Question

19．某同學(xué)做“探究影響擺球擺動周期的因素”實(shí)驗(yàn)時，用圖所示的甲、乙、丙、丁四個單擺做了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、擺角相同時，擺動周期與擺球質(zhì)量無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（2）分析甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)，可得出的初步結(jié)論：當(dāng)擺長及擺球質(zhì)量相同時，擺動的周期與擺幅無關(guān)．
（3）利用丙和丁兩次實(shí)驗(yàn)，可探究擺動周期和擺長的關(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，擺長越長，周期越大．
（4）某同學(xué)用質(zhì)量較小的氣球做擺錘，則在相同繩長和擺幅的情況下，擺動周期比質(zhì)量較大的鐵球要長，他得到擺動周期與擺錘質(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)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題；每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物影響，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)得出擺動周期與變化量之間的關(guān)系；
（2）要探究周期與擺動幅度的關(guān)系，應(yīng)控制擺長與擺球質(zhì)量相同而擺動幅度（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、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、擺角相同時，擺動周期與擺球質(zhì)量無關(guān)；
（2）研究擺動的周期與擺幅的關(guān)系，應(yīng)控制擺長及擺球質(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，擺長越長，周期越大；
（4）在本題前3問中，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、擺角；無關(guān)；
（2）甲、丙；
（3）擺長；在擺球的質(zhì)量和擺角均相等的情況下，擺長越長，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 本題主要考查控制變量法的應(yīng)用，最后一問對學(xué)生分析問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題和分析解決問題的科學(xué)方法之一．