Question

19．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(guān)系？焦耳等科學(xué)家運(yùn)用多種方法、不同實(shí)驗(yàn)，測(cè)出做功（W）和做功產(chǎn)生的熱（Q）兩者之間的比值關(guān)系．其中最經(jīng)典的是1847年焦耳設(shè)計(jì)的槳葉輪實(shí)驗(yàn)：如圖甲，在一個(gè)裝滿(mǎn)水的絕熱桶里放入銅制的翼輪，多次用下落的重物帶動(dòng)翼輪上的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片與水摩擦，產(chǎn)生的熱使水的溫度升高．焦耳通過(guò)測(cè)量所掛重物的重力（質(zhì)量）和重物下落的距離，計(jì)算出重物做的功，即翼輪克服水的摩擦所做的功（W ）；測(cè)量絕熱桶中水升高的溫度，從而計(jì)算出水吸收的熱（Q ）．

（1）焦耳做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關(guān)系．
（2）小柯利用刻度尺、溫度計(jì)、天平、雙層真空平底圓柱體保溫杯、水等器材，粗略測(cè)量做功和做功產(chǎn)生的熱之間的比值關(guān)系．具體方案是：
①用刻度尺測(cè)量空保溫杯內(nèi)部高度，記為h_杯．
②用天平稱(chēng)量一定質(zhì)量的水，記為m_水，用溫度計(jì)測(cè)出水的溫度，記為t₁．
③將水倒入保溫杯中，測(cè)量杯中水的高度，記為h_水．計(jì)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(jì)（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(zhuǎn)多次（n次）（填寫(xiě)操作），計(jì)算出水的重力所做的功（W）．
⑥測(cè)出杯中水的溫度，記為t₂，計(jì)算出水吸收的熱（Q）．
⑦根據(jù)⑤、⑥數(shù)據(jù)，得出兩者的比值關(guān)系．

Answer 1

分析 根據(jù)W=Gh要計(jì)算出重物做的功，需要測(cè)量G與h．
（1）由題意解答即可；
（2）將保溫杯慢慢上下翻轉(zhuǎn)多次（n次），根據(jù)W=Gh算出水的重力所做的功，再算出與水吸收的熱（Q）之比．

解答 解：根據(jù)W=Gh知要計(jì)算出重物做的功，需要測(cè)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(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關(guān)系；
（2）要粗略測(cè)量做功和做功產(chǎn)生的熱之間的比值關(guān)系，具體方案是：
①用刻度尺測(cè)量空保溫杯內(nèi)部高度，記為h_杯．
②用天平稱(chēng)量一定質(zhì)量的水，記為m_水，用溫度計(jì)測(cè)出水的溫度，記為t₁．
③將水倒入保溫杯中，測(cè)量杯中水的高度，記為h_水．計(jì)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(jì)（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(zhuǎn)多次（n次），根據(jù)W=Gh=nm_水g（h_杯-h_水），算出水的重力所做的功W．
⑥測(cè)出杯中水的溫度，記為t₂，計(jì)算出水吸收的熱（Q）．
⑦根據(jù)⑤、⑥數(shù)據(jù)，得出兩者的比值關(guān)系．
故答案為：所掛重物的重力； （1）研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關(guān)系；（2）將保溫杯慢慢上下翻轉(zhuǎn)多次（n次）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了“研究摩擦做功和產(chǎn)生熱量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)步驟等知識(shí)，難度不是很大．