Question

小華和小明在實驗室用小球和細線制成了如圖所示的裝置，他們使擺球在豎直平面內左右擺動．請回答：
（1）在擺球左右擺動的過程中，他們將會看到擺球上升的高度逐漸降低，這種現象與能量的轉化和守恒定律

不相矛盾

（相矛盾/不相矛盾），這是因為

在動能和勢能相互轉化的過程中，機械能的總量減少了，內能增加了，總能量保持不變

；
（2）小華和小明在實驗中意外地發現：在擺動角度不大的情況下，雖然同一小球兩次擺動的角度不同，但往返一次所用的時間卻相同．請你針對這一問題提出一種猜想：小球往返一次所用的時間可能與

擺球的質量、繩長

（除小球擺動的角度外）有關．
（3）請對你的猜想設計一個實驗加以驗證：（寫出主要實驗步驟）

不同質量的擺球，在繩長、擺動的角度相同時，記錄擺球往返一次所用的時間，探究往返一次的時間和擺球質量的關系．

Answer 1

分析：（1）擺球左右擺動的過程中，動能和重力勢能轉化的過程中，動能和重力勢能的總量減少了，機械能轉化為內能．能的總量保持不變．
（2）擺球在擺動過程中，往返一次的時間可能跟擺球的質量有關，可能跟擺球的偏轉角度有關，可能跟繩長有關．探究往返時間跟其中任何一個因素的關系時，采用控制變量法．
探究往返時間跟擺球質量的關系時，控制擺球偏轉的角度和繩長不變．
探究往返時間跟繩長的關系時，控制擺球的偏轉角度和質量不變．

解答：解：（1）擺球左右擺動的過程中，動能和重力勢能轉化的過程中，動能和重力勢能的總和是擺球的機械能，擺球在擺動的過程中，擺球和空氣之間存在摩擦，克服摩擦做功，機械能轉化為內能，機械能減少，內能增加．但是能的總量是不變的，和能量守恒定律不矛盾．
（2）擺球擺動時，往返一次的時間可能跟擺球的質量、繩長、擺動的角度有關．
（3）探究往返一次的時間跟質量的關系：不同質量的擺球，在繩長、擺動的角度相同時，記錄擺球往返一次所用的時間．
探究往返一次的時間跟繩長的關系：長度不同的繩子，系上相同質量的擺球，在擺動的角度相同時，記錄擺球往返一次所用的時間．
故答案為：（1）不相矛盾；在動能和勢能相互轉化的過程中，機械能的總量減少了，內能增加了，總能量保持不變．
（2）擺球的質量、繩長；
（3）探究往返一次的時間和擺球質量的關系：不同質量的擺球，在繩長、擺動的角度相同時，記錄擺球往返一次所用的時間（答案不唯一）．

點評：一個物理量受多個因素影響時，探究物理量和其中一個因素的關系時，采用控制變量法，明確控制不變的量是什么，改變的量是什么．控制變量法在初中物理中應用廣泛，一定要掌握．