Question

物理课上，同学们观察了如图所示的实验：用细线将一金属小球悬挂起来，把小球拉到一定的高度（此时细线偏离竖直方向的角度为α，小球离开最低位置的距离为S），然后释放，小球将左右摆动．
（1）此实验说明：______．
（2）课后小明同学提出这样的问题：小球来回摆动一次的时间（或摆动的快慢）跟哪些因素有关呢？对此，同学们进行了探究．小明提出猜想：小球摆动的快慢可能跟细线的长度（L）有关．于是小明和小军来到实验室，找来了以下器材：
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）
为了验证小明的猜想，请你帮他们设计出简要的实验步骤．
选用的器材是（选填上列器材前的字母）：______．
具体操作：______．
（3）对小明提出的问题，除了他的猜想外，请你再提出两个猜想：
①______；
②______．

Answer 1

解：（1）小球上升时质量不变，高度增大重力势能增大；速度减小动能减小；上升时动能转化为重力势能．下降时跟上升时相反，重力势能转化为动能．
（2）小球来回摆动一次是时间可能与以下因素有关：①摆动的快慢可能跟小球的质量m有关；
②摆动的快慢可能跟细线偏离竖直方向的角度为α有关；
③摆动的快慢可能跟小球离开最低位置有距离S有关；
④摆动的快慢可能跟最大高度有关；
⑤摆动快慢可能跟绳长有关．
（3）研究小球来回摆动一次的时间跟绳长的关系时，控制小球质量、偏离竖直方向的角度不变．选择的器材是铜球或铅球、不同的绳长、秒表．实验步骤如下：①用不同长度的细线将小球悬挂起来，将细线偏离竖直方向的相同角度时释放．
②用秒表分别测出各自来回摆动20次的时间，并分别求它来回摆动1次的时间t₁和t₂，然后比较得出结论．
故答案为：（1）动能和重力势能可以相互转化．
（2）A、B、C、D；步骤：①用不同长度的细线将小球悬挂起来，将细线偏离竖直方向的相同角度时释放．
②用秒表分别测出各自来回摆动20次的时间，并分别求它来回摆动1次的时间t₁和t₂，然后比较得出结论．
（3）①摆动的快慢可能跟小球的质量m有关；
②摆动的快慢可能跟细线偏离竖直方向的角度为α有关．（答案不唯一）
分析：（1）物体上升的过程是动能转化为重力势能的过程，物体下降的过程是重力势能转化为动能的过程．
（2）小球来回摆动一次的时间可能跟质量、偏离竖直方向的角度、绳子的长短有关，研究摆动一次的时间跟绳子长短的关系时，必须控制质量和偏离竖直方向的角度相同，改变绳子长短．这种方法是控制变量法．
点评：（1）掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素．掌握动能和势能之间是可以相互转化的．
（2）根据生活经验学会猜想物理量大小的影响因素．能用控制变量法研究物理量和其中一个因素的关系．