Question

24、意大利科學(xué)家伽利略（1564-1642）是物理學(xué)的偉大先驅(qū)．他在比薩大學(xué)讀書(shū)的時(shí)候?qū)�擺動(dòng)規(guī)律的研究，是他第一個(gè)重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)．某個(gè)星期天，伽利略在比薩大教堂參加活動(dòng)．教室拱頂上掛著的吊燈因?yàn)轱L(fēng)吹而不停的擺動(dòng)．伽利略被擺動(dòng)的節(jié)奏性吸引住了．因?yàn)椋�盡管吊燈的擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，但每一次擺動(dòng)的時(shí)間似乎相等．
他決定仔細(xì)的觀察．他知道脈搏的跳動(dòng)是有規(guī)律的于是便按著脈搏注視著燈的擺動(dòng)，發(fā)現(xiàn)每一次往返擺動(dòng)的時(shí)間都相同．這使他又冒出一個(gè)疑問(wèn)：假如吊燈受到強(qiáng)風(fēng)吹動(dòng)，擺得高了一些，每一次擺動(dòng)的時(shí)間還相等嗎？
他首先進(jìn)行了猜想：可能擺動(dòng)的角越大，擺球的質(zhì)量越大、擺球的繩越長(zhǎng)擺動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)．回到宿舍，他用長(zhǎng)越1米的線繩和鐵球制成一個(gè)擺（即單擺，如圖），在偏角小于5度的情況下，測(cè)出它振動(dòng)的次數(shù)（例如50次）所用的時(shí)間．然后再在更小的偏角下測(cè)定單擺振動(dòng)相同次數(shù)所用的時(shí)間．比較兩次的測(cè)定結(jié)果就會(huì)發(fā)現(xiàn)，單擺在不同偏角下振動(dòng)相同的次數(shù)所用的時(shí)間是相同的．這就是說(shuō)，幅度（即振幅）雖然改變了．單擺的周期（即：往復(fù)擺動(dòng)一次的時(shí)間）卻沒(méi)有變．事實(shí)上，只要保持足夠小的偏角，無(wú)論怎樣改變單擺的幅度，它的振動(dòng)周期都是不變的，這在物理學(xué)中叫做“擺的等時(shí)性原理”．取兩個(gè)大小相同，質(zhì)量不等的擺球，拴在兩條等長(zhǎng)的細(xì)線上，制成兩個(gè)等長(zhǎng)的單擺，再來(lái)測(cè)定它們的振動(dòng)周期．可以看到，兩個(gè)擺的擺球質(zhì)量雖然不同，它們的振動(dòng)周期卻是相同的．取不同長(zhǎng)度的單擺測(cè)定它們的振動(dòng)周期，發(fā)現(xiàn)擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，振動(dòng)周期也就越長(zhǎng)．
閱讀了以上這段材料后，請(qǐng)回答下面幾個(gè)問(wèn)題：
（1）單擺振動(dòng)的周期與什么因素有關(guān)？
單擺振動(dòng)的周期與

擺球質(zhì)量

、

幅度

無(wú)關(guān)，與

擺長(zhǎng)

有關(guān)，關(guān)系是：

擺長(zhǎng)越短，振動(dòng)周期越短

．
（2）一座擺鐘走的慢了，要把它調(diào)準(zhǔn)，應(yīng)該怎樣改變它的擺長(zhǎng)？為什么？
答：

應(yīng)將擺長(zhǎng)縮短；因?yàn)閿[長(zhǎng)越短，振動(dòng)周期越短

．
（3）這一結(jié)論在日常生活中有什么應(yīng)用？請(qǐng)舉2例．
①

調(diào)節(jié)擺鐘的準(zhǔn)確性

；②

改變蕩秋千的時(shí)間

．

Answer 1

分析：通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知：?jiǎn)螖[的幅度（即振幅）雖然改變，兩個(gè)擺的擺球質(zhì)量不同，但單擺的周期卻是相同的；振動(dòng)周期與不同長(zhǎng)度的單擺有關(guān)，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，振動(dòng)周期也就越長(zhǎng)．

解答：解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析可知：?jiǎn)螖[振動(dòng)的周期與擺球質(zhì)量、幅度無(wú)關(guān)，與擺長(zhǎng)有關(guān)，且擺長(zhǎng)越短，振動(dòng)周期越短；
故答案為：擺球質(zhì)量、幅度；擺長(zhǎng)；擺長(zhǎng)越短，振動(dòng)周期越短；
（2）擺鐘走的慢了，說(shuō)明單擺的周期變長(zhǎng)，由擺長(zhǎng)越短時(shí)振動(dòng)周期越短可知；要把它調(diào)準(zhǔn)，應(yīng)將它的擺長(zhǎng)縮短；
故答案為：應(yīng)將擺長(zhǎng)縮短；因?yàn)閿[長(zhǎng)越短，振動(dòng)周期越短；
（3）擺長(zhǎng)越短，振動(dòng)周期越短；這一結(jié)論在日常生活中主要應(yīng)用在與單擺有關(guān)的現(xiàn)象中；
如：調(diào)節(jié)擺鐘的準(zhǔn)確性；改變蕩秋千的時(shí)間．

點(diǎn)評(píng)：本題很好的將物理知識(shí)和生活現(xiàn)象結(jié)合，是常見(jiàn)的題型，這類(lèi)題能提高學(xué)生的做題興趣，也能很好的利用學(xué)生其它方面的知識(shí)，達(dá)到學(xué)習(xí)物理的目的．