（1）丙（3分）
（2）只有重力做功時，物體機械能守恆（3分
③ 中學物理的單擺測速，用現代技術怎麼測量小球擺到最低
襄陽漢江網消息(襄陽晚報)6月20日上午，神舟十號航天員聶海勝、張曉光、王亞平在遠離地面300多千米的天宮一號為全國青少年帶來神奇的太空一課。我國第一位「太空教師」王亞平通過質量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等5個物理實驗，展示了失重環境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現象，並通過視頻通話與地面課堂師生進行互動交流
鏡頭一：漂浮亮相
10時11分，神舟十號航天員的身影清晰出現在中國人民大學附屬中學報告廳大屏幕上。作為太空授課的「地面課堂」，330多位師生在這里親身經歷與神十航天員天地連線。
王亞平魚兒一般向艙內攝像機游來，她是本次授課的主講。指令長聶海勝則當起了「助教」，負責配合「主講」管理教具，維護課堂秩序。航天員張曉光是這次授課任務的攝像師，在失重環境下不易保持自身平衡，他要先用束縛帶把自己固定在艙壁上，再用手持攝像機保持長時間穩定拍攝。
為了更好展示太空失重狀態，指令長聶海勝盤起腿，玩起了「懸空打坐」。王亞平用手指輕輕一推，聶海勝搖搖晃晃向遠處飄去。
掌聲和歡笑聲在地面課堂響起。
鏡頭二：太空稱重
航天員的表演給同學們帶來了疑問：在地面上，人們一般用天平、台秤、托盤秤、桿秤、彈簧秤測量物體的質量。那麼，失重環境下，太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了，該怎麼辦呢？「質量測量儀」派上了用場，這是從天宮一號艙壁上打開的一個支架形狀裝置。聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復原位。測量結果表明，聶海勝的質量是74千克。
王亞平解釋說，天宮中的質量測量儀，應用的是牛頓第二運動定律：物體受到的力等於它的質量×加速度。實驗中設計了一個彈簧能夠產生一個恆定的力，還設計了一個系統測出加速度，然後根據牛頓第二定律就可以算出身體的質量了。
○專家解讀：這個實驗生動地說明了牛頓第二定律的基本原理——「物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質量成反比」。這是一個在一切慣性空間內普遍適用的基本物理定律，不因物體的引力環境、運動速度而改變，因此在太空和地面都是成立的。天宮一號里的質量測量儀直接運用了牛頓第二定律，利用作用力和物體加速度的關系確定物體的質量。
鏡頭三：神奇單擺
T型支架上，用細繩拴著一顆明黃色的小鋼球。王亞平把小球輕輕拉升到一定位置放手，小球並沒有出現地面上常見的往復擺動，而是停在了半空中。王亞平用手指沿切線方向輕推小球，奇妙的現象出現了：小球開始繞著T型支架的軸心做圓周運動——而在地面對比試驗中，需要施加足夠的力，給小球一個較大的初速度，才能使它繞軸旋轉。
人大附中早培班學生徐海博提問道：「航天員老師，您在太空中有沒有上下方位感？」
在聶海勝的幫助下，王亞平以一套「雜技」動作解答了同學的疑惑：先是懸空橫卧空，緊跟著又倒立起來。
王亞平說，在太空中，我們自身的感覺在方位上是無所謂，無論我們的頭朝向哪個方向，自身的感覺都是一樣的，不過生活在太空中，我們也人為定義了上和下，並且把朝向地球的一側作為下方，並鋪設了地板。
○專家解讀：實驗中小球沒有來回擺動、而是懸浮或者做圓周運動，是太空中的失重現象導致的。在地面上，一旦鬆手，在地球重力的作用下，小球會向下運動，而由於小球被細繩連接在支架上，它就會被細繩牽著來回擺動。但太空中沒有重力作用，小球只會在原地懸浮。同樣因為重力環境的不同，在太空中輕輕推小球一下，小球會在細繩的牽引下做圓周運動。而在地面上，需要給小球足夠大的初速度，才能使它克服地球重力的阻礙，實現圓周運動。
鏡頭四：旋轉陀螺
地面上常見的玩具陀螺，在太空中成了好教具。王亞平取出一個紅黃相間的陀螺懸在空中，用手輕推陀螺頂部，陀螺翻滾著向前移動。緊接著，她拿出一個相同的陀螺，先旋轉起來再懸浮在半空中，這一次用手輕輕一推，旋轉的陀螺則不再翻滾，而是保持搖晃著向前奔去。
