Question

13．如圖所示是一條細(xì)繩一端系一個(gè)小鐵塊做成的擺，小明用電子表測(cè)出了這個(gè)擺的周期（擺動(dòng)一個(gè)來(lái)回所用的時(shí)間）后，想探究擺的周期與什么因素有關(guān)．他猜想可能與小鐵塊的質(zhì)量有關(guān)，還可能與細(xì)繩的長(zhǎng)短有關(guān)．于是他通過(guò)改變小鐵塊的質(zhì)量和細(xì)繩的長(zhǎng)度測(cè)出擺動(dòng)30個(gè)周期所用的時(shí)間，得出表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

測(cè)量值次數(shù)	鐵塊質(zhì)量（g）	細(xì)繩長(zhǎng)度（cm）	30個(gè)周期（s）	周期（s）
1	10	50	42.0	1.4
2	10	80	54.0	1.8
3	20	50	42.0	1.4
4	20	80	54.0	1.8
…

（1）若直接測(cè)出擺動(dòng)一個(gè)來(lái)回的時(shí)間，與測(cè)10個(gè)來(lái)回的時(shí)間計(jì)算周期相比，測(cè)得的周期誤差較大（填“大”或“小”）．
（2）在第1、2次實(shí)驗(yàn)中，小明控制了質(zhì)量不變，改變了繩長(zhǎng)來(lái)探究擺的周期與細(xì)繩長(zhǎng)度的關(guān)系，這是物理學(xué)中研究問(wèn)題常用的控制變量示．
（3）通過(guò)比較第1、3次實(shí)驗(yàn)的兩組數(shù)據(jù)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：
其它條件相同時(shí)，擺的周期與小鐵塊的質(zhì)量無(wú)關(guān)．．（圍繞目的回答結(jié)論）
（4）第1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，已經(jīng)可以得出擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，擺的周期越長(zhǎng)，可是小明還進(jìn)行了第3、4兩次實(shí)驗(yàn)，第5、6兩次，…你覺(jué)得小明得到為了得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這樣做是更科學(xué)還是多余的？科學(xué)的
（5）課本上要求我們制作周期為1s的擺，根據(jù)你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，擺的長(zhǎng)度大約是A
A．25cmB．50cmC．75cm．

Answer 1

分析 （1）一次測(cè)量誤差較大，為了減小誤差應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量，然后求平均值．
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，根據(jù)表中1、2數(shù)據(jù)找出變化的量，研究周周期與變化量之間的關(guān)系．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，應(yīng)用控制變量法進(jìn)行分析，然后得出結(jié)論．
（4）為得出具有普遍性的結(jié)論應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)；
（5）分析表中數(shù)據(jù)，得到擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系，從而確定答案．

解答 解：（1）直接測(cè)出一個(gè)周期，測(cè)得的周期誤差較大．采用累積法可減小誤差；
（2）1、2次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用了控制變量法，采用“保持質(zhì)量不變，改變細(xì)繩長(zhǎng)度”方法來(lái)探究擺的周期與細(xì)繩長(zhǎng)度的關(guān)系；
（3）由表中1、3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知小鐵塊的質(zhì)量不同，擺線的長(zhǎng)度相同，擺的周期相同，由此可知：其它條件相同時(shí)，擺的周期與小鐵塊的質(zhì)量無(wú)關(guān)．
（4）為避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，得出具有普遍性的結(jié)論中，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)，第1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，已經(jīng)可以得出擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，擺的周期越長(zhǎng)，可是小明還進(jìn)行了第3、4兩次實(shí)驗(yàn)，第5、6兩次，…你覺(jué)得小明得到為了得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這樣做是科學(xué)的；
（5）由表中1、2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，鐵塊質(zhì)量相等，擺線長(zhǎng)度不同，擺線長(zhǎng)度越長(zhǎng)擺的周期越大；
具體分析表中數(shù)據(jù)可大致得到，$\frac{1.4}{1.8}≈\sqrt{\frac{50}{80}}$，擺的周期之比約等于擺長(zhǎng)之比的算術(shù)平方根，所以制作周期為1s的擺有，$\frac{1}{1.4}=\sqrt{\frac{L}{50}}$，L≈25.5厘米．?dāng)[的長(zhǎng)度大約是25厘米，選A．
故答案為：（1）大；
（2）繩長(zhǎng)；
（3）擺的周期與小鐵塊的質(zhì)量無(wú)關(guān)；
（4）科學(xué)的；
（5）A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查控制變量法的運(yùn)用及根據(jù)數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力，體現(xiàn)了與高中物理知識(shí)的銜接，難度 較大．