Question

8．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，在與外界沒(méi)有熱傳遞的條件下，物體內(nèi)能的增加量與外界對(duì)物體做功多少相等．未來(lái)驗(yàn)證此規(guī)律，某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，在容器里裝一定質(zhì)量的水，中間裝上帶有葉片的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上繞上繩子，繩子另一端通過(guò)滑輪與一重物相連，當(dāng)重物下降時(shí)，繩子拉動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，使容器里的水溫度升高，結(jié)合結(jié)合水的比熱計(jì)算出水中增加的內(nèi)能．以此驗(yàn)證水的內(nèi)能增加量與重物的重力做功多少是否相等．
（1）為了完成此實(shí)驗(yàn)，除已提供質(zhì)量的電子天平外，還需要的測(cè)量工具有刻度尺、溫度計(jì)．
（2）興趣小組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水內(nèi)能的增加量小于重物做功的大小，請(qǐng)寫(xiě)出造成這種現(xiàn)象的一種原因滑輪存在摩擦．
（3）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，獲得那如表數(shù)據(jù)，規(guī)律得到驗(yàn)證．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	重物質(zhì)量（千克）	下降高度（米）	升高溫度（℃）
1	20	5	0.5
2	20	10	1.0
3	20	15	1.5
4	10	10	0.5
5	30	10	1.5
6	40	10	2.0

若使容器內(nèi)相同質(zhì)量水的溫度升高2.5℃，則25千克的重物需下降20米．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)需要測(cè)量重物下降的高度、水升高的溫度；
（2）實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中存在摩擦；
（3）根據(jù)表格中的每千克的重物升高1℃時(shí)下降的高度分析．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)需要用刻度尺測(cè)量重物下降的高度、用溫度計(jì)水升高的溫度；
（2）在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，由于滑輪存在摩擦、液體會(huì)散熱等情況，使得水內(nèi)能的增加量小于重物做功的大小；
（3）由1次實(shí)驗(yàn)可知：20kg的重物下降10m，升高的溫度為1℃，則每kg的重物下降1m，升高的溫度為$\frac{1℃}{20kg×10m}$；
使容器內(nèi)相同質(zhì)量水的溫度升高2.5℃，則需要的高度為：h=$\frac{2.5℃}{\frac{1℃}{\frac{20kg×10m}{25kg}}}$=20m．
故答案為：（1）刻度尺、溫度計(jì)；（2）滑輪存在摩