Question

【題目】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。焦耳通過測量所掛重物的重力和重物下落的距離，計算出重物的重力做的功，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，水的比熱容，記為c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_____。

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），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W、Q兩者的比值關系。

(3)用方案中測得的數據得到的W、Q兩者比值的關系式是_____。（用相關的符號表達）

Answer 1

【答案】研究摩擦做功和產生熱量的關系 高度

【解析】

(1)[1]根據題意知道，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)[2]根據題意知道，要粗略測量做功和做功產生的熱之間的比值關系，由具體方案知道，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；將保溫杯慢慢上、下翻轉多次（n次），計算出水的重力所做的功是：

W=Gh=nmg（h杯 -h水），

(3)[3]根據實驗方案知道，水吸收的熱量是：

，

重力所做的功為：

W=Gh=nmg（h杯 -h水）

所以，W、Q兩者比值的關系式是：