Question

7．小明在探究單擺來回擺動一次的時間與什么因素有關時，提出如下猜想：
①可能與小球的質量m有關；
②可能與擺長L有關；
③可能與小球的振幅S有關．
他準備了鐵架臺和不同質量的小鐵球、細線（兩根，分別約為80cm和1m）、天平、刻度尺等器材，實驗裝置如圖所示．
（1）實驗時還應選擇的材料器材有：秒表．
（2）在測量擺長時，有如下規格的刻度尺，他應該選擇C．
A．分度值是1dm的10m長的卷尺
B．分度值是1mm的60cm長的木直尺
C．分度值是lmm的2m長的鋼卷尺

實驗次數	擺幅（m）	小球質量（kg）	擺長（m）	時間（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）為了驗證與小球的質量是否有關，他設計了如下方案：用一小鐵球，使其擺動．記下小球往返擺動 20次所用的時間．算出小球往返擺動1次所用的時間；再用擺長相同，質量不同的另一小球，重復上述實驗．小明在實驗方案中忽視的一個可能因素是：擺幅，用這樣的方法材料時間可以減小誤差．
（4）小明按正確的實驗方案進行實驗收集了表中的數據．分析數據可知：小球來回擺動一次所用的時間t與小球的質量和擺幅無關與擺長有關．若擺長為0.4m，則單擺來冋擺動一次所需時間應小于1.8s．（選填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 決定秋千往返擺動的時間可能有：擺長、質量、擺動幅度，實驗探究時應采用控制變量法，即研究任意一個因素和往返擺動時間的關系時，一定保證其它兩個因素不變．

解答 解：（1）實驗中要涉及到擺長、擺動幅度、質量、往返擺動的時間的測量，她準備了不同質量的小鐵球、細線、刻度尺、鐵架臺等器材，因此還缺少測量往返擺動的時間的儀器秒表；
（2）兩根擺長分別為80cm和1m，所以應該用分度值是lmm的2m長的鋼卷尺；
（3）用擺長相同，質量不同的小球做實驗，擺長不變時，要盡量使擺動的幅度相同，這樣實驗才可能更接近實際，所以小明沒有注意到保持兩次的擺動幅度相同；
擺動一次的時間較短，測擺動20次的總時間，然后再求出每一次擺動的時間，可以減小測量單擺來回擺動一次時間的誤差；
（4）1和2兩次數據，小球的擺幅和擺長相同，質量不同，擺動一次的時間相同，可知擺動時間與質量無關；
2和3兩次實驗數據，小球的質量和擺長相同，擺幅不同，擺動一次的時間相同，可知擺動時間與擺幅無關；
3和4兩次數據，小球擺幅和質量相同，擺長不同，擺動一次的時間不同，可知擺動時間與擺幅有關；
由表格數據可以得出，單擺在A、B兩點間來回擺動一次所需時間與質量、擺幅無關，與擺長有關，擺長短了，會小于1.8s．
故答案為：
（1）秒表；
（2）C；
（3）擺幅；誤差；
（4）擺幅；小于．

點評 本題是探究影響單擺擺動時間的因素問題，考查了在測量過程中應注意的事項及控制變量法的應用，屬于綜合知識很強的類型題．