Question

一保潔工人，要清洗一高樓的外墻，他使用了如圖所示的裝置進(jìn)行升降，已知吊籃的質(zhì)量為m₁，保潔器材的質(zhì)量為m₂，動(dòng)滑輪的質(zhì)量為m₃，人對(duì)繩的拉力為F，吊籃在拉力的作用下1min勻速上升了h．（不計(jì)繩和滑輪之間的摩擦，繩子的承重力足夠大）
請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：
（1）請(qǐng)你畫出保潔工人所受力的示意圖．
（2）拉力F做功的功率是多大？
（3）滑輪組的機(jī)械效率是多大？
（4）保潔工人最多可以拉起______的保潔器材．
（5）保潔工人在擦桌子的時(shí)候，不小心將水灑在桌子上，他拿出了一張信紙去擦，結(jié)果沒(méi)有擦干；他的同事拿出一張餐巾紙去擦，立刻將水擦干．
根據(jù)上述情景，請(qǐng)你和保潔工人一起提出一個(gè)物理探究課題，并完成如下探究報(bào)告．
探究課題：______
猜想假設(shè)：______
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：
主要器材：______
實(shí)驗(yàn)裝置或說(shuō)明（可畫圖說(shuō)明）：
實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)：
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)：
現(xiàn)象預(yù)測(cè)：
反思：
（6）在本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中你是如何采用物理學(xué)的研究方法解決有關(guān)問(wèn)題的？請(qǐng)你舉出一例說(shuō)明．______
（7）你認(rèn)為在本次實(shí)驗(yàn)中，能夠影響實(shí)驗(yàn)效果的主要因素是______．
（8）除了這一探究課題之外，你認(rèn)為還有什么可探究的內(nèi)容？請(qǐng)你寫出任意一條，并簡(jiǎn)要說(shuō)明如何進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，以及探究實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象．
課題：______
探究方案：
小明在學(xué)習(xí)了液體壓強(qiáng)后，知道液體壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)．他想能否用液體壓強(qiáng)計(jì)來(lái)比較兩種液體的密度大小呢？請(qǐng)你幫助小明將液體壓強(qiáng)計(jì)改造成可以用來(lái)比較液體密度的裝置．說(shuō)明你的改造過(guò)程和新儀器的使用方法．
減少環(huán)境污染 生命拒絕噪音
城市噪聲污染早已成為城市環(huán)境的一大公害．國(guó)外早就出現(xiàn)了“噪音病“一詞，世界衛(wèi)生組織最近進(jìn)行的全世界噪聲污染調(diào)查認(rèn)為，噪聲污染已經(jīng)成為影響人們身體健康和生活質(zhì)量的嚴(yán)重問(wèn)題．
在我們這座城市中，噪聲可謂無(wú)孔不入．近年來(lái)城市機(jī)動(dòng)車輛的劇增已成為城市的主要噪聲源．來(lái)自機(jī)動(dòng)車、飛機(jī)、火車等交通工具的噪聲是流動(dòng)的，干擾范圍大，而建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲污染雖然相對(duì)“靜止”，但噪聲的強(qiáng)度和持續(xù)性更加令人難以忍受．因?yàn)榻ㄖ�施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲一般在90分貝以上，最高達(dá)到130分貝．
與交通和建筑施工噪聲相比，來(lái)自于室內(nèi)的生活噪聲往往容易被忽略．家庭中的電視機(jī)、風(fēng)扇、電腦、洗衣機(jī)所產(chǎn)生的噪聲可達(dá)到50至70分貝，電冰箱為34至45分貝．
世界衛(wèi)生組織研究表明，當(dāng)室內(nèi)的持續(xù)噪音污染超過(guò)30分貝時(shí)，人的正常睡眠就會(huì)受到干擾，而持續(xù)生活在70分貝以上的噪音環(huán)境中，人的聽(tīng)力及身體健康都會(huì)受到影響．
噪聲對(duì)人體健康的危害是多方面的．容易受到關(guān)注的是對(duì)聽(tīng)力的損害，引起耳部不適，如耳鳴、耳痛和聽(tīng)力下降．若在80分貝以上的噪音環(huán)境中生活，造成耳聾者可達(dá)50%．
除此之外，噪聲還可損傷心血管、神經(jīng)系統(tǒng)等．長(zhǎng)期在噪聲中，特別是夜間噪音中生活的冠心病患者，心肌梗塞的發(fā)病率會(huì)增加．噪聲還可導(dǎo)致女性生理機(jī)能紊亂、月經(jīng)失調(diào)、流產(chǎn)率增加等．噪聲的心理效應(yīng)多反映在噪聲影響人的休息、睡眠和工作，從而使人感到煩躁、萎靡不振，影響工作效率．
對(duì)于正處于生長(zhǎng)發(fā)育階段的嬰幼兒來(lái)說(shuō)，噪聲危害尤其明顯．經(jīng)常處在嘈雜環(huán)境中的嬰兒不僅聽(tīng)力受到損傷，智力發(fā)展也會(huì)受到影響．
請(qǐng)你仔細(xì)閱讀上面的文章，并回答下列問(wèn)題：
（9）從環(huán)保意義上講______叫做噪聲．
（10）家庭中有噪聲嗎？請(qǐng)你舉出來(lái)源于室內(nèi)的生活噪聲2例．
（11）麗麗家有一臺(tái)電冰箱，當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)行工作時(shí)會(huì)發(fā)出非常大的聲音．到了晚上，這個(gè)聲音會(huì)更加的明顯．冰箱發(fā)出來(lái)的這種聲音對(duì)麗麗會(huì)產(chǎn)生什么樣的危害？如何能盡可能的減小這種危害，說(shuō)出你的方法和理由．
（12）麗麗發(fā)現(xiàn)每次下雪后，周圍環(huán)境會(huì)變得非常的安靜．通過(guò)查閱相關(guān)的資料，她知道由于剛下的雪非常的松軟，聲音“鉆”進(jìn)雪里后經(jīng)過(guò)多次反射，就可以將能量消耗，“鉆”出雪的聲音就會(huì)變得非常的小．請(qǐng)你根據(jù)麗麗的發(fā)現(xiàn)，提出一個(gè)有效治理城市噪聲的方案．并且利用身邊常見(jiàn)的用品來(lái)驗(yàn)證這種方案的可行性．