王亞平介紹說，高速旋轉陀螺的定軸特性在航天領域用途廣泛。在天宮一號目標飛行器上，就裝有各式各樣的陀螺定向儀，正是有了它們，才能精準地測量航天器的飛行姿態。
○專家解讀：轉動的陀螺具有定軸性，定軸性遵守角動量守恆原理——在沒有外力矩作用的情況下，物體的角動量會保持恆定。航天員瞬時施加的干擾力不能產生持續的力矩，由於角動量守恆，旋轉陀螺的旋轉軸就不會發生很大改變。而這一點在地面上之所以很難實現，因為陀螺與地面摩擦產生的干擾力矩等因素改變了陀螺的角動量，使其旋轉速度逐漸降低，不能很好地保持旋轉方向。
鏡頭五：魔幻水球
王亞平拿起一個航天員飲用水袋，打開止水夾，水並沒有傾瀉而出。輕擠水袋，在飲水管埠形成了一顆晶瑩剔透的水珠，略微抖動水袋，水珠便懸浮在半空中。王亞平笑著說：「如果詩仙李白在天宮里生活，大概就寫不出『飛流直下三千尺』的名句了，因為，失重環境下水不可能飛流直下。」
接著，她把一個金屬圈插入裝滿飲用水的自封袋中，慢慢抽出金屬圈，便形成了一個漂亮的水膜。輕輕晃動金屬圈，水膜也不會破裂，只是偶爾會甩出幾顆小水滴。隨後，王亞平又往水膜表面貼上了一片畫有中國結圖案的塑料片，水膜依然完好。這些在地面難得一見的奇特景象，引起同學們的連聲驚嘆。
慢慢地向水膜注水，不一會兒，水膜就變成了一個亮晶晶的大水球。用注射器向水球內注入空氣，在水球內產生了兩個標準的球形氣泡，氣泡既沒有被擠出水球，也沒有融合到一起。緊接著，王亞平又用注射器把少許紅色液體注入水球，紅色液體慢慢擴散開來，晶瑩透亮的水球變成了「紅燈籠」。
○專家解讀：這兩個實驗均展示了液體表面張力的作用。表面張力現象在日常生活中非常普遍，比如草葉上的露珠、空氣中吹出的肥皂泡等。而太空中的液體處於失重狀態，表面張力不僅大顯身手，還決定了液體表面的形狀。
鏡頭六：太空寄語
奇妙的太空實驗結束後，航天員開始回答同學們的問題。
人大附中高二年級學生司紫碩詢問天宮中的水從何而來，聶海勝回答說：「我們在天宮一號上使用的水都是從地面帶來的。在太空中實現資源循環利用是非常重要和有價值的，但這需要先進的技術和復雜的設備，因此在短期飛行採用一次性用水更為經濟。我國未來的空間站將採用先進的資源再生和循環利用技術，在天宮一號上也進行了部分相關關鍵技術試驗。」
「您能看到太空垃圾嗎？」「能看到UFO嗎？」三位航天員一一對問題做出解答後，一堂神奇的太空授課接近尾聲。在距地300多千米外的太空上，航天員為同學們送來了寄語——聶海勝說：「願同學們刻苦學習，增長知識，為『中國夢』添彩！」張曉光說：「深邃太空，奧秘無窮，探索無止境，讓我們共同努力！」王亞平說：「飛天夢永不失重，科學夢張力無限！」 （圖文均據新華社）
④ 小球擺動的實驗工具需要哪些
1.秒錶
2.長度不相等的2根細線
3.兩個不同質量的小球
先用同一小球,不同擺線測試,驗證擺長與周期的關系；再用同一擺線,不同小球測試,驗證小球質量與周期的關系.
⑤ 在做「研究擺球的擺動周期與擺球質量是否有關」實驗時，老師給同學們准備了以下器材。
研究影響擺球擺動周期的因素：
實驗器材：細線，質量為10克和3克的小球各一個，鐵架台一套，夾子，刻度尺，計時器。
實驗目的：研究擺的周期是否與擺球的質量，擺的長度，擺動的幅度（幅角）有關。
實驗中記錄的數據：
實驗次數
擺線長度
（米）
擺球質量
（克）
擺的幅度
連續擺動10次的時間
（秒）
擺動周期
（秒）
1
0.15
3
5度
7.9
0.7
2
0.15
10
5度
7.9
0.7
3
0.15
3
10度
7.9
0.7
4
0.10
3
5度
5.7
0.4
5
0.10
10
10度
5.7
0.4
1. 分析比較前兩次實驗，可初步得出結論：當擺線長度和擺線幅度相同時，擺動周期與擺球質量無關。
2. 分析第一次和第三次實驗，可初步得出結論：當擺長和擺球質量相同時，擺動周期與擺幅無關。
3. 第一次和第四次實驗是保持擺球質量和擺動幅度不變，研究擺動周期與擺線長度的關系，得出結論：擺球擺動周期與擺線長度有關，擺線越長，擺球擺動周期越長
⑥ 懸掛小球擺動
(1)驗證周麗猜想的方案為：
①所需的實驗器材：_______________________________________________________________；
②實驗步驟及需要測量的物理量：____________________________________________________.
