Question

15．小豫在公园看到一个小孩在荡秋千，她发现无论小孩的秋千摆荡得高还是低，来回摆动一次的时间好像并没有不同，小孩离开后，秋千继续摆动的快慢似乎和有人时也相同．那么秋千来回摆动一次的时间会受什么因素影响呢？她做出了以下猜想：
A．可能与秋千摆动的幅度有关；
B．可能与秋千和人的质量有关；
C．可能与秋千吊绳的长度有关．
她决定用单摆来模拟秋千，探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关，于是她准备了不同质量的小铁球、细线、刻度尺、铁架台等器材．实验装置如图甲所示．
（1）写出实验中缺少的一种器材：秒表．

实验次数	摆幅（m）	小球质量（kg）	摆长（m）	时间（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

（2）小豫完成了实验并将数据记入表格中，分析数据可知：单摆来回摆动一次的时间只与摆长有关．
（3）在摆线悬挂点O的正下方固定一铁钉P，将摆球从A点释放，摆线碰到铁钉后摆球仍能继续摆动，到达B点后再摆回，如此往复，如图乙所示．若摆长为0.8m，则单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间应小于1.8s（选填：“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）不计空气阻力及线与铁钉的摩擦．摆球到达的A、B两点是否在同一水平线上？是（选填：“是”或“不是”）．原因是：机械能守恒．

Answer 1

分析 决定秋千往返摆动的时间可能有：摆长、质量、摆动幅度．一定利用控制变量法分析，即研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时，一定保证其它两个因素不变．

解答 解：（1）实验中要涉及到摆长、摆动幅度、质量、往返摆动的时间的测量，她准备了不同质量的小铁球、细线、刻度尺、铁架台等器材．因此还缺少测量往返摆动的时间的仪器．
（2）分析实验数据可知：往返摆动的时间在摆动幅度、质量变化时，摆长不变，摆动的时间不变；只有在摆长改变了，往返摆动的时间才改变；所以可得结论：往返摆动的时间与摆长有关，与小球质量和摆动幅度无关．
（3）由表格数据可以得出，单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间与摆幅无关，与摆长有关，摆长短了，会小于1.8s．
（4）根据能量守恒定律，摆球在摆动过程中机械能守恒，A、B两点均为最高点，即重力势重力势能相等，所以所处高度相同．故摆球到达的A、B两点是在同一水平线上．
故答案为：（1）秒表；（2）摆长；（3）小于；（4）是；机械能守恒．

点评 往返摆动的时间受摆长的影响，钟摆越长，往返摆动的时间越长．