Question

物理課上，同學(xué)們觀察了如圖所示的實驗：用細(xì)線將一金屬小球懸掛起來，把小球拉到一定的高度（此時細(xì)線偏離豎直方向的角度為α，小球離開最低位置的距離為S），然后釋放，小球?qū)⒆笥覕[動．
（1）此實驗說明：______．
（2）課后小明同學(xué)提出這樣的問題：小球來回擺動一次的時間（或擺動的快慢）跟哪些因素有關(guān)呢？對此，同學(xué)們進(jìn)行了探究．小明提出猜想：小球擺動的快慢可能跟細(xì)線的長度（L）有關(guān)．于是小明和小軍來到實驗室，找來了以下器材：
A．秒表；B．長為0.8m的細(xì)線；C．長為1.0m的細(xì)線；D．銅球；E．鋁球（D、E兩球體積相等，都有相同的小孔，便于系線）
為了驗證小明的猜想，請你幫他們設(shè)計出簡要的實驗步驟．
選用的器材是（選填上列器材前的字母）：______．
具體操作：______．
（3）對小明提出的問題，除了他的猜想外，請你再提出兩個猜想：
①______；
②______．

Answer 1

解：（1）小球上升時質(zhì)量不變，高度增大重力勢能增大；速度減小動能減小；上升時動能轉(zhuǎn)化為重力勢能．下降時跟上升時相反，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．
（2）小球來回擺動一次是時間可能與以下因素有關(guān)：①擺動的快慢可能跟小球的質(zhì)量m有關(guān)；
②擺動的快慢可能跟細(xì)線偏離豎直方向的角度為α有關(guān)；
③擺動的快慢可能跟小球離開最低位置有距離S有關(guān)；
④擺動的快慢可能跟最大高度有關(guān)；
⑤擺動快慢可能跟繩長有關(guān)．
（3）研究小球來回擺動一次的時間跟繩長的關(guān)系時，控制小球質(zhì)量、偏離豎直方向的角度不變．選擇的器材是銅球或鉛球、不同的繩長、秒表．實驗步驟如下：①用不同長度的細(xì)線將小球懸掛起來，將細(xì)線偏離豎直方向的相同角度時釋放．
②用秒表分別測出各自來回擺動20次的時間，并分別求它來回擺動1次的時間t₁和t₂，然后比較得出結(jié)論．
故答案為：（1）動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化．
（2）A、B、C、D；步驟：①用不同長度的細(xì)線將小球懸掛起來，將細(xì)線偏離豎直方向的相同角度時釋放．
②用秒表分別測出各自來回擺動20次的時間，并分別求它來回擺動1次的時間t₁和t₂，然后比較得出結(jié)論．
（3）①擺動的快慢可能跟小球的質(zhì)量m有關(guān)；
②擺動的快慢可能跟細(xì)線偏離豎直方向的角度為α有關(guān)．（答案不唯一）
分析：（1）物體上升的過程是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，物體下降的過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程．
（2）小球來回擺動一次的時間可能跟質(zhì)量、偏離豎直方向的角度、繩子的長短有關(guān)，研究擺動一次的時間跟繩子長短的關(guān)系時，必須控制質(zhì)量和偏離豎直方向的角度相同，改變繩子長短．這種方法是控制變量法．
點評：（1）掌握動能、重力勢能、彈性勢能大小的影響因素．掌握動能和勢能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的．
（2）根據(jù)生活經(jīng)驗學(xué)會猜想物理量大小的影響因素．能用控制變量法研究物理量和其中一個因素的關(guān)系．