(2013?道外區(qū)三模)如圖所示,這是一個著名物理學家發(fā)現(xiàn)一個偉大定律的實驗裝置!裝置中的兩個配重的重力不等,釋放后大配重下降,小配重上升;通過反復(fù)對調(diào)左右兩個配重,會使動葉輪不停地轉(zhuǎn)動,從而導(dǎo)致熱量計中水的溫度上升,從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化.實驗中科學家某次測得了的數(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的距離h=1m,熱量計中水的質(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)請計算配重升降一次對動葉輪做功是多少?
(2)通過分析數(shù)據(jù),科學家得出了結(jié)論:在上述現(xiàn)象中能量是守恒的!請你幫他補出計算和判斷過程(分析第一次實驗數(shù)據(jù)即可):
(3)本實驗中的誤差主要來源于是什么?知道嗎:那個著名物理學家叫焦耳!那個偉大的定律叫能量守恒定律!剛才你所經(jīng)歷的正是這個偉大工作的一個縮影.對此用一句話談?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動葉輪做功;
(2)利用W=Gh計算消耗的機械能,Q=cm△t來計算轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能.
(3)機械能轉(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的距離h=1m,即繩子一端移動的距離是1m.
∴對葉對水做的功為:
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;實驗結(jié)論是建立在大量的實驗的基礎(chǔ)上.
談感受合理即可,例如:真理往往是不斷探索,反復(fù)試驗得出的;對待科學要做到一絲不茍的精神等.
答:(1)配重升降一次對動葉輪做功是420J;
(2)見解答部分;
(3)本實驗中的誤差主要來源于克服摩擦做功消耗一部分能量;實驗結(jié)論是建立在大量的實驗的基礎(chǔ)上.
點評:本題考查能量轉(zhuǎn)化和熱量的計算的有關(guān)問題,關(guān)鍵知道能量是守恒的.能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中,能的總量是不變的.