Question

19．某同學(xué)做“探究影響擺球擺動(dòng)周期的因素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，用圖所示的甲、乙、丙、丁四個(gè)單擺做了4次實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在下表中．已知擺長(zhǎng)L₁＞L₂，擺球質(zhì)量m₁＞m₂，擺角θ＞α．

器材	周期/s
甲	1.2
乙	1.2
丙	1.2
丁	1.0

（1）分析比較甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)，可得初步結(jié)論：當(dāng)擺長(zhǎng)、擺角相同時(shí)，擺動(dòng)周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）．
（2）分析甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)，可得出的初步結(jié)論：當(dāng)擺長(zhǎng)及擺球質(zhì)量相同時(shí)，擺動(dòng)的周期與擺幅無(wú)關(guān)．
（3）利用丙和丁兩次實(shí)驗(yàn)，可探究擺動(dòng)周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系，并得到的結(jié)論是：在擺球的質(zhì)量和擺角均相等的情況下，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越大．
（4）某同學(xué)用質(zhì)量較小的氣球做擺錘，則在相同繩長(zhǎng)和擺幅的情況下，擺動(dòng)周期比質(zhì)量較大的鐵球要長(zhǎng)，他得到擺動(dòng)周期與擺錘質(zhì)量有關(guān)的結(jié)論．你認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的原因可能是質(zhì)量較小的氣球做成的擺錘在空氣中受到的空氣阻力與擺錘的質(zhì)量相比不能忽略．

Answer 1

分析 物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問(wèn)題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題；每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法
（1）比較甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)，找出相同的量與不同的量，由表中數(shù)據(jù)得出擺動(dòng)周期與變化量之間的關(guān)系；
（2）要探究周期與擺動(dòng)幅度的關(guān)系，應(yīng)控制擺長(zhǎng)與擺球質(zhì)量相同而擺動(dòng)幅度（擺角）不同，分析圖示實(shí)驗(yàn)找出符合要求的實(shí)驗(yàn)步驟．
（3）找出丙和丁兩次實(shí)驗(yàn)相同的量和不同的量，研究擺的周期與不同量的關(guān)系；
（4）根據(jù)球本身的質(zhì)量與球受到的阻力大小比較考慮．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)結(jié)合圖示，甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)擺長(zhǎng)、擺角趙相等，而球的質(zhì)量不等，而擺的周期相等，
所以得出的結(jié)論是：當(dāng)擺長(zhǎng)、擺角相同時(shí)，擺動(dòng)周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)；
（2）研究擺動(dòng)的周期與擺幅的關(guān)系，應(yīng)控制擺長(zhǎng)及擺球質(zhì)量相同，只改變擺幅的大小，所以應(yīng)分析甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)；
（3）由丙丁兩次實(shí)驗(yàn)可知，擺球的質(zhì)量和擺角均相等，而擺長(zhǎng)不等，由表中數(shù)據(jù)知，擺的周期不同，所以得出的結(jié)論是：在擺球的質(zhì)量和擺角均相等的情況下，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越大；
（4）在本題前3問(wèn)中，擺球在空氣中受到的空氣阻力與其本身的質(zhì)量相比很小，可忽略；而質(zhì)量較小的氣球做成的擺錘在空氣中受到的空氣阻力與擺錘的質(zhì)量相比較大，不能忽略．
故答案為：（1）擺長(zhǎng)、擺角；無(wú)關(guān)；
（2）甲、丙；
（3）擺長(zhǎng)；在擺球的質(zhì)量和擺角均相等的情況下，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越大；
（4）質(zhì)量較小的氣球做成的擺錘在空氣中受到的空氣阻力與擺錘的質(zhì)量相比不能忽略．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查控制變量法的應(yīng)用，最后一問(wèn)對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題的能力有較高的要求，有一定難度．控制變量法是初中物理中常用的探索問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的科學(xué)方法之一．