《2025年基础训练大象出版社八年级物理上册教科版》

20. 请仔细阅读下文,按要求回答问题。
伽利略对摆动的探究
意大利科学家伽利略(1564—1642)是物理学界的伟大先驱。他在比萨大学读书时对摆动规律的研究,是他第一个重要的科学发现。据说,某个星期天,伽利略在比萨大教堂参加活动。教堂穹顶上挂着的吊灯因为风吹而不停地摆动,伽利略被摆动的节奏性吸引住了。尽管吊灯的摆动幅度越来越小,但每一次摆动的时间似乎相等。
他决定进一步研究这个问题。当时还没有钟表,但他学过医学,知道脉搏的跳动是有规律的,他便用自己的脉搏作为计时工具。伽利略按着脉搏,注视着吊灯的摆动,发现吊灯每往返一次所用的时间确实是相同的。他进一步想：假如吊灯受到强风摆动,摆动的幅度大些,每一次摆动的时间还相等吗？
伽利略回到家后,用细绳吊起一个铁块来代替吊灯,把铁块拉到不同高度,用脉搏细心测定摆动所用的时间,发现不论铁块摆动的角度大些还是小些,铁块每次摆动的时间仍然相等。尽管用脉搏测量时间并不十分精确,但是实验结果证明伽利略的猜想是对的。这就是“摆的等时性原理”。
伽利略通过进一步的研究还发现：只要绳的长度相等,摆动一次所用的时间就相同。然后他又改用不同长度的绳进行实验,得出了摆长与振动周期之间的关系。
利用伽利略发现的“摆的等时性原理”,人们发明了简单方便的计时器——钟表。在钟表的钟摆下端有一个螺母,可以上下调节。上下调节这个螺母,可以改变钟摆的长度,从而改变钟摆摆动的快慢,起到调节钟表快慢的作用。
人们对摆动的研究是逐步深入的。伽利略逝世30多年后,荷兰物理学家惠更斯找到了摆的周期与摆长间准确的数学关系。直到牛顿发现了万有引力定律,才对摆动的规律作出了圆满解释。
(1)伽利略在教堂的日常活动中,注意到了吊灯摆动的规律,说明伽利略是一个善于观察的人。他是怎样观察吊灯的摆动并发现了值得注意的现象的？
被摆动的节奏性吸引，注意到尽管摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等。
(2)伽利略在观察中提出了什么疑问？他对这些疑问作出了什么猜想？
疑问：假如吊灯摆动幅度大些，每一次摆动的时间还相等吗？猜想：摆动幅度大些，每一次摆动的时间仍然相等。
(3)伽利略是怎样设法验证自己的猜想的？
用细绳吊起铁块代替吊灯，拉到不同高度，用脉搏测定摆动时间。
(4)为什么伽利略用细绳吊起一个铁块可代替吊灯来做实验？
铁块和吊灯的摆动本质相同，用铁块代替可简化实验，便于控制变量（或排除无关因素干扰）。
(5)想象一下,伽利略是如何用脉搏来测定摆动的时间的？
同时数脉搏跳动次数和吊灯摆动次数，测定吊灯往返摆动一次时脉搏跳动的次数，以此确定摆动时间。
(6)你认为钟摆的周期还可能与摆球质量有关。要想探究这个问题,除了用钟表测量时间,还需要用天平来测量摆球质量。

答案：
(1)观察；被摆动的节奏性吸引，注意到尽管摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等。
(2)疑问：假如吊灯摆动幅度大些，每一次摆动的时间还相等吗？猜想：摆动幅度大些，每一次摆动的时间仍然相等。
(3)用细绳吊起铁块代替吊灯，拉到不同高度，用脉搏测定摆动时间。
(4)铁块和吊灯的摆动本质相同，用铁块代替可简化实验，便于控制变量（或排除无关因素干扰）。
(5)同时数脉搏跳动次数和吊灯摆动次数，测定吊灯往返摆动一次时脉搏跳动的次数，以此确定摆动时间。
(6)摆球质量；天平；摆球质量。