Question

6．某课外小组同学发现钟摆的摆动似乎是有规律的．于是他们在细绳下面挂上一个小球制成了单摆，研究在摆动角度θ不大的情况下，单摆来回摆动一次所用的时间（摆动周期T）与哪些因素有关．如图所示，l为单摆的摆长，m为单摆摆球的质量．该小组同学在实验中每次测量单摆来回摆动30个周期的时间，实验数据分别记录在表中．

实验序号	l（米）	m（克）	θ（度）	30T（秒）
1	1.0	30	4	60
2	1.0	40	4	60
3	1.0	50	4	60
4	0.8	30	4	54
5	1.0	40	4	60
6	1.2	50	3	66
7	0.8	①	5	54

（1）该小组同学在实验中要测量单摆摆动30个周期所用的时间，目的是减小测量误差．
（2）分析比较实验序号1、4，可研究单摆的周期与单摆的摆长的关系．
（3）在研究单摆摆动周期与摆动角度的关系中，该小组同学发现粗心的组员没有把表中的数据填全，表中①的位置所缺的数据是30．
（4）分析比较实验序号1、2、3可以得出单摆的周期与其质量的关系，你得出的结论是：单摆的周期与其质量无关．

Answer 1

分析 （1）测多次摆动的时间然后求平均值，可以减小测量误差；
（2）根据控制变量法的要求，根据实验目的确定需要控制的变量，然后分析表中实验数据，找出符合要求的实验序号答题；
（3）在研究单摆摆动周期与摆动角度的关系中，根据控制变量法的要求确定需要控制的变量，即可判断．
（4）分析表中实验数据，根据实验数据得出结论．

解答 解：（1）测小球摆动一次的时间测量误差较大，为减小测量误差，实验时测小球摆动30次所用的时间，求平均值作为小球摆动一次需要的时间．
（2）要验证单摆的周期与单摆的摆长的关系，需要控制小球的质量m、摆角相同而悬线长度不同，由表中实验数据可知，符合要求的实验序号是1、4．
（3）在研究单摆摆动周期与摆动角度的关系中，根据控制变量法的要求可知需要控制小球的质量m、悬线长度相同，比较符合要求的实验序号是4和7，则小球的质量应为30g．
（4）由表中实验序号为1、2、3的实验数据可知，悬线长度、摆角相同而小球的质量m不同，由表中实验数据可知，小球的单摆的周期相同，则说明单摆的周期与其质量无关．
故答案为：（1）减小测量误差．（2）1、4．（3）30．（4）单摆的周期与其质量无关．

点评 本题考查了学生对控制变量法的了解与掌握，知道一个物理量受多个因素影响时，探究其中一个因素和物理量的关系时，控制其他因素不变，这种方法是控制变量法，在物理探究实验中经常用到，一定要掌握．同时考查了学生分析实验数据得出实验结论的能力，利用所学知识解释、解决实际问题，体现了学以致用，有意义！