當前位置： 2020-2021學年江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)朝前路實驗學校九年級（上）期中物理試卷> 試題詳情

小明在實驗室看到一科學玩具——牛頓擺，如圖1甲所示，它由支架、細線和5個完全相同的鋼球組成，每個鋼球通過兩根無彈性細線固定在支架上，并緊挨著排列在同一水平直線上。拉起最左側(cè)的鋼球，釋放后，它像單擺一樣向右擺動撞擊相鄰鋼球，僅把最右側(cè)的鋼球撞出，其他球幾乎靜止不動。

這引發(fā)了小明的思考：為什么碰撞后僅有一個球擺動，而其余球仍然保持靜止？于是他提出問題：被撞而擺動的鋼球數(shù)量與哪些因素有關(guān)？接著他作出以下猜想：
Ⅰ．可能與撞擊球撞擊時的速度大小有關(guān)
Ⅱ．可能與撞擊球的數(shù)量多少有關(guān)
將牛頓擺等效為單擺模型，如圖1乙所示是一個鋼球撞擊其它鋼球的情形，五個鋼球自左向右標為A～E球。若不考慮能量損失，請回答下列問題：
（1）將A球作為撞擊球拉至一定的高度（保持細線繃直），釋放后，A球向右擺動過程中，將
重力勢
重力勢
能轉(zhuǎn)化為動能；
（2）探究猜想Ⅰ時，為了改變撞擊球撞擊時的速度，你的操作辦法是：
將A球拉至不同的高度由靜止釋放
將A球拉至不同的高度由靜止釋放
。釋放后，當鋼球發(fā)生碰撞時，僅有E球被撞出，由此可判斷：被撞而擺動的鋼球數(shù)量與撞擊球的速度
無關(guān)
無關(guān)
（選填：“有關(guān)”或“無關(guān)”）；
（3）通過上述實驗，小明還是不明白為什么僅有一個球被撞出，于是他向老師請教，老師說：牛頓擺的鋼球間發(fā)生碰撞時，撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球，所以最終只有一個鋼球被撞出。根據(jù)老師的講解，小明繼續(xù)探究猜想Ⅱ，將A、B兩球作為撞擊球緊挨著拉起一定高度后同時釋放，A、B球向右擺動并與C球相撞，則此時可觀察到的現(xiàn)象是如圖2中的
乙
乙
（選填：“甲”、“乙”或“丙”）。

【考點】單擺的應(yīng)用．

【答案】重力勢；將A球拉至不同的高度由靜止釋放；無關(guān)；乙

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/8/18 0:0:1組卷：62引用：2難度：0.4

相似題

1．小剛同學正在游樂場觀察一位小朋友蕩秋千，他注意到：小朋友在來回擺動時，每一次擺動的時間似乎相等。
為了驗證這個猜想是否正確，小剛同學用一個簡單的實驗?zāi)M了小朋友蕩秋千的過程，用秒表測量了每一次擺動所用的時間，發(fā)現(xiàn)確實相等。他感到非常好奇和驚喜，把這個實驗過程和結(jié)論告訴了在同一物理學習小組的小明、小紅。他們又查閱了有關(guān)的物理資料，了解到如圖1所示的裝置叫單擺。單擺來回擺動一次，即A→B→C→B→A所用的時間，叫做單擺的周期。他們所發(fā)現(xiàn)的每擺動一次所用的時間相等的規(guī)律，伽利略300多年前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，叫做“擺的等時性原理”，人們還利用這個原理制造了擺鐘。
小明又提出：一個單擺每次擺動所用的時間相等，是不是所有的單擺周期都相等呢？
于是，他們又制作了各種各樣的單擺。擺球質(zhì)量有大的，有小的；擺線有長的，有短的…通過多次測量他們發(fā)現(xiàn)，不同單擺的周期常常不相等。那么單擺的周期跟什么因素有關(guān)呢？他們根據(jù)各種單擺擺動的情況猜測：單擺的周期可能跟擺球的質(zhì)量、擺線的長度及開始時擺球的高度有關(guān)。為了驗證這些猜想是否正確，他們設(shè)計并進行了下面的三組實驗：

