Question

8．小芳在公园里看到一个小孩在荡秋千．她发现无论小孩的秋千摆荡得高还是低，来回摆动一次的时间好像并没有不同；当小孩离开后，秋千继续摆动的快慢似乎和有人时也相同．那么秋千来回摆动一次的时间会受什么因素影响呢？她做出了以下猜想：A．可能与秋千摆动的幅度有关；B．可能与秋千和人的质量有关；C．可能与秋千吊绳的长度有关．
她决定用单摆来模拟秋千，探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关，于是她准备了不同质量的小铁球、细线、刻度尺、停表、铁架台等器材．实验装置如图甲所示．

实验 次数	摆幅 （m）	小球质量 （kg）	摆长 （m）	时间 （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

（1）小芳完成了实验并将数据记如如表，分析数据可知：单摆来回摆动一次的时间只与摆长有关．
（2）接着，小芳在摆线悬挂点O的正下方固定一铁钉P，将摆球从A点释放，摆线碰到铁钉后摆球仍能继续摆动，到达B点后再摆回，如此往复，如图乙所示．若摆长为0.8m，则单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间应小于l.8s（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）不计空气阻力及各处的摩擦．摆球到达的A、B两点是否在同一水平线上？答：是（选填“是”或“不是”），因为摆的重力势能相同．
（4）生活中若如图丙所示的摆钟走慢了，校准时应将摆长变短（选填“增大”或“减小”）钟摆的长度．

Answer 1

分析 决定秋千往返摆动的时间可能有：摆长、质量、摆动幅度．一定利用控制变量法分析，即研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时，一定保证其它两个因素不变．

解答 解：（1）分析实验数据可知：往返摆动的时间在摆动幅度、质量变化时，摆长不变，摆动的时间不变；只有在摆长改变了，往返摆动的时间才改变；所以可得结论：往返摆动的时间与摆长有关，与小球质量和摆动幅度无关．
（2）由表格数据可以得出，单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间与摆幅无关，与摆长有关，摆长短了，会小于1.8s．
（3）根据能量守恒定律，摆球在摆动过程中机械能守恒，A、B两点均为最高点，即重力势重力势能相等，所以所处高度相同．故摆球到达的A、B两点是在同一水平线上．
（4）由实验可知，单摆摆长越长，单摆的周期越大，摆钟变慢了，说明摆钟的周期变大了，摆长太长，为了校准摆钟，可以将摆长变短．
故答案为：（1）摆长；（2）小于；（3）是；重力势能相同；（4）将摆长变短．

点评 往返摆动的时间受摆长的影响，钟摆越长，往返摆动的时间越长．