Question

39、物理課上，同學(xué)們觀察了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：用細(xì)線將一金屬小球懸掛起來，把小球拉到一定的高度（此時(shí)細(xì)線偏離豎直方向的角度為α，小球離開最低位置的距離為S），然后釋放，小球?qū)⒆笥覕[動(dòng)．
（1）此實(shí)驗(yàn)說明：

動(dòng)能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化

．
（2）課后小明同學(xué)提出這樣的問題：小球來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間（或擺動(dòng)的快慢）跟哪些因素有關(guān)呢？對(duì)此，同學(xué)們進(jìn)行了探究．小明提出猜想：小球擺動(dòng)的快慢可能跟細(xì)線的長度（L）有關(guān)．于是小明和小軍來到實(shí)驗(yàn)室，找來了以下器材：
A．秒表；B．長為0.8m的細(xì)線；C．長為1.0m的細(xì)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(yàn)證小明的猜想，請(qǐng)你幫他們?cè)O(shè)計(jì)出簡要的實(shí)驗(yàn)步驟．
選用的器材是（選填上列器材前的字母）：

A、B、C、D

．
具體操作：

①用不同長度的細(xì)線將小球懸掛起來，將細(xì)線偏離豎直方向的相同角度時(shí)釋放．
②用秒表分別測出各自來回?cái)[動(dòng)20次的時(shí)間，并分別求它來回?cái)[動(dòng)1次的時(shí)間t₁和t₂，然后比較得出結(jié)論

．
（3）對(duì)小明提出的問題，除了他的猜想外，請(qǐng)你再提出兩個(gè)猜想：
①

擺動(dòng)的快慢可能跟小球的質(zhì)量m有關(guān)

；
②

擺動(dòng)的快慢可能跟細(xì)線偏離豎直方向的角度為α有關(guān)

．

Answer 1

分析：（1）物體上升的過程是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，物體下降的過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過程．
（2）小球來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間可能跟質(zhì)量、偏離豎直方向的角度、繩子的長短有關(guān)，研究擺動(dòng)一次的時(shí)間跟繩子長短的關(guān)系時(shí)，必須控制質(zhì)量和偏離豎直方向的角度相同，改變繩子長短．這種方法是控制變量法．

解答：解：（1）小球上升時(shí)質(zhì)量不變，高度增大重力勢能增大；速度減小動(dòng)能減�。簧仙龝r(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能．下降時(shí)跟上升時(shí)相反，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．
（2）小球來回?cái)[動(dòng)一次是時(shí)間可能與以下因素有關(guān)：①擺動(dòng)的快慢可能跟小球的質(zhì)量m有關(guān)；
②擺動(dòng)的快慢可能跟細(xì)線偏離豎直方向的角度為α有關(guān)；
③擺動(dòng)的快慢可能跟小球離開最低位置有距離S有關(guān)；
④擺動(dòng)的快慢可能跟最大高度有關(guān)；
⑤擺動(dòng)快慢可能跟繩長有關(guān)．
（3）研究小球來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間跟繩長的關(guān)系時(shí)，控制小球質(zhì)量、偏離豎直方向的角度不變．選擇的器材是銅球或鉛球、不同的繩長、秒表．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用不同長度的細(xì)線將小球懸掛起來，將細(xì)線偏離豎直方向的相同角度時(shí)釋放．
②用秒表分別測出各自來回?cái)[動(dòng)20次的時(shí)間，并分別求它來回?cái)[動(dòng)1次的時(shí)間t₁和t₂，然后比較得出結(jié)論．
故答案為：（1）動(dòng)能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化．
（2）A、B、C、D；步驟：①用不同長度的細(xì)線將小球懸掛起來，將細(xì)線偏離豎直方向的相同角度時(shí)釋放．
②用秒表分別測出各自來回?cái)[動(dòng)20次的時(shí)間，并分別求它來回?cái)[動(dòng)1次的時(shí)間t₁和t₂，然后比較得出結(jié)論．
（3）①擺動(dòng)的快慢可能跟小球的質(zhì)量m有關(guān)；
②擺動(dòng)的快慢可能跟細(xì)線偏離豎直方向的角度為α有關(guān)．（答案不唯一）

點(diǎn)評(píng)：（1）掌握動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能大小的影響因素．掌握動(dòng)能和勢能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的．
（2）根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)學(xué)會(huì)猜想物理量大小的影響因素．能用控制變量法研究物理量和其中一個(gè)因素的關(guān)系．