多少？V₂=______m/s
③比较降落伞通过这两段路程的速度，你能得出什么结论？为什么会有这种结论？
评估：比较A、B两种实验方案，简单回答问题：
（3）如果降落伞下落速度不变，采用这两种方案得到的结论相同吗？为什么？
（4）如果降落伞下落越来越快，采用这两种方案得到的结论相同吗？为什么？
（5）探究降落伞下落速度是否变化，在前面的A、B两种实验方案中，你认为应该采用哪种方案更好些？为什么？

Answer

（1）采用A方案：
①读出从30楼下落到15楼的距离S1和时间t1，利用V1=计算出速度；
②读出从15楼下落到地面的距离S2和时间t2，利用V2=计算出速度；
③根据这两个速度值的大小得出结论，并进行分析．
（2）采用B方案：
①读出从30楼下落到15楼的距离S1和时间t1，利用V1=计算出速度；
②读出从15楼下落到地面的距离S2和时间t2，利用V2=计算出速度；
③根据这两个速度值的大小得出结论，并进行分析．
（3）如果降落伞下落的速度不变，采用这两种方案得到的结论是相同的；
（4）如果降落伞下落越来越快，采用这两种方案得到的结论就是不同的，因为方案B中伞两次降落开始的速度是不同的；
（5）探究降落伞下落速度是否变化，采用方案B更好一些．
【解析】
（1）采用A方案：
①从30楼下落到15楼的距离S1=90m-45m=45m，时间t1=3s，
∴速度V1===15m/s
②从15楼下落到地面的距离S2=45m，时间t2=3s，
∴速度V2===15m/s
③因为V1=V2，所以降落伞下落过程中作匀速运动．
答：采用A方案实验，从30楼下落到15楼的速度是15m/s，从15楼下落到地面的速度是15m/s，两次速度相同，说明降落伞下落过程中作匀速运动．
（2）采用B方案：
①从30楼下落到15楼的距离S1=90m-45m=45m，时间t1=3s，
∴速度V1===15m/s
②从15楼下落到地面的距离S2=45m，时间t2=2s，
∴速度V2===22.5m/s
③因为V1＜V2，所以降落伞下落过程中作变速运动．
答：如果降落伞下落越来越快，采用这两种方案得到的结论相同采用B方案实验，从30楼下落到15楼的速度是15m/s，从15楼下落到地面的速度是22.5m/s，两次速度不相同，说明降落伞下落过程中作变速运动．
（3）降落伞下落的速度不变，物体作匀速运动，在任何一段路程上的平均速度都是相等的，采用这两种方案得到的结论是相同的；
答：如果降落伞下落的速度不变，采用这两种方案得到的结论相同，因为物体作匀速运动，物体在任何一段路程上的平均速度都应该相等．
（4）降落伞下落的速度变大，物体作加速运动，在任何一段路程上的平均速度都不相等，采用这两种方案得到的结论就是不同的；
答：如果降落伞下落越来越快，采用这两种方案得到的结论不同，因为A方案的两种测量方法其实质是一样的，都是从静止开始下落同样的高度，最后所得的平均速度相等，只能得出物体作匀速运动的结论，而B方案却不一样．
（5）方案B既可以研究匀速运动也可以研究变速运动，探究降落伞下落速度是否变化，采用B方案比较好；
答：采用B方案效果更好，因为探究物体运动速度是否发生变化应该把物体经过的路程分为若干段，求出运动过程中每段的平均速度，然后比较每一段的平均速度得结论．