Question

11．如圖所示的裝置叫單擺，細(xì)線上端固定，下端懸掛一小球來回?cái)[動(dòng)．利用該實(shí)驗(yàn)小惠和小莉?qū)τ谛∏驍[動(dòng)的快慢，各自提出了如下猜想：
小惠認(rèn)為懸掛小球的細(xì)線越短，小球擺動(dòng)越快；小莉認(rèn)為小球的質(zhì)量越小，小球擺動(dòng)得越快．小惠和小莉的猜想是否正確呢？請(qǐng)你選擇其中一人的猜想進(jìn)行探究，幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．驗(yàn)證小惠的猜想的實(shí)驗(yàn)方案：
a．所需要的實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)小球、兩條長(zhǎng)度不同的繩子和秒表．
b．實(shí)驗(yàn)步驟及判斷猜想是否正確的方法．小球系在一條長(zhǎng)繩的下端，懸掛起來讓其擺動(dòng)，用停表測(cè)其擺動(dòng)20次的時(shí)間，算出其擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₁．改換不同長(zhǎng)度的繩子做幾次同樣的實(shí)驗(yàn)，比較各次實(shí)驗(yàn)中擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₂．如果t₁＞t₂說明小惠的結(jié)論是正確的，否則不正確．
c．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小球擺動(dòng)一次所用時(shí)間很難側(cè)，請(qǐng)你幫她們想一個(gè)更準(zhǔn)確的測(cè)量方法：我們可以測(cè)量小球擺動(dòng)多次所用的時(shí)間，從而算出擺動(dòng)一次的時(shí)間．

Answer 1

分析 單擺往返一次的時(shí)間可能跟單擺的長(zhǎng)度有關(guān)，也可能跟單擺的質(zhì)量有關(guān)．研究單擺往返一次的時(shí)間的影響因素，采用控制變量法．
（1）還需要測(cè)量質(zhì)量、時(shí)間和長(zhǎng)度的儀器；
（2）小球系在一條長(zhǎng)繩的下端，懸掛起來讓其擺動(dòng)，用停表測(cè)其擺動(dòng)20次的時(shí)間，算出其擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₁．改換不同長(zhǎng)度的繩子做幾次同樣的實(shí)驗(yàn)，比較各次實(shí)驗(yàn)中擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₂．如果t₁＞t₂說明小惠的結(jié)論是正確的，否則不正確；
（3）擺動(dòng)一次用的時(shí)間很難測(cè)準(zhǔn)，所以可以采用累積法．研究t與l關(guān)系，必須保持質(zhì)量不變，懸線長(zhǎng)度不同．

解答 解：選擇小惠的猜想；
小惠認(rèn)為：懸掛小球的細(xì)線越短，小球擺動(dòng)一個(gè)來回所用的時(shí)間就越短；為了驗(yàn)證往返時(shí)間跟擺長(zhǎng)的關(guān)系，需使小球的質(zhì)量不變，改變擺長(zhǎng)．
因此需要的器材：一個(gè)小球、兩條長(zhǎng)度不同的繩子和秒表；
實(shí)驗(yàn)步驟：小球系在一條長(zhǎng)繩的下端，懸掛起來讓其擺動(dòng)，用停表測(cè)其擺動(dòng)20次的時(shí)間，算出其擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₁．改換不同長(zhǎng)度的繩子做幾次同樣的實(shí)驗(yàn)，比較各次實(shí)驗(yàn)中擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₂．如果t₁＞t₂說明小惠的結(jié)論是正確的，否則不正確．
c、我們可以測(cè)量小球擺動(dòng)多次所用的時(shí)間，從而算出擺動(dòng)一次的時(shí)間．即測(cè)出擺動(dòng)n次的時(shí)間t，則擺一次的時(shí)間為 $\frac{t}{n}$．
故答案為：小惠；
a、一個(gè)小球、兩條長(zhǎng)度不同的繩子和秒表；
b、小球系在一條長(zhǎng)繩的下端，懸掛起來讓其擺動(dòng)，用停表測(cè)其擺動(dòng)20次的時(shí)間，算出其擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₁．改換不同長(zhǎng)度的繩子做幾次同樣的實(shí)驗(yàn)，比較各次實(shí)驗(yàn)中擺動(dòng)一次所用的時(shí)間t₂．如果t₁＞t₂說明小惠的結(jié)論是正確的，否則不正確；
c、我們可以測(cè)量小球擺動(dòng)多次所用的時(shí)間，從而算出擺動(dòng)一次的時(shí)間．

點(diǎn)評(píng) 用控制變量法研究單擺往返一次的時(shí)間的影響因素．能根據(jù)研究的問題，選擇器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．