(2013?道外區(qū)三模)如圖所示,這是一個(gè)著名物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)偉大定律的實(shí)驗(yàn)裝置!裝置中的兩個(gè)配重的重力不等,釋放后大配重下降,小配重上升;通過(guò)反復(fù)對(duì)調(diào)左右兩個(gè)配重,會(huì)使動(dòng)葉輪不停地轉(zhuǎn)動(dòng),從而導(dǎo)致熱量計(jì)中水的溫度上升,從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化.實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家某次測(cè)得了的數(shù)據(jù)如下:
小配重重力G
小=100N,大配重重力G
大=520N,每升降一次配重各自移動(dòng)的距離h=1m,熱量計(jì)中水的質(zhì)量m=500g,
升降次數(shù)與水溫變化的關(guān)系:
升降次數(shù) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
溫度變化/℃ |
0.2 |
0.39 |
0.59 |
0.78 |
0.98 |
1.18 |
(1)請(qǐng)計(jì)算配重升降一次對(duì)動(dòng)葉輪做功是多少?
(2)通過(guò)分析數(shù)據(jù),科學(xué)家得出了結(jié)論:在上述現(xiàn)象中能量是守恒的!請(qǐng)你幫他補(bǔ)出計(jì)算和判斷過(guò)程(分析第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即可):
(3)本實(shí)驗(yàn)中的誤差主要來(lái)源于是什么?知道嗎:那個(gè)著名物理學(xué)家叫焦耳!那個(gè)偉大的定律叫能量守恒定律!剛才你所經(jīng)歷的正是這個(gè)偉大工作的一個(gè)縮影.對(duì)此用一句話談?wù)勀愕母惺埽?/div>
分析:(1)已知大配重下降,小配重上升,合力為420N,根據(jù)W=Gh求得配重升降一次對(duì)動(dòng)葉輪做功;
(2)利用W=Gh計(jì)算消耗的機(jī)械能,Q=cm△t來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能.
(3)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能,包括水的內(nèi)能和摩擦生熱產(chǎn)生的內(nèi)能.
解答:解:(1)小配重重力G小=100N,大配重重量G大=520N,合力為420N,
每升降一次配重各自移動(dòng)的距離h=1m,即繩子一端移動(dòng)的距離是1m.
∴對(duì)葉對(duì)水做的功為:
W=G?h=420N×1m=420J;
(2)由表格知,升降一次水溫升高0.2℃,
∴水吸收的熱量是:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.5kg×0.2℃=420J;
∵Q=W,
∴能量是守恒的.
(3)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能,包括水的內(nèi)能和摩擦生熱產(chǎn)生的內(nèi)能.克服摩擦做功消耗一部分能量;實(shí)驗(yàn)結(jié)論是建立在大量的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上.
談感受合理即可,例如:真理往往是不斷探索,反復(fù)試驗(yàn)得出的;對(duì)待科學(xué)要做到一絲不茍的精神等.
答:(1)配重升降一次對(duì)動(dòng)葉輪做功是420J;
(2)見(jiàn)解答部分;
(3)本實(shí)驗(yàn)中的誤差主要來(lái)源于克服摩擦做功消耗一部分能量;實(shí)驗(yàn)結(jié)論是建立在大量的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上.
點(diǎn)評(píng):本題考查能量轉(zhuǎn)化和熱量的計(jì)算的有關(guān)問(wèn)題,關(guān)鍵知道能量是守恒的.能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,能的總量是不變的.