（1）丙（3分）
（2）只有重力做功时，物体机械能守恒（3分
③ 中学物理的单摆测速，用现代技术怎么测量小球摆到最低
襄阳汉江网消息(襄阳晚报)6月20日上午，神舟十号航天员聂海胜、张晓光、王亚平在远离地面300多千米的天宫一号为全国青少年带来神奇的太空一课。我国第一位“太空教师”王亚平通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个物理实验，展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象，并通过视频通话与地面课堂师生进行互动交流
镜头一：漂浮亮相
10时11分，神舟十号航天员的身影清晰出现在中国人民大学附属中学报告厅大屏幕上。作为太空授课的“地面课堂”，330多位师生在这里亲身经历与神十航天员天地连线。
王亚平鱼儿一般向舱内摄像机游来，她是本次授课的主讲。指令长聂海胜则当起了“助教”，负责配合“主讲”管理教具，维护课堂秩序。航天员张晓光是这次授课任务的摄像师，在失重环境下不易保持自身平衡，他要先用束缚带把自己固定在舱壁上，再用手持摄像机保持长时间稳定拍摄。
为了更好展示太空失重状态，指令长聂海胜盘起腿，玩起了“悬空打坐”。王亚平用手指轻轻一推，聂海胜摇摇晃晃向远处飘去。
掌声和欢笑声在地面课堂响起。
镜头二：太空称重
航天员的表演给同学们带来了疑问：在地面上，人们一般用天平、台秤、托盘秤、杆秤、弹簧秤测量物体的质量。那么，失重环境下，太空中航天员想要知道自己是胖了还是瘦了，该怎么办呢？“质量测量仪”派上了用场，这是从天宫一号舱壁上打开的一个支架形状装置。聂海胜把自己固定在支架一端，王亚平轻轻拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回复原位。测量结果表明，聂海胜的质量是74千克。
王亚平解释说，天宫中的质量测量仪，应用的是牛顿第二运动定律：物体受到的力等于它的质量×加速度。实验中设计了一个弹簧能够产生一个恒定的力，还设计了一个系统测出加速度，然后根据牛顿第二定律就可以算出身体的质量了。
○专家解读：这个实验生动地说明了牛顿第二定律的基本原理——“物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比”。这是一个在一切惯性空间内普遍适用的基本物理定律，不因物体的引力环境、运动速度而改变，因此在太空和地面都是成立的。天宫一号里的质量测量仪直接运用了牛顿第二定律，利用作用力和物体加速度的关系确定物体的质量。
镜头三：神奇单摆
T型支架上，用细绳拴着一颗明黄色的小钢球。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手，小球并没有出现地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中。王亚平用手指沿切线方向轻推小球，奇妙的现象出现了：小球开始绕着T型支架的轴心做圆周运动——而在地面对比试验中，需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕轴旋转。
人大附中早培班学生徐海博提问道：“航天员老师，您在太空中有没有上下方位感？”
在聂海胜的帮助下，王亚平以一套“杂技”动作解答了同学的疑惑：先是悬空横卧空，紧跟着又倒立起来。
王亚平说，在太空中，我们自身的感觉在方位上是无所谓，无论我们的头朝向哪个方向，自身的感觉都是一样的，不过生活在太空中，我们也人为定义了上和下，并且把朝向地球的一侧作为下方，并铺设了地板。
○专家解读：实验中小球没有来回摆动、而是悬浮或者做圆周运动，是太空中的失重现象导致的。在地面上，一旦松手，在地球重力的作用下，小球会向下运动，而由于小球被细绳连接在支架上，它就会被细绳牵着来回摆动。但太空中没有重力作用，小球只会在原地悬浮。同样因为重力环境的不同，在太空中轻轻推小球一下，小球会在细绳的牵引下做圆周运动。而在地面上，需要给小球足够大的初速度，才能使它克服地球重力的阻碍，实现圆周运动。
镜头四：旋转陀螺
地面上常见的玩具陀螺，在太空中成了好教具。王亚平取出一个红黄相间的陀螺悬在空中，用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着向前移动。紧接着，她拿出一个相同的陀螺，先旋转起来再悬浮在半空中，这一次用手轻轻一推，旋转的陀螺则不再翻滚，而是保持摇晃着向前奔去。
王亚平介绍说，高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上，就装有各式各样的陀螺定向仪，正是有了它们，才能精准地测量航天器的飞行姿态。
