Question

8．小芳在公園里看到一個(gè)小孩在蕩秋千．她發(fā)現(xiàn)無論小孩的秋千擺蕩得高還是低，來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間好像并沒有不同；當(dāng)小孩離開后，秋千繼續(xù)擺動(dòng)的快慢似乎和有人時(shí)也相同．那么秋千來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間會(huì)受什么因素影響呢？她做出了以下猜想：A．可能與秋千擺動(dòng)的幅度有關(guān)；B．可能與秋千和人的質(zhì)量有關(guān)；C．可能與秋千吊繩的長度有關(guān)．
她決定用單擺來模擬秋千，探究單擺來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間與什么因素有關(guān)，于是她準(zhǔn)備了不同質(zhì)量的小鐵球、細(xì)線、刻度尺、停表、鐵架臺(tái)等器材．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．

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

（1）小芳完成了實(shí)驗(yàn)并將數(shù)據(jù)記如如表，分析數(shù)據(jù)可知：單擺來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間只與擺長有關(guān)．
（2）接著，小芳在擺線懸掛點(diǎn)O的正下方固定一鐵釘P，將擺球從A點(diǎn)釋放，擺線碰到鐵釘后擺球仍能繼續(xù)擺動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)后再擺回，如此往復(fù)，如圖乙所示．若擺長為0.8m，則單擺在A、B兩點(diǎn)間來回?cái)[動(dòng)一次所需時(shí)間應(yīng)小于l.8s（選填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）不計(jì)空氣阻力及各處的摩擦．?dāng)[球到達(dá)的A、B兩點(diǎn)是否在同一水平線上？答：是（選填“是”或“不是”），因?yàn)閿[的重力勢能相同．
（4）生活中若如圖丙所示的擺鐘走慢了，校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)將擺長變短（選填“增大”或“減小”）鐘擺的長度．

Answer 1

分析 決定秋千往返擺動(dòng)的時(shí)間可能有：擺長、質(zhì)量、擺動(dòng)幅度．一定利用控制變量法分析，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）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：往返擺動(dòng)的時(shí)間在擺動(dòng)幅度、質(zhì)量變化時(shí)，擺長不變，擺動(dòng)的時(shí)間不變；只有在擺長改變了，往返擺動(dòng)的時(shí)間才改變；所以可得結(jié)論：往返擺動(dòng)的時(shí)間與擺長有關(guān)，與小球質(zhì)量和擺動(dòng)幅度無關(guān)．
（2）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)間與擺幅無關(guān)，與擺長有關(guān)，擺長短了，會(huì)小于1.8s．
（3）根據(jù)能量守恒定律，擺球在擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，A、B兩點(diǎn)均為最高點(diǎn)，即重力勢重力勢能相等，所以所處高度相同．故擺球到達(dá)的A、B兩點(diǎn)是在同一水平線上．
（4）由實(shí)驗(yàn)可知，單擺擺長越長，單擺的周期越大，擺鐘變慢了，說明擺鐘的周期變大了，擺長太長，為了校準(zhǔn)擺鐘，可以將擺長變短．
故答案為：（1）擺長；（2）小于；（3）是；重力勢能相同；（4）將擺長變短．

點(diǎn)評(píng) 往返擺動(dòng)的時(shí)間受擺長的影響，鐘擺越長，往返擺動(dòng)的時(shí)間越長．