同学们都有玩荡秋千的经历,小磊同学玩荡秋千时突然想到:秋千往返摆动时间与哪些因素有关呢?
他提出猜想一:可能与秋千的绳长有关;
猜想二:可能与人和秋千的总质量有关;
猜想三:可能由秋千摆动幅度(摆动中人离开中心的最大距离)有关.
为了验证以上的猜想,他进行了如图的实验,一跟细绳一端拴一小球,一端固定,让小球自由往返摆动,并记录数据如下表.
| 实验 序号 | 小球到固定点 距离l(摆长)/米 | 小球质 量/克 | 摆动幅 度/米 | 小球往返摆动 20次的时间/秒 | 小球往返摆动 一次的时间/秒 |
| 1 | 0.7 | 20 | 0.O5 | 33.2 | 1.7 |
| 2 | 1.0 | 20 | 0.08 | 39.7 | 2.O |
| 3 | 1.0 | 30 | 0.O5 | 39.8 | 2.O |
| 4 | 1.0 | 30 | 0.O8 | 39.7 | 2.0 |
| 5 | 1.3 | 20 | 0.O5 | 45.3 | 2.3 |
(2)从实验数据表格可以得到的结论是:________.
(3)实验中他发现小球只能摆动一段时间.你认为造成小球停下来的原因是________.
(4)摆钟是利用本实验的原理制成的.某一摆钟变慢了,要调准它,应将摆钟的摆长调________ (选填“长”或“短”).
试题答案
解:(1)实验时,用刻度尺测量摆长、摆动幅度,用托盘天平测小球的质量,用秒表测量往返摆动的时间;因此用到的必须器材有刻度尺、天平和秒表;
(2)分析表中数据,由实验3、4看出,质量、摆长相同,摆动幅度变化,摆动1次时间相同,说明小球往返摆动一次的时间与摆动幅度无关;
由实验2、4看出,摆动幅度、摆长相同,质量不同,摆动1次时间相同,说明小球往返摆动一次的时间与质量无关;
由实验1、5看出,摆动幅度、质量相同,摆长不同,摆动1次时间不相同,说明小球往返摆动一次的时间与摆长有关,即小球往返摆动一次的时间由摆长决定;
故由实验数据可知,秋千往返摆动时间与摆长有关,与质量和摆动的幅度无关.
(3)小球摆动,小球克服摩擦做功,将它的机械能转化为内能,当机械能消耗尽时,小球停下来,所以使小球停下来的原因是受到空气的阻力;
(4)因为小球返摆动时间与摆长有关,与质量和摆动的幅度无关,并且摆长越长,摆动1次时间变长,所以要将摆钟调快,应将摆钟的摆长调短.
故答案为:(1)托盘天平、秒表、刻度尺;(2)秋千往返摆动时间与摆长有关,与质量和摆动的幅度无关;(3)受空气的阻力;(4)短.
试题解析
(1)根据表中数据可知,实验中要测量摆长、摆动幅度、质量、往返摆动的时间,据此选择测量工具;
(2)由表中数据可知,利用控制变量法分析找出,往返摆动的时间与什么因素有关,与什么因素无关;据此可得结论;
(3)小球在摆动过程中,受空气阻力,小球克服摩擦做功,将它的机械能转化为内能散失;
(4)根据(2)中得出的结论进行解答.
点评:本题考查了学生对控制变量法的了解与掌握,考查了学生分析实验数据得出实验结论的能力,利用所学知识解释、解决实际问题.