○专家解读：转动的陀螺具有定轴性，定轴性遵守角动量守恒原理——在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩，由于角动量守恒，旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。而这一点在地面上之所以很难实现，因为陀螺与地面摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量，使其旋转速度逐渐降低，不能很好地保持旋转方向。
镜头五：魔幻水球
王亚平拿起一个航天员饮用水袋，打开止水夹，水并没有倾泻而出。轻挤水袋，在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠，略微抖动水袋，水珠便悬浮在半空中。王亚平笑着说：“如果诗仙李白在天宫里生活，大概就写不出‘飞流直下三千尺’的名句了，因为，失重环境下水不可能飞流直下。”
接着，她把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中，慢慢抽出金属圈，便形成了一个漂亮的水膜。轻轻晃动金属圈，水膜也不会破裂，只是偶尔会甩出几颗小水滴。随后，王亚平又往水膜表面贴上了一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。这些在地面难得一见的奇特景象，引起同学们的连声惊叹。
慢慢地向水膜注水，不一会儿，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球。用注射器向水球内注入空气，在水球内产生了两个标准的球形气泡，气泡既没有被挤出水球，也没有融合到一起。紧接着，王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球，红色液体慢慢扩散开来，晶莹透亮的水球变成了“红灯笼”。
○专家解读：这两个实验均展示了液体表面张力的作用。表面张力现象在日常生活中非常普遍，比如草叶上的露珠、空气中吹出的肥皂泡等。而太空中的液体处于失重状态，表面张力不仅大显身手，还决定了液体表面的形状。
镜头六：太空寄语
奇妙的太空实验结束后，航天员开始回答同学们的问题。
人大附中高二年级学生司紫硕询问天宫中的水从何而来，聂海胜回答说：“我们在天宫一号上使用的水都是从地面带来的。在太空中实现资源循环利用是非常重要和有价值的，但这需要先进的技术和复杂的设备，因此在短期飞行采用一次性用水更为经济。我国未来的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术，在天宫一号上也进行了部分相关关键技术试验。”
“您能看到太空垃圾吗？”“能看到UFO吗？”三位航天员一一对问题做出解答后，一堂神奇的太空授课接近尾声。在距地300多千米外的太空上，航天员为同学们送来了寄语——聂海胜说：“愿同学们刻苦学习，增长知识，为‘中国梦’添彩！”张晓光说：“深邃太空，奥秘无穷，探索无止境，让我们共同努力！”王亚平说：“飞天梦永不失重，科学梦张力无限！” （图文均据新华社）
④ 小球摆动的实验工具需要哪些
1.秒表
2.长度不相等的2根细线
3.两个不同质量的小球
先用同一小球,不同摆线测试,验证摆长与周期的关系；再用同一摆线,不同小球测试,验证小球质量与周期的关系.
⑤ 在做“研究摆球的摆动周期与摆球质量是否有关”实验时，老师给同学们准备了以下器材。
研究影响摆球摆动周期的因素：
实验器材：细线，质量为10克和3克的小球各一个，铁架台一套，夹子，刻度尺，计时器。
实验目的：研究摆的周期是否与摆球的质量，摆的长度，摆动的幅度（幅角）有关。
实验中记录的数据：
实验次数
摆线长度
（米）
摆球质量
（克）
摆的幅度
连续摆动10次的时间
（秒）
摆动周期
（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. 分析比较前两次实验，可初步得出结论：当摆线长度和摆线幅度相同时，摆动周期与摆球质量无关。
2. 分析第一次和第三次实验，可初步得出结论：当摆长和摆球质量相同时，摆动周期与摆幅无关。
3. 第一次和第四次实验是保持摆球质量和摆动幅度不变，研究摆动周期与摆线长度的关系，得出结论：摆球摆动周期与摆线长度有关，摆线越长，摆球摆动周期越长
⑥ 悬挂小球摆动
(1)验证周丽猜想的方案为：
①所需的实验器材：_______________________________________________________________；
②实验步骤及需要测量的物理量：____________________________________________________.
