Question

19．某同學做“探究影響擺球擺動周期的因素”實驗時，用圖所示的甲、乙、丙、丁四個單擺做了4次實驗，并將實驗結果記錄在下表中．已知擺長L₁＞L₂，擺球質量m₁＞m₂，擺角θ＞α．

器材	周期/s
甲	1.2
乙	1.2
丙	1.2
丁	1.0

（1）分析比較甲、乙兩次實驗，可得初步結論：當擺長、擺角相同時，擺動周期與擺球質量無關（選填“有關”或“無關”）．
（2）分析甲、丙兩次實驗，可得出的初步結論：當擺長及擺球質量相同時，擺動的周期與擺幅無關．
（3）利用丙和丁兩次實驗，可探究擺動周期和擺長的關系，并得到的結論是：在擺球的質量和擺角均相等的情況下，擺長越長，周期越大．
（4）某同學用質量較小的氣球做擺錘，則在相同繩長和擺幅的情況下，擺動周期比質量較大的鐵球要長，他得到擺動周期與擺錘質量有關的結論．你認為造成這一現象的原因可能是質量較小的氣球做成的擺錘在空氣中受到的空氣阻力與擺錘的質量相比不能忽略．

Answer 1

分析 物理學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題；每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法
（1）比較甲、乙兩次實驗，找出相同的量與不同的量，由表中數據得出擺動周期與變化量之間的關系；
（2）要探究周期與擺動幅度的關系，應控制擺長與擺球質量相同而擺動幅度（擺角）不同，分析圖示實驗找出符合要求的實驗步驟．
（3）找出丙和丁兩次實驗相同的量和不同的量，研究擺的周期與不同量的關系；
（4）根據球本身的質量與球受到的阻力大小比較考慮．

解答 解：（1）由表中數據結合圖示，甲、乙兩次實驗擺長、擺角趙相等，而球的質量不等，而擺的周期相等，
所以得出的結論是：當擺長、擺角相同時，擺動周期與擺球質量無關；
（2）研究擺動的周期與擺幅的關系，應控制擺長及擺球質量相同，只改變擺幅的大小，所以應分析甲、丙兩次實驗；
（3）由丙丁兩次實驗可知，擺球的質量和擺角均相等，而擺長不等，由表中數據知，擺的周期不同，所以得出的結論是：在擺球的質量和擺角均相等的情況下，擺長越長，周期越大；
（4）在本題前3問中，擺球在空氣中受到的空氣阻力與其本身的質量相比很小，可忽略；而質量較小的氣球做成的擺錘在空氣中受到的空氣阻力與擺錘的質量相比較大，不能忽略．
故答案為：（1）擺長、擺角；無關；
（2）甲、丙；
（3）擺長；在擺球的質量和擺角均相等的情況下，擺長越長，周期越大；
（4）質量較小的氣球做成的擺錘在空氣中受到的空氣阻力與擺錘的質量相比不能忽略．

點評 本題主要考查控制變量法的應用，最后一問對學生分析問題的能力有較高的要求，有一定難度．控制變量法是初中物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一．