Answer 1

【答案】分析：（1）對(duì)保潔工人受力分析即可得出受到的力，然后根據(jù)力的三要素畫出受力的示意圖；
（2）由圖可知繩子的有效股數(shù)為2，根據(jù)s=nh求出繩端移動(dòng)的距離，再根據(jù)W=Fs求出拉力做的功即為總功，根據(jù)P=即可求出拉力F做功的功率；
（3）根據(jù)W=Gh=mgh求出有用功，利用效率公式求出滑輪組的機(jī)械效率；
（4）不計(jì)繩和滑輪之間的摩擦?xí)r，根據(jù)F=（G_物+G_動(dòng)）求出保潔工人最多可以拉起保潔器材的重力；
（5）根據(jù)信紙沒(méi)有擦干、餐巾紙立刻將水擦干可知，不同種類的紙吸水的能力不同，據(jù)此提出問(wèn)題和進(jìn)行猜想；探究時(shí)可以采用不同種類、相同質(zhì)量的紙，放入裝有相同質(zhì)量水的燒杯中讓他們吸足水，再用托盤天平測(cè)出燒杯和剩余水的質(zhì)量，進(jìn)一步比較即可得出探究結(jié)果；
（6）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意控制變量不同重力紙的質(zhì)量相等、燒杯相同和所裝水的質(zhì)量相等；
（7）從實(shí)驗(yàn)的過(guò)程分析影響實(shí)驗(yàn)效果的因素，如紙吸水程度沒(méi)有控制好，燒杯的規(guī)格有差別，燒杯中所裝的水是否足夠等；
（8）紙吸水的能力還可能與水的溫度有關(guān)，可以控制其他不變，只改變水的溫度進(jìn)行探究；
液體壓強(qiáng)與液體的密度和所處的深度有關(guān)，為了便于控制液體的深度相同，可以通過(guò)探頭連接桿上固定一把刻度尺來(lái)改進(jìn)液體壓強(qiáng)計(jì)，然后放入不同液體、同一深度，觀察U型管內(nèi)液面高度差即可；
（9）噪聲是發(fā)聲體做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音，從環(huán)保意義上講凡是影響人們生活、學(xué)習(xí)、休息的聲音，都是噪聲．
（10）結(jié)合自己的生活體驗(yàn)，即可得出答案；
（11）從減弱噪聲的三種途徑上考慮，看哪一種比較合理可行；
（12）根據(jù)材料中的“聲音“鉆”進(jìn)雪里后經(jīng)過(guò)多次反射，就可以將能量消耗，“鉆”出雪的聲音就會(huì)變得非常的小”可設(shè)計(jì)出方案．
解答：解：（1）對(duì)保潔工人受力分析可知，受自身豎直向下的重力和豎直向上繩子的拉力、地面施加的支持力，故答案如下圖所示：

