1.通過進一步觀察,伽利略發(fā)現:不論擺動的幅度大些還是小些,完成一次擺動的時間(即擺動周期)是一樣的,這在物理學中叫做“擺的等時性”原理,各種機械擺鐘都是根據這個原理制作的。
著名物理學家伽利略在比薩大學讀書時,對擺動規(guī)律的探究,是他第一個重要的科學發(fā)現,有一次他發(fā)現教堂上的吊燈因為風吹不停地擺動,盡管吊燈的擺動幅度越來越小,但每一次擺動的時間似乎相等。
后來,伽利略又把不同質量的鐵球系在繩端做擺錘進行實驗,他通過研究發(fā)現了擺的一系列規(guī)律。
小芳對“伽利略對擺動的研究”很感興趣,于是仿照伽利略的做法利用如圖所示的裝置進行實驗,她先測出了擺線的懸掛點O到鐵球球心的距離L,擺動過程中擺線長度不變,并將此定義為擺長L,然后將鐵球拉倒左側最高點,釋放小球,使小球來回擺動,再測出了擺球擺動30次所用的時間,進而算出擺球擺動一次所用時間。小芳猜想這一時間可能與擺球的質量m和擺長L有關,她做探究擺動一次所用的時間與擺長關系的實驗數據如表:
次數 |
擺線長 L/m |
擺動30次的時間/s |
擺動1次 時間/s |
1 |
0.25 |
30.0 |
1.0 |
2 |
0.50 |
42.6 |
1.4 |
3 |
0.75 |
52.1 |
1.7 |
4 |
1.00 |
60.0 |
2.0 |
5 |
2.00 |
85.1 |
2.8 |
(1)小芳用鐵球制成擺,把鐵球拉倒不同高度,位置越高,鐵球的
能越大,若不考慮空氣阻力和其他能量損失,鐵球會一直擺動下去,擺動過程中鐵球的
能保持不變。
(2)不論擺動的幅度大些還是小些,完成一次擺動的時間是一樣的,這在物理學中叫做擺的
性。小芳在實驗中擺球擺動的幅度可以用
來表示。
(3)小芳在探究一次所用的時間T與擺長L關系的實驗中,下列做法中必須的是
A.控制擺長L保持不變 B.控制擺動的幅度保持不變
C.控制擺球的質量保持不變 D.控制擺動30次的時間保持不變
(4)小芳在實驗中用到的測量工具有
和
。
(5)分析表中數據可知,擺球擺動一次所用的時間T隨著擺長L的增大而
,T很可能與
成正比。