(2)验证李明猜想的方案为：
①所需的实验器材：_______________________________________________________________；
②实验步骤及需要测量的物理量：____________________________________________________.
③判断李明的猜想是否正确的方法是：________________________________________________.
答案
(1)①不同长度的细线,小球、计时器；
②用一根细线吊着小球并让其摆动,用计时器测出摆动20次所用的时间；
换用不同长度的细线吊着小球并让其摆动,用计时器测出摆动20次所用的时间.
(2)①细线、不同质量的小球、记录时间的计时器；
②用一根细线吊着小球并让其摆动,用计时器测出摆动20次所用的时间；用同样的细线换用不同质量的小球做实验,让细线吊着小球并让其摆动,用计时器测出摆动20次所用的时间；
③在摆线相同的情况下,如果球的质量越小,测出摆动一次的时间越小,则小明的猜想是正确的,否则就是错误的.
⑦ 单摆实验的实验原理
用单摆测定重力加速度
实验目的：利用单摆测定当地重力加速度，巩固和加深对单摆周期公式的理解。
实验原理：单摆在摆角很小（小于5º）的情况下，可以看作间谐振动，其固有周期公式为 ，由此得： 。据此，通过实验方法测出摆长l和周期T，即可计算出当地的重力加速度。
实验器材：铁架台（带铁夹）、金属小球、刻度尺、秒表、细线
实验步骤：
1、 将细线穿过金属小球上的小孔，在细线的一端打一个稍大一点的结，制成一个单摆。
2、 将铁架固定在铁架台上端，铁架台放在桌边，使铁架伸出桌面，然后把单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂。
3、 用刻度尺量出摆长（摆求静止时悬点到摆球球心的距离）。
4、 把摆球从平衡位置拉开一个角度，并使这角度小于5º，然后无初速释放小球。当摆球摆动稳定以后经过最低点时用秒表开始计时，测出单摆30～50次全振动的时间，求出一次振动时间及单摆的周期。
5、 反复测量三次，计算出周期的平均值，然后利用公式 计算出重力加速度。
注意事项：
1、 细线不可伸缩，长度约1m。小球应选用密度较大的金属球，直径应较小（最好不超过2㎝）。
2、 单摆的上端不要卷在夹子上，而要用夹子加紧，以免单摆摆动时摆线滑动或者摆长改变。
3、 最大摆角小于5º，可用量角器测量，然后通过振幅来掌握。
4、 摆球摆动时要在同一个竖直平面内。
5、 计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低点时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低点时进行计数，且在数零的同时按下秒表，开始计时计数，并且要测多次全振动的总时间，然后除以振动次数，如此反复三次，求得周期的平均值作为单摆的周期。
⑧ 静电实验 小球来回摆动
⑴减小测量误差；⑵天平；⑶调短
⑨ 同学们按照如图所示的实验装置探究摆球摆动的快慢与哪些因素有关实验前，小玲提出猜想：小球摆动的快慢
研究小球来回摆动一次的时间跟绳长的关系时，应控制其他条件不变，改变绳子的长度；
实验时，首先要用到小球D，E都为金属球且形状一样，故均可选，我们要探究的是摆动快慢，要记录时间，所以要用的秒表；因要看不同长度的细线对时间的影响，所以我们要用到几条不同长度的细线，故要选：A秒表，B长为0、8m的细线，C长为1、0m的细线，D铜球（或E铝球）．
故答案为：
（1）实验步骤如下：①用不同长度的细线将小球悬挂起来，将细线偏离竖直方向的相同角度时释放．
②用秒表分别测出各自来回摆动20次的时间，并分别求它来回摆动1次的时间t1和t2，然后比较得出结论．
（2）ABCD（或ABCE）
（4）猜想：①摆动的快慢可能跟摆球的轻重有关；②摆动的快慢可能跟摆球偏离的角度大小有关．