Question

擺鐘是時(shí)鐘的一種，如圖所示．小明最近對(duì)擺鐘的擺發(fā)生了濃厚的興趣，于是來(lái)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了圖示的模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，驚奇發(fā)現(xiàn)雖然同一小球兩次擺的角度不同，但往返一次所用的時(shí)間卻相同，于是，提出了以下兩個(gè)猜想：
A．小球往返一次所用的時(shí)間是否與擺線(xiàn)的長(zhǎng)度有關(guān)？
B．小球往返一次所用的時(shí)間是否與小球的質(zhì)量有關(guān)？
請(qǐng)你從上述猜想種任選一個(gè)進(jìn)行探究
（1）你所選擇的探究題目編號(hào)是

A

（A、B）及用到的測(cè)量工具是

秒表、刻度尺

．
（2）設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案及步驟；
（3）對(duì)方案中可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析論證；
（4）測(cè)擺往返一次所用的時(shí)間難以記時(shí)，如果想要測(cè)得準(zhǔn)確一些應(yīng)該怎辦？

Answer 1

分析：擺球在擺動(dòng)過(guò)程中，往返一次的時(shí)間可能跟擺球的質(zhì)量有關(guān)，可能跟擺球的偏轉(zhuǎn)角度有關(guān)，可能跟繩長(zhǎng)有關(guān)．探究往返時(shí)間跟其中任何一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，應(yīng)采用控制變量法，即探究往返時(shí)間跟擺球質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，控制擺球偏轉(zhuǎn)的角度和繩長(zhǎng)不變；探究往返時(shí)間跟繩長(zhǎng)的關(guān)系時(shí)，控制擺球的偏轉(zhuǎn)角度和質(zhì)量不變．

解答：解：
方案一 猜想A：
（1）探究小球往返一次所用的時(shí)間是否與擺線(xiàn)的長(zhǎng)度有關(guān)，需要刻度尺測(cè)出不同擺線(xiàn)的長(zhǎng)度，需要秒表測(cè)出往返一次的時(shí)間；
（2）探究小球往返一次所用的時(shí)間是否與擺線(xiàn)的長(zhǎng)度有關(guān)時(shí)，要控制小球的質(zhì)量不變，改變擺線(xiàn)的長(zhǎng)度，分別測(cè)出往返一次的時(shí)間；
（3）比較兩次的時(shí)間，若時(shí)間相等說(shuō)明往返一次所用時(shí)間與擺線(xiàn)長(zhǎng)無(wú)關(guān)，否則有關(guān)；
（4）測(cè)擺往返一次所用的時(shí)間難以記時(shí)，實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)測(cè)出小球往返20次所需的時(shí)間然后計(jì)算，這樣可以達(dá)到多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)減小誤差的目的．
故答案為：
（1）A；秒表、刻度尺；
（2）①擺線(xiàn)長(zhǎng)L₁時(shí)，測(cè)往返一次時(shí)間T₁；
②保持?jǐn)[球質(zhì)量不變，擺線(xiàn)長(zhǎng)為L(zhǎng)₂時(shí)，測(cè)往返一次時(shí)間T₂；
③比較T₁、T₂是否相同；
（3）若T₁=T₂，則往返一次所用時(shí)間與擺線(xiàn)長(zhǎng)無(wú)關(guān)；若T₁≠T₂，則往返一次所用時(shí)間與擺線(xiàn)長(zhǎng)有關(guān)；
（4）測(cè)往返n次所用時(shí)間T，則T₀=

T

n

．
方案二猜想B：
（1）探究小球往返一次所用的時(shí)間是否與小球的質(zhì)量有關(guān)，需要天平測(cè)出不同小球的質(zhì)量，需要秒表測(cè)出往返一次的時(shí)間；
（2）探究小球往返一次所用的時(shí)間是否與小球的質(zhì)量有關(guān)時(shí)，要控制擺線(xiàn)的長(zhǎng)度不變，改變小球的質(zhì)量，分別測(cè)出往返一次的時(shí)間；
（3）比較兩次的時(shí)間，若時(shí)間相等說(shuō)明往返一次所用時(shí)間與小球的質(zhì)量無(wú)關(guān)，否則有關(guān)；
（4）測(cè)擺往返一次所用的時(shí)間難以記時(shí)，實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)測(cè)出小球往返20次所需的時(shí)間然后計(jì)算，這樣可以達(dá)到多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)減小誤差的目的．
故答案為：
（1）B；秒表、天平；
（2）①小球質(zhì)量m₁時(shí)，測(cè)往返一次時(shí)間T₁；
②保持?jǐn)[線(xiàn)長(zhǎng)不變，擺球質(zhì)量為m₂時(shí)，測(cè)往返一次時(shí)間T₂；
③比較T₁、T₂是否相同；
（3）若T₁=T₂，則往返一次所用時(shí)間與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)；若T₁≠T₂，則往返一次所用時(shí)間與擺球質(zhì)量有關(guān)；
（4）測(cè)往返n次所用時(shí)間T，則T₀=

T

n

．

點(diǎn)評(píng)：一個(gè)物理量受多個(gè)因素影響時(shí)，探究物理量和其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，明確控制不變的量是什么，改變的量是什么．控制變量法在初中物理中應(yīng)用廣泛，一定要掌握．