Question

7．小明在探究單擺來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間與什么因素有關(guān)時(shí)，提出如下猜想：
①可能與小球的質(zhì)量m有關(guān)；
②可能與擺長(zhǎng)L有關(guān)；
③可能與小球的振幅S有關(guān)．
他準(zhǔn)備了鐵架臺(tái)和不同質(zhì)量的小鐵球、細(xì)線（兩根，分別約為80cm和1m）、天平、刻度尺等器材，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)還應(yīng)選擇的材料器材有：秒表．
（2）在測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)，有如下規(guī)格的刻度尺，他應(yīng)該選擇C．
A．分度值是1dm的10m長(zhǎng)的卷尺
B．分度值是1mm的60cm長(zhǎng)的木直尺
C．分度值是lmm的2m長(zhǎng)的鋼卷尺

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	擺幅（m）	小球質(zhì)量（kg）	擺長(zhǎng)（m）	時(shí)間（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

（3）為了驗(yàn)證與小球的質(zhì)量是否有關(guān)，他設(shè)計(jì)了如下方案：用一小鐵球，使其擺動(dòng)．記下小球往返擺動(dòng) 20次所用的時(shí)間．算出小球往返擺動(dòng)1次所用的時(shí)間；再用擺長(zhǎng)相同，質(zhì)量不同的另一小球，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．小明在實(shí)驗(yàn)方案中忽視的一個(gè)可能因素是：擺幅，用這樣的方法材料時(shí)間可以減小誤差．
（4）小明按正確的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)收集了表中的數(shù)據(jù)．分析數(shù)據(jù)可知：小球來回?cái)[動(dòng)一次所用的時(shí)間t與小球的質(zhì)量和擺幅無關(guān)與擺長(zhǎng)有關(guān)．若擺長(zhǎng)為0.4m，則單擺來冋擺動(dòng)一次所需時(shí)間應(yīng)小于1.8s．（選填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 決定秋千往返擺動(dòng)的時(shí)間可能有：擺長(zhǎng)、質(zhì)量、擺動(dòng)幅度，實(shí)驗(yàn)探究時(shí)應(yīng)采用控制變量法，即研究任意一個(gè)因素和往返擺動(dòng)時(shí)間的關(guān)系時(shí)，一定保證其它兩個(gè)因素不變．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中要涉及到擺長(zhǎng)、擺動(dòng)幅度、質(zhì)量、往返擺動(dòng)的時(shí)間的測(cè)量，她準(zhǔn)備了不同質(zhì)量的小鐵球、細(xì)線、刻度尺、鐵架臺(tái)等器材，因此還缺少測(cè)量往返擺動(dòng)的時(shí)間的儀器秒表；
（2）兩根擺長(zhǎng)分別為80cm和1m，所以應(yīng)該用分度值是lmm的2m長(zhǎng)的鋼卷尺；
（3）用擺長(zhǎng)相同，質(zhì)量不同的小球做實(shí)驗(yàn)，擺長(zhǎng)不變時(shí)，要盡量使擺動(dòng)的幅度相同，這樣實(shí)驗(yàn)才可能更接近實(shí)際，所以小明沒有注意到保持兩次的擺動(dòng)幅度相同；
擺動(dòng)一次的時(shí)間較短，測(cè)擺動(dòng)20次的總時(shí)間，然后再求出每一次擺動(dòng)的時(shí)間，可以減小測(cè)量單擺來回?cái)[動(dòng)一次時(shí)間的誤差；
（4）1和2兩次數(shù)據(jù)，小球的擺幅和擺長(zhǎng)相同，質(zhì)量不同，擺動(dòng)一次的時(shí)間相同，可知擺動(dòng)時(shí)間與質(zhì)量無關(guān)；
2和3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小球的質(zhì)量和擺長(zhǎng)相同，擺幅不同，擺動(dòng)一次的時(shí)間相同，可知擺動(dòng)時(shí)間與擺幅無關(guān)；
3和4兩次數(shù)據(jù)，小球擺幅和質(zhì)量相同，擺長(zhǎng)不同，擺動(dòng)一次的時(shí)間不同，可知擺動(dòng)時(shí)間與擺幅有關(guān)；
由表格數(shù)據(jù)可以得出，單擺在A、B兩點(diǎn)間來回?cái)[動(dòng)一次所需時(shí)間與質(zhì)量、擺幅無關(guān)，與擺長(zhǎng)有關(guān)，擺長(zhǎng)短了，會(huì)小于1.8s．
故答案為：
（1）秒表；
（2）C；
（3）擺幅；誤差；
（4）擺幅；小于．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究影響單擺擺動(dòng)時(shí)間的因素問題，考查了在測(cè)量過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)及控制變量法的應(yīng)用，屬于綜合知識(shí)很強(qiáng)的類型題．