(2)驗證李明猜想的方案為：
①所需的實驗器材：_______________________________________________________________；
②實驗步驟及需要測量的物理量：____________________________________________________.
③判斷李明的猜想是否正確的方法是：________________________________________________.
答案
(1)①不同長度的細線,小球、計時器；
②用一根細線吊著小球並讓其擺動,用計時器測出擺動20次所用的時間；
換用不同長度的細線吊著小球並讓其擺動,用計時器測出擺動20次所用的時間.
(2)①細線、不同質量的小球、記錄時間的計時器；
②用一根細線吊著小球並讓其擺動,用計時器測出擺動20次所用的時間；用同樣的細線換用不同質量的小球做實驗,讓細線吊著小球並讓其擺動,用計時器測出擺動20次所用的時間；
③在擺線相同的情況下,如果球的質量越小,測出擺動一次的時間越小,則小明的猜想是正確的,否則就是錯誤的.
⑦ 單擺實驗的實驗原理
用單擺測定重力加速度
實驗目的：利用單擺測定當地重力加速度，鞏固和加深對單擺周期公式的理解。
實驗原理：單擺在擺角很小（小於5º）的情況下，可以看作間諧振動，其固有周期公式為 ，由此得： 。據此，通過實驗方法測出擺長l和周期T，即可計算出當地的重力加速度。
實驗器材：鐵架台（帶鐵夾）、金屬小球、刻度尺、秒錶、細線
實驗步驟：
1、 將細線穿過金屬小球上的小孔，在細線的一端打一個稍大一點的結，製成一個單擺。
2、 將鐵架固定在鐵架台上端，鐵架台放在桌邊，使鐵架伸出桌面，然後把單擺固定在鐵夾上，使擺球自由下垂。
3、 用刻度尺量出擺長（擺求靜止時懸點到擺球球心的距離）。
4、 把擺球從平衡位置拉開一個角度，並使這角度小於5º，然後無初速釋放小球。當擺球擺動穩定以後經過最低點時用秒錶開始計時，測出單擺30～50次全振動的時間，求出一次振動時間及單擺的周期。
5、 反復測量三次，計算出周期的平均值，然後利用公式 計算出重力加速度。
注意事項：
1、 細線不可伸縮，長度約1m。小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小（最好不超過2㎝）。
2、 單擺的上端不要卷在夾子上，而要用夾子加緊，以免單擺擺動時擺線滑動或者擺長改變。
3、 最大擺角小於5º，可用量角器測量，然後通過振幅來掌握。
4、 擺球擺動時要在同一個豎直平面內。
5、 計算單擺的振動次數時，應以擺球通過最低點時開始計時，以後擺球從同一方向通過最低點時進行計數，且在數零的同時按下秒錶，開始計時計數，並且要測多次全振動的總時間，然後除以振動次數，如此反復三次，求得周期的平均值作為單擺的周期。
⑧ 靜電實驗 小球來回擺動
⑴減小測量誤差；⑵天平；⑶調短
⑨ 同學們按照如圖所示的實驗裝置探究擺球擺動的快慢與哪些因素有關實驗前，小玲提出猜想：小球擺動的快慢
研究小球來回擺動一次的時間跟繩長的關系時，應控制其他條件不變，改變繩子的長度；
實驗時，首先要用到小球D，E都為金屬球且形狀一樣，故均可選，我們要探究的是擺動快慢，要記錄時間，所以要用的秒錶；因要看不同長度的細線對時間的影響，所以我們要用到幾條不同長度的細線，故要選：A秒錶，B長為0、8m的細線，C長為1、0m的細線，D銅球（或E鋁球）．
故答案為：
（1）實驗步驟如下：①用不同長度的細線將小球懸掛起來，將細線偏離豎直方向的相同角度時釋放．
②用秒錶分別測出各自來回擺動20次的時間，並分別求它來回擺動1次的時間t1和t2，然後比較得出結論．
（2）ABCD（或ABCE）
（4）猜想：①擺動的快慢可能跟擺球的輕重有關；②擺動的快慢可能跟擺球偏離的角度大小有關．