Question

【題目】大家都知道：“摩擦生熱”。那摩擦做功與生熱之間存在怎樣的關系？

焦耳等科學家運用多種方法、不同實驗，測出做功(W)和做功產生的熱(Q)兩者之間的比值關系。其中最經典的是1847年焦耳設計的槳葉輪實驗：如圖甲，在一個裝滿水的絕熱桶里放入銅制的翼輪，多次用下落的重物帶動翼輪上的葉片轉動，轉動的葉片與水摩擦，產生的熱使水的溫度升高。焦耳通過測量_______________和重物下落的距離，計算出重物做的功，即翼輪克服水的摩擦所做的功(W )；測量絕熱桶中水升高的溫度，從而計算出水吸收的熱(Q )。

(1) 焦耳做這個實驗的目的是_______________________________________________________。

(2)小柯利用刻度尺、溫度計、天平、雙層真空平底圓柱體保溫杯、水等器材，粗略測量做功和做功產生的熱之間的比值關系。具體方案是：

①用刻度尺測量空保溫杯內部高度，記為h杯。

②用天平稱量一定質量的水，記為m水，用溫度計測出水的溫度，記為t1。

③將水倒入保溫杯中，測量杯中水的高度，記為h水。計算出h杯－h水，這也就是杯中水下落的高度。

④在保溫杯蓋子上安裝一支分度值為0.1℃的溫度計(連接處密閉絕熱)，蓋緊保溫杯，如圖乙。

⑤_______________________________________(填寫操作)，計算出水的重力所做的功(W)。

⑥測出杯中水的溫度，記為t2，計算出水吸收的熱(Q)。

⑦根據⑤、⑥數據，得出兩者的比值關系。

Answer 1

【答案】所掛重物的重力(質量) (1) 研究摩擦做功和產生熱量的關系 (2)將保溫杯慢慢上下翻轉多次(n次)

【解析】

試題分析：根據W=Gh知要計算出重物做的功，需要測量所掛物體的重力G和重物下落的距離h；（1）由題意知焦耳做這個實驗的目的是研究摩擦做功和產生熱量的關系；（2）要粗略測量做功和做功產生的熱之間的比值關系，具體方案是：①用刻度尺測量空保溫杯內部高度，記為h杯；②用天平稱量一定質量的水，記 為m水，用溫度計測出水的溫度，記為t1；③將水倒入保溫杯中，測量杯中水的高度，記為h水；計算出h杯﹣h水，這也就是杯中水下落的高度．④在保溫杯蓋子上安裝一支分度值為0.1℃的溫度計（連接處密閉絕熱），蓋緊保溫杯，如圖乙；⑤將保溫杯慢慢上下翻轉多次（n次），根據W=Gh=nm水g（h杯﹣h水），算出水的重力所做的功W．⑥測出杯中水的溫度，記為t2，計算出水吸收的熱（Q）；⑦根據⑤、⑥數據，得出兩者的比值關系。