Question

5．學了“長度、時間及其測量”一節(jié)課后，老師布置同學們國慶節(jié)期間做“動手動腦學物理”的第2題．某同學在研究本題后進一步觀察了右圖所示的實驗：用細線將一小鐵鎖懸掛起來，把鐵鎖拉到一定的高度（此時細線偏離豎直方向的角度為α，鐵鎖離開最低位置的距離為S），然后釋放，鐵鎖將左右擺動．
（1）此實驗說明：物體具有慣性（或動能和勢能可以相互轉化；物體的擺動時間具有一定的規(guī)律性等等）．
（2）該同學提出這樣的問題：鐵鎖來回擺動一次的時間跟哪些因素有關呢？請你對此問題提出一個猜想：物體來回擺動一次的時間可能與繩的長度有關（或物體質量、物體擺動的幅度等）．
現在，如果手邊有以下器材：
A．秒表    B．長為0.8m的細線   C．長為1.0m的細線    D．銅球     E．鋁球（D、E兩球體積相等，都有相同的小孔，便于系線）
為了驗證你的猜想，請你設計出簡要的實驗步驟：
（3）選用的器材是（選填上列器材前的字母）：選A、B、C、D為實驗器材．
（4）具體操作：分別用0.8m和1m長的細線系住銅球，將銅球拉到相同的高度開始釋放，用秒表測出銅球來回擺動一次的時間分別為t₁、t₂；比較t₁、t₂的大小驗證猜想是否正確
（5）對該同學提出的問題，除了他的猜想外，請你再提出兩個猜想：
①物體來回擺動一次的時間可能與物體質量有關
②物體來回擺動一次的時間可能與物體擺動的幅度有關．

Answer 1

分析 （1）物體能夠不斷擺動說明物體具有慣性、單擺具有等時性、單擺擺動過程中動能和勢能不斷轉化，答出其中一點便可；
（2）猜想單擺周期的影響因素時只能是與鐵鎖相關的量（或因素）；
（3）根據猜想“物體來回擺動一次的時間可能與繩的長度有關”去選擇所需要的器材；
（4）分別用0.8m 和1m長的細線系住銅球，注意控制變量，將銅球拉到相同的高度，然后用秒表記錄銅球來回擺動一次的時間，從而驗證結論．
（5）決定鐵鎖往返擺動的時間可能有：擺長、質量、擺動幅度．

解答 解：（1）圖是單擺裝置，可得物體具有慣性或單擺擺動時間具有一定的規(guī)律性或動能和勢能可以相互轉化；
（2）影響擺球周期的因素有擺長、擺球質量、重力及偏角大�。ɑ蚍�度）等，
（3）因為實驗要記錄擺球選擺動一次的時間，所以要用到秒表，根據猜想“物體來回擺動一次的時間可能與繩的長度有關”從而要選擇長為0.8m的細線和長為1.0m的細線，還要有物體銅球．
（4）分別用0.8m 和1m長的細線系住銅球，將銅球拉到相同的高度開始釋放，用秒表測出銅球來回擺動一次的時間分別為t₁、t₂；比較t₁、t₂的大小驗證猜想是否正確；
（5）影響擺球擺動一次時間的因素有很多，可以猜想擺球質量、擺角對擺動一次時間的影響．
故答案為：（1）物體具有慣性（或動能和勢能可以相互轉化；物體的擺動時間具有一定的規(guī)律性等等）；
（2）物體來回擺動一次的時間可能與繩的長度有關（或物體質量、物體擺動的幅度等）；
（3）選A、B、C、D為實驗器材；
（4）分別用0.8m 和1m長的細線系住銅球，將銅球拉到相同的高度開始釋放，用秒表測出銅球來回擺動一次的時間分別為t₁、t₂；比較t₁、t₂的大小驗證猜想是否正確；（5）①物體來回擺動一次的時間可能與物體質量有關；②物體來回擺動一次的時間可能與物體擺動的幅度有關．

點評 此題考查學生對于物理實驗探究方法的掌握，我們學習物理，不僅僅時學習知識，更重要的是學習探究方法，這也是現在中考考查的一個側重點，需要掌握．