（2）繩端移動(dòng)的距離s=nh=2h，
拉力做的總功：
W_總=Fs=F2h，
拉力F做功的功率：
P===；
答：拉力F做功的功率是．
（3）有用功：W_有=Gh=m₂gh，
滑輪組的機(jī)械效率：
η===；
答：滑輪組的機(jī)械效率為．
（4）不計(jì)繩和滑輪之間的摩擦?xí)r，則
F=（G_物+G_吊籃+G_動(dòng)），
解得：
G_物=2F-m₁g-m₃g；
故答案為：G_物=2F-m₁g-m₃g．
（5）課題：紙的吸水能力與紙的種類的關(guān)系
猜想：紙的吸水能力與紙的種類有關(guān)
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：質(zhì)量相同的餐巾紙、本子紙和牛皮紙
主要器材：三個(gè)相同的燒杯內(nèi)盛入相同的水，天平
實(shí)驗(yàn)步驟：
①將餐巾紙、本子紙和牛皮紙分別放入盛水的燒杯中至吸足水，
②用天平分別測(cè)出燒杯和剩余水的質(zhì)量m₁、m₂、m₃，
表格：

紙的種類	餐巾紙	本子紙	牛皮紙
燒杯和剩余水的質(zhì)量

預(yù)測(cè)：若m₁≠m₂≠m₃，則說(shuō)明紙的吸水能力與紙的種類有關(guān)；若m₁=m₂=m₃，則說(shuō)明紙的吸水能力與紙的種類無(wú)關(guān)．
（6）實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)控制紙的質(zhì)量相同，然后讓不同種類的紙吸收足夠的水，取出后，在比較剩余部分水和燒杯的總質(zhì)量．
（7）如：餐巾紙、本子紙、牛皮紙吸水程度沒(méi)有控制好
（8）課題：紙的吸水能力與水溫的關(guān)系
方案：取三塊相同質(zhì)量的餐巾紙，分別放入30℃、60℃、90℃的水中吸透，用天平分別測(cè)出吸收的水的質(zhì)量m₁、m₂、m₃．分析現(xiàn)象，得出結(jié)論．
改造：將壓強(qiáng)計(jì)的探頭連接桿上固定一把刻度尺（或直接刻上一刻度即可）   
使用：將壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入不同液體的同一深度，觀察U型管內(nèi)液面高度差．液面高度差越大，表明液體密度越大．
物理與社會(huì)、生活題 
（9）凡是影響人們生活、學(xué)習(xí)、休息的聲音．
（10）家庭中有噪聲，如：過(guò)大的音響聲音，拖動(dòng)桌椅發(fā)出的聲響．
（11）冰箱發(fā)出來(lái)的這種聲音影響麗麗的休息和睡眠．盡管減弱噪聲有三種途徑，但是關(guān)閉冰箱不太合適，經(jīng)常帶上耳罩也不太舒服，所以可以將廚房門關(guān)上，可減弱噪聲危害．  
（12）由“聲音“鉆”進(jìn)雪里后經(jīng)過(guò)多次反射，就可以將能量消耗，“鉆”出雪的聲音就會(huì)變得非常的小”．可以將臨街墻面做得粗糙一些，從而可以減弱噪聲．
驗(yàn)證這種方案的可行性：用木板和泡沫塑料做成相同的盒子，將一小收音機(jī)分別放入其中，在盒口收聽(tīng)聲音的大小．
點(diǎn)評(píng)：本題綜合性強(qiáng)，難度較大，涉及到了功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告、壓強(qiáng)計(jì)的改造和正確的使用、噪聲的定義和防止等，關(guān)鍵是會(huì)根據(jù)控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．