Question

5．学了“长度、时间及其测量”一节课后，老师布置同学们国庆节期间做“动手动脑学物理”的第2题．某同学在研究本题后进一步观察了右图所示的实验：用细线将一小铁锁悬挂起来，把铁锁拉到一定的高度（此时细线偏离竖直方向的角度为α，铁锁离开最低位置的距离为S），然后释放，铁锁将左右摆动．
（1）此实验说明：物体具有惯性（或动能和势能可以相互转化；物体的摆动时间具有一定的规律性等等）．
（2）该同学提出这样的问题：铁锁来回摆动一次的时间跟哪些因素有关呢？请你对此问题提出一个猜想：物体来回摆动一次的时间可能与绳的长度有关（或物体质量、物体摆动的幅度等）．
现在，如果手边有以下器材：
A．秒表    B．长为0.8m的细线   C．长为1.0m的细线    D．铜球     E．铝球（D、E两球体积相等，都有相同的小孔，便于系线）
为了验证你的猜想，请你设计出简要的实验步骤：
（3）选用的器材是（选填上列器材前的字母）：选A、B、C、D为实验器材．
（4）具体操作：分别用0.8m和1m长的细线系住铜球，将铜球拉到相同的高度开始释放，用秒表测出铜球来回摆动一次的时间分别为t₁、t₂；比较t₁、t₂的大小验证猜想是否正确
（5）对该同学提出的问题，除了他的猜想外，请你再提出两个猜想：
①物体来回摆动一次的时间可能与物体质量有关
②物体来回摆动一次的时间可能与物体摆动的幅度有关．

Answer 1

分析 （1）物体能够不断摆动说明物体具有惯性、单摆具有等时性、单摆摆动过程中动能和势能不断转化，答出其中一点便可；
（2）猜想单摆周期的影响因素时只能是与铁锁相关的量（或因素）；
（3）根据猜想“物体来回摆动一次的时间可能与绳的长度有关”去选择所需要的器材；
（4）分别用0.8m 和1m长的细线系住铜球，注意控制变量，将铜球拉到相同的高度，然后用秒表记录铜球来回摆动一次的时间，从而验证结论．
（5）决定铁锁往返摆动的时间可能有：摆长、质量、摆动幅度．

解答 解：（1）图是单摆装置，可得物体具有惯性或单摆摆动时间具有一定的规律性或动能和势能可以相互转化；
（2）影响摆球周期的因素有摆长、摆球质量、重力及偏角大小（或幅度）等，
（3）因为实验要记录摆球选摆动一次的时间，所以要用到秒表，根据猜想“物体来回摆动一次的时间可能与绳的长度有关”从而要选择长为0.8m的细线和长为1.0m的细线，还要有物体铜球．
（4）分别用0.8m 和1m长的细线系住铜球，将铜球拉到相同的高度开始释放，用秒表测出铜球来回摆动一次的时间分别为t₁、t₂；比较t₁、t₂的大小验证猜想是否正确；
（5）影响摆球摆动一次时间的因素有很多，可以猜想摆球质量、摆角对摆动一次时间的影响．
故答案为：（1）物体具有惯性（或动能和势能可以相互转化；物体的摆动时间具有一定的规律性等等）；
（2）物体来回摆动一次的时间可能与绳的长度有关（或物体质量、物体摆动的幅度等）；
（3）选A、B、C、D为实验器材；
（4）分别用0.8m 和1m长的细线系住铜球，将铜球拉到相同的高度开始释放，用秒表测出铜球来回摆动一次的时间分别为t₁、t₂；比较t₁、t₂的大小验证猜想是否正确；（5）①物体来回摆动一次的时间可能与物体质量有关；②物体来回摆动一次的时间可能与物体摆动的幅度有关．

点评 此题考查学生对于物理实验探究方法的掌握，我们学习物理，不仅仅时学习知识，更重要的是学习探究方法，这也是现在中考考查的一个侧重点，需要掌握．