Question

【题目】大家都知道：“摩擦生热”。那摩擦做功与生热之间存在怎样的关系？

焦耳等科学家运用多种方法、不同实验，测出做功(W)和做功产生的热(Q)两者之间的比值关系。其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验：如图甲，在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮，多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动，转动的叶片与水摩擦，产生的热使水的温度升高。焦耳通过测量_______________和重物下落的距离，计算出重物做的功，即翼轮克服水的摩擦所做的功(W )；测量绝热桶中水升高的温度，从而计算出水吸收的热(Q )。

(1) 焦耳做这个实验的目的是_______________________________________________________。

(2)小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材，粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系。具体方案是：

①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为h杯。

②用天平称量一定质量的水，记为m水，用温度计测出水的温度，记为t1。

③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为h水。计算出h杯－h水，这也就是杯中水下落的高度。

④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计(连接处密闭绝热)，盖紧保温杯，如图乙。

⑤_______________________________________(填写操作)，计算出水的重力所做的功(W)。

⑥测出杯中水的温度，记为t2，计算出水吸收的热(Q)。

⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系。

Answer 1

【答案】所挂重物的重力(质量) (1) 研究摩擦做功和产生热量的关系 (2)将保温杯慢慢上下翻转多次(n次)

【解析】

试题分析：根据W=Gh知要计算出重物做的功，需要测量所挂物体的重力G和重物下落的距离h；（1）由题意知焦耳做这个实验的目的是研究摩擦做功和产生热量的关系；（2）要粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系，具体方案是：①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为h杯；②用天平称量一定质量的水，记 为m水，用温度计测出水的温度，记为t1；③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为h水；计算出h杯﹣h水，这也就是杯中水下落的高度．④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计（连接处密闭绝热），盖紧保温杯，如图乙；⑤将保温杯慢慢上下翻转多次（n次），根据W=Gh=nm水g（h杯﹣h水），算出水的重力所做的功W．⑥测出杯中水的温度，记为t2，计算出水吸收的热（Q）；⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系。