Question

小華和小明在實(shí)驗(yàn)室用小球和細(xì)線(xiàn)制成了如圖所示的裝置，他們使擺球在豎直平面內(nèi)左右擺動(dòng)．請(qǐng)回答：
（1）在擺球左右擺動(dòng)的過(guò)程中，他們將會(huì)看到擺球上升的高度逐漸降低，這種現(xiàn)象與能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律________（相矛盾/不相矛盾），這是因?yàn)開(kāi)_______；
（2）小華和小明在實(shí)驗(yàn)中意外地發(fā)現(xiàn)：在擺動(dòng)角度不大的情況下，雖然同一小球兩次擺動(dòng)的角度不同，但往返一次所用的時(shí)間卻相同．請(qǐng)你針對(duì)這一問(wèn)題提出一種猜想：小球往返一次所用的時(shí)間可能與________（除小球擺動(dòng)的角度外）有關(guān)．
（3）請(qǐng)對(duì)你的猜想設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證：（寫(xiě)出主要實(shí)驗(yàn)步驟）________

Answer 1

解：（1）擺球左右擺動(dòng)的過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和是擺球的機(jī)械能，擺球在擺動(dòng)的過(guò)程中，擺球和空氣之間存在摩擦，克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能減少，內(nèi)能增加．但是能的總量是不變的，和能量守恒定律不矛盾．
（2）擺球擺動(dòng)時(shí)，往返一次的時(shí)間可能跟擺球的質(zhì)量、繩長(zhǎng)、擺動(dòng)的角度有關(guān)．
（3）探究往返一次的時(shí)間跟質(zhì)量的關(guān)系：不同質(zhì)量的擺球，在繩長(zhǎng)、擺動(dòng)的角度相同時(shí)，記錄擺球往返一次所用的時(shí)間．
探究往返一次的時(shí)間跟繩長(zhǎng)的關(guān)系：長(zhǎng)度不同的繩子，系上相同質(zhì)量的擺球，在擺動(dòng)的角度相同時(shí)，記錄擺球往返一次所用的時(shí)間．
故答案為：（1）不相矛盾；在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，機(jī)械能的總量減少了，內(nèi)能增加了，總能量保持不變．
（2）擺球的質(zhì)量、繩長(zhǎng)；
（3）探究往返一次的時(shí)間和擺球質(zhì)量的關(guān)系：不同質(zhì)量的擺球，在繩長(zhǎng)、擺動(dòng)的角度相同時(shí)，記錄擺球往返一次所用的時(shí)間（答案不唯一）．
分析：（1）擺球左右擺動(dòng)的過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能的總量減少了，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．能的總量保持不變．
（2）擺球在擺動(dòng)過(guò)程中，往返一次的時(shí)間可能跟擺球的質(zhì)量有關(guān)，可能跟擺球的偏轉(zhuǎn)角度有關(guān)，可能跟繩長(zhǎng)有關(guān)．探究往返時(shí)間跟其中任何一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法．
探究往返時(shí)間跟擺球質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，控制擺球偏轉(zhuǎn)的角度和繩長(zhǎng)不變．
探究往返時(shí)間跟繩長(zhǎng)的關(guān)系時(shí)，控制擺球的偏轉(zhuǎn)角度和質(zhì)量不變．
點(diǎn)評(píng)：一個(gè)物理量受多個(gè)因素影響時(shí)，探究物理量和其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，明確控制不變的量是什么，改變的量是什么．控制變量法在初中物理中應(yīng)用廣泛，一定要掌握．