Question

【题目】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。焦耳通过测量所挂重物的重力和重物下落的距离，计算出重物的重力做的功，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，水的比热容，记为c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_____。

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），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W、Q两者的比值关系。

(3)用方案中测得的数据得到的W、Q两者比值的关系式是_____。（用相关的符号表达）

Answer 1

【答案】研究摩擦做功和产生热量的关系 高度

【解析】

(1)[1]根据题意知道，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)[2]根据题意知道，要粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系，由具体方案知道，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；将保温杯慢慢上、下翻转多次（n次），计算出水的重力所做的功是：

W=Gh=nmg（h杯 -h水），

(3)[3]根据实验方案知道，水吸收的热量是：

，

重力所做的功为：

W=Gh=nmg（h杯 -h水）

所以，W、Q两者比值的关系式是：