仔細觀察圖中給出的信息，你知道他們每一組實驗的目的是什么嗎？通過每一組實驗可以得出什么結(jié)論？
第（1）組：研究目的

；結(jié)論

。
第（2）組：研究目的

；結(jié)論

。
第（3）組：研究目的

；結(jié)論

。
生活中常見利用擺的等時性制造的擺鐘，擺的下端有一個可上下調(diào)動的螺母，調(diào)節(jié)它，可以調(diào)節(jié)鐘表的快慢。如果鐘表慢了，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)？請你說說其中的道理。
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：24引用：1難度：0.5
解析

2．通過進一步觀察，伽利略發(fā)現(xiàn)：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(jù)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(xiàn)，有一次他發(fā)現(xiàn)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(zhì)量的鐵球系在繩端做擺錘進行實驗，他通過研究發(fā)現(xiàn)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(cè)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(zhì)量m和擺長L有關(guān)，她做探究擺動一次所用的時間與擺長關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)如表：

次數(shù) 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(guān)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(zhì)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(shù)據(jù)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。

發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：73引用：1難度：0.1

解析

3．閱讀短文，回答問題：
單擺用一根長度不變、質(zhì)量可忽略不計的細線懸掛一個小球，在重力作用從一定的高度在豎直平面內(nèi)作周期運動，就成為單擺。如圖甲所示，小球在A、B之間來回擺動，從繩的上端到小球球心的距離叫擺長，用l表示，單位：米。
單擺在擺動過程中速度會發(fā)生變化，向下擺動速度會增大，向上擺動速度會減小。
單擺來回擺動一次的時間叫做周期，用T表示，單位：秒。由于單擺來回擺動一次的時間較短，直接測量誤差較大。意大利物理學家伽利略發(fā)現(xiàn)：在一定的范圍內(nèi)，不論擺動的幅度多大，單擺完成一次擺動的時間總相同，即擺的等時性原理。因此，通過測量單擺來回擺動多次的時間，再計算出來回擺動一次的時間，可提高周期測量的準確性。
小明在某次實驗中探究了周期T與擺長l的關(guān)系，獲得的數(shù)據(jù)如下表所示：
實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8
擺長l/m 0.30 0.40 0.50 0.60 .70 0.80 0.90 1.00
周期T/s 1.1 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 1.9 2.0
周期平方T²/s² 1.2 1.6 2.0 2.3 2.9 3.2 3.6 4.0
擺鐘（如圖乙所示）、蕩秋千等就是生活中的單擺。

（1）從表中數(shù)據(jù)可知，單擺的擺長l越長，周期T越
（長/短）。
（2）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖丙中作出單擺周期的平方T²與擺長l的關(guān)系圖象。
（3）關(guān)于單擺，下列說法正確的是
。
A．小球在擺動的過程中運動狀態(tài)不變
B．小球從A擺向B的過程中，經(jīng)過E點速度小于經(jīng)過F點的速度
C．在一定的范圍內(nèi)，若將小球拉到更高的位置由靜止釋放，則擺動的周期會變長
D．若家里的擺鐘慢了，可通過縮短擺長進行校正
（4）圖甲中當小球擺到最高點B時，速度為0，此時小球
（是/不是）處于平衡狀態(tài)，你的理由是
。
（5）圖甲中，當小球從A擺向B的過程中，經(jīng)過F點時，剪斷細后，則小球?qū)⒀厝鐖D中的哪條路徑繼續(xù)運動？（不計空氣阻力）
。
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：49引用：1難度：0.5
解析

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次數(shù)	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

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
擺長l/m	0.30	0.40	0.50	0.60	.70	0.80	0.90	1.00
周期T/s	1.1	1.3	1.4	1.5	1.7	1.8	1.9	2.0
周期平方T²/s²	1.2	1.6	2.0	2.3	2.9	3.2	3.6	4.0