Question

7．小明在探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关时，提出如下猜想：
①可能与小球的质量m有关；
②可能与摆长L有关；
③可能与小球的振幅S有关．
他准备了铁架台和不同质量的小铁球、细线（两根，分别约为80cm和1m）、天平、刻度尺等器材，实验装置如图所示．
（1）实验时还应选择的材料器材有：秒表．
（2）在测量摆长时，有如下规格的刻度尺，他应该选择C．
A．分度值是1dm的10m长的卷尺
B．分度值是1mm的60cm长的木直尺
C．分度值是lmm的2m长的钢卷尺

实验次数	摆幅（m）	小球质量（kg）	摆长（m）	时间（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）为了验证与小球的质量是否有关，他设计了如下方案：用一小铁球，使其摆动．记下小球往返摆动 20次所用的时间．算出小球往返摆动1次所用的时间；再用摆长相同，质量不同的另一小球，重复上述实验．小明在实验方案中忽视的一个可能因素是：摆幅，用这样的方法材料时间可以减小误差．
（4）小明按正确的实验方案进行实验收集了表中的数据．分析数据可知：小球来回摆动一次所用的时间t与小球的质量和摆幅无关与摆长有关．若摆长为0.4m，则单摆来冋摆动一次所需时间应小于1.8s．（选填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 决定秋千往返摆动的时间可能有：摆长、质量、摆动幅度，实验探究时应采用控制变量法，即研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时，一定保证其它两个因素不变．

解答 解：（1）实验中要涉及到摆长、摆动幅度、质量、往返摆动的时间的测量，她准备了不同质量的小铁球、细线、刻度尺、铁架台等器材，因此还缺少测量往返摆动的时间的仪器秒表；
（2）两根摆长分别为80cm和1m，所以应该用分度值是lmm的2m长的钢卷尺；
（3）用摆长相同，质量不同的小球做实验，摆长不变时，要尽量使摆动的幅度相同，这样实验才可能更接近实际，所以小明没有注意到保持两次的摆动幅度相同；
摆动一次的时间较短，测摆动20次的总时间，然后再求出每一次摆动的时间，可以减小测量单摆来回摆动一次时间的误差；
（4）1和2两次数据，小球的摆幅和摆长相同，质量不同，摆动一次的时间相同，可知摆动时间与质量无关；
2和3两次实验数据，小球的质量和摆长相同，摆幅不同，摆动一次的时间相同，可知摆动时间与摆幅无关；
3和4两次数据，小球摆幅和质量相同，摆长不同，摆动一次的时间不同，可知摆动时间与摆幅有关；
由表格数据可以得出，单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间与质量、摆幅无关，与摆长有关，摆长短了，会小于1.8s．
故答案为：
（1）秒表；
（2）C；
（3）摆幅；误差；
（4）摆幅；小于．

点评 本题是探究影响单摆摆动时间的因素问题，考查了在测量过程中应注意的事项及控制变量法的应用，属于综合知识很强的类型题．