1583年，伽利略在教堂祈祷时发现从教堂顶上悬挂下来的油灯摆动很规则，于是伽利略用他自己的“表”（脉搏的跳动）来计算油灯摆动的时间。他发现不论油灯的摆幅是大是小，摆动一个来回所需时间（摆的周期T）几乎相同，即单摆的摆动周期T与振幅无关。这是伽利略对物理学的一大贡献。小科同学想探究单摆的周期T与哪些因素有关，在老师的指导下，他设计了如图所示的单摆（细绳下系小钢球）进行探究，并记录单摆来回摆动10次的时间。实验数据及处理后记录如下表：实验次数摆长小钢球质量来回摆动10次时间单摆周期单摆周期平方10.30.1111.11.220.40.1131.31.630.50.1141.42.040.60.111132.450.30.20.2141.1

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1. 1583年，伽利略在教堂祈祷时发现从教堂顶上悬挂下来的油灯摆动很规则，于是伽利略用他自己的“表”（脉搏的跳动）来计算油灯摆动的时间。他发现不论油灯的摆幅是大是小，摆动一个来回所需时间（摆的周期T）几乎相同，即单摆的摆动周期T与振幅无关。这是伽利略对物理学的一大贡献。

小科同学想探究单摆的周期T与哪些因素有关，在老师的指导下，他设计了如图所示的单摆（细绳下系小钢球）进行探究，并记录单摆来回摆动10次的时间 $\text{[math]}$ 。实验数据及处理后记录如下表：

实验次数	摆长 $\text{[math]}$	小钢球质量 $\text{[math]}$	来回摆动10次时间 $\text{[math]}$	单摆周期 $\text{[math]}$	单摆周期平方 $\text{[math]}$
1	0.3	0.1	11	1.1	1.2
2	0.4	0.1	13	1.3	1.6
3	0.5	0.1	14	1.4	2.0
4	0.6	0.1	11	13	2.4
5	0.3	0.2	0.2	14	1.1

(1) 实验时，为了减小误差，应该从图中点开始计时。

(2) 分析实验数据可以得出：单摆摆动周期与成正比。

(3) 当小钢球经过图中B位置时，小钢球受到的力是否为平衡力？并阐明理由。。

【考点】

平衡力的辨别; 力与运动的关系;

【答案】

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实验探究题普通

1. 小科骑自行车时发现，在不同的路面上，停止踩脚踏板，车都能继续运动一段距离。于是小科作出了以下猜想。

猜想一：车运动的距离可能与路面的粗糙程度有关；猜想二：车运动的距离可能与车速有关。

为验证猜想，他用丝绸、棉布、小球、斜面和长木板进行模拟实验，如图所示。

(1) 验证猜想一，应分别将丝绸、棉布铺在（选填“斜面”“长木板”或“斜面和长木板”）上，并完成实验。

(2) 请用所给的器材，设计一个验证猜想二的实验方案（要求简要叙述实验步骤和预期实验结果）。

(3) 小科实验结束后反思，若探究“阻力对物体运动的影响”，那么可以通过比较起始速度相同的同一小球，在不同水平面上运动的距离或来判断阻力对物体运动的影响。

实验探究题普通

2. 力能使物体的运动状态发生改变，运动状态的改变包括运动速度的改变和运动方向的改变。某科学兴趣小组为探究物体运动速度改变的快慢(单位时间内运动速度的改变量)与物体受力大小的关系，在创新实验室做了如下的实验：

如图甲所示，水平桌面上固定了一个导轨。导轨上的小车用细绳跨过定滑轮(摩擦不计)与重物相连，小车上固定一个宽为d=1厘米的挡光片。在导轨上A、B两个位置各固定一个光电门。光电门如图乙所示。光电门内有一束光从N射向Ｍ，M处装有光传感器。当有物体经过NM之间把光挡住时，传感器能记录光被挡住的时间t，这样就可求得挡光片经过光电门时的速度v_A和v_B。两个光电门配合使用还能测出挡光片从A运动到B的时间t_AB。

实验步骤：

①保持重物P质量不变，让小车从OA间任意点释放，分别测出挡光片经过A、B两位置的挡光时间t_A和t_B ，以及挡光片从A运动到B的时间t_AB ，计算出单位时间运动速度的改变量(用a₁表示)，即a₁= $\text{[math]}$ 。重复实验。a₁近似相等。

②增大重物质量且保持不变，让小车从OA间任意点释放，按照①的操作，计算出单位时间运动速度的改变量(用a₂表示)。重复实验。a₂近似相等，且a₂>a₁。

(1) 在实验①时，某次挡光片经过A位置的挡光时间t_A为0.025秒，则挡光片穿过光束的速度v_A为。

(2) 该实验中为什么用重物P来提供拉力？

(3) 由实验可得出的结论是。

(4) 上述结论可以解释汽车在行驶过程中的现象。 A. 制动力(阻力)越大，汽车越容易停下来 B. 质量越大，汽车越难停下来 C. 速度越大，汽车越难停下来

实验探究题困难

3. 为了研究物体的运动状态与受力之间的关系，某同学利用两辆小车做了如图所示的实验：用方向相反的两个水平拉力F₁和F₂拉着小车在光滑平直轨道上运动，用测力计测出F₁和F₂的大小，用秒表、刻度尺等器材测出小车在不同时间内所通过的路程。（m_小车1>m_小车2）

次数	F₁、F₂大小	时间/s	1	2	3	4	5	6	7	8
1	F₁=F₂=10N（小车1）	路程/cm	0	0	0	0	0	0	0	0
2	F₁=F₂=10N（小车1）	路程/cm	2	4	6	8	10	12	14	16
3	F₁=10N，F₂=5N（小车1）	路程/cm	1	4	9	16	25	36	49	64
4	F₁=20N，F₂=10N（小车1）	路程/cm	2	8	18	32	50	72	98	128
5	F₁=20N，F₂=10N（小车2）	路程/cm	3	12	27	48	72	108	147	192

(1) 分析上表两组数据，可得出结论：当物体在水平方向受到一对平衡力作用时，物体的运动状态不变。

(2) 当物体在水平方向受到非平衡力作用时，物体的运动状态将发生改变。进一步分析实验3和4，可得出结论：当同一物体受到共线、反向的两个差值不同的力作用时，在相同时间内，物体运动状态改变的程度不同，且。

(3) 分析实验4和5，可得出结论：不同的物体在水平方向的受力情况相同时，在相同的时间内。

实验探究题普通