Question

15．小豫在公園看到一個(gè)小孩在蕩秋千，她發(fā)現(xiàn)無論小孩的秋千擺蕩得高還是低，來回?cái)[動一次的時(shí)間好像并沒有不同，小孩離開后，秋千繼續(xù)擺動的快慢似乎和有人時(shí)也相同．那么秋千來回?cái)[動一次的時(shí)間會受什么因素影響呢？她做出了以下猜想：
A．可能與秋千擺動的幅度有關(guān)；
B．可能與秋千和人的質(zhì)量有關(guān)；
C．可能與秋千吊繩的長度有關(guān)．
她決定用單擺來模擬秋千，探究單擺來回?cái)[動一次的時(shí)間與什么因素有關(guān)，于是她準(zhǔn)備了不同質(zhì)量的小鐵球、細(xì)線、刻度尺、鐵架臺等器材．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．
（1）寫出實(shí)驗(yàn)中缺少的一種器材：秒表．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	擺幅（m）	小球質(zhì)量（kg）	擺長（m）	時(shí)間（s）
1	0.1	0.03	0.8	1.8
2	0.1	0.04	0.8	1.8
3	0.2	0.04	0.8	1.8
4	0.2	0.04	1	2.0

（2）小豫完成了實(shí)驗(yàn)并將數(shù)據(jù)記入表格中，分析數(shù)據(jù)可知：單擺來回?cái)[動一次的時(shí)間只與擺長有關(guān)．
（3）在擺線懸掛點(diǎn)O的正下方固定一鐵釘P，將擺球從A點(diǎn)釋放，擺線碰到鐵釘后擺球仍能繼續(xù)擺動，到達(dá)B點(diǎn)后再擺回，如此往復(fù)，如圖乙所示．若擺長為0.8m，則單擺在A、B兩點(diǎn)間來回?cái)[動一次所需時(shí)間應(yīng)小于1.8s（選填：“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）不計(jì)空氣阻力及線與鐵釘?shù)哪Σ粒當(dāng)[球到達(dá)的A、B兩點(diǎn)是否在同一水平線上？是（選填：“是”或“不是”）．原因是：機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 決定秋千往返擺動的時(shí)間可能有：擺長、質(zhì)量、擺動幅度．一定利用控制變量法分析，即研究任意一個(gè)因素和往返擺動時(shí)間的關(guān)系時(shí)，一定保證其它兩個(gè)因素不變．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中要涉及到擺長、擺動幅度、質(zhì)量、往返擺動的時(shí)間的測量，她準(zhǔn)備了不同質(zhì)量的小鐵球、細(xì)線、刻度尺、鐵架臺等器材．因此還缺少測量往返擺動的時(shí)間的儀器．
（2）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：往返擺動的時(shí)間在擺動幅度、質(zhì)量變化時(shí)，擺長不變，擺動的時(shí)間不變；只有在擺長改變了，往返擺動的時(shí)間才改變；所以可得結(jié)論：往返擺動的時(shí)間與擺長有關(guān)，與小球質(zhì)量和擺動幅度無關(guān)．
（3）由表格數(shù)據(jù)可以得出，單擺在A、B兩點(diǎn)間來回?cái)[動一次所需時(shí)間與擺幅無關(guān)，與擺長有關(guān)，擺長短了，會小于1.8s．
（4）根據(jù)能量守恒定律，擺球在擺動過程中機(jī)械能守恒，A、B兩點(diǎn)均為最高點(diǎn)，即重力勢重力勢能相等，所以所處高度相同．故擺球到達(dá)的A、B兩點(diǎn)是在同一水平線上．
故答案為：（1）秒表；（2）擺長；（3）小于；（4）是；機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評 往返擺動的時(shí)間受擺長的影響，鐘擺越長，往返擺動的時(shí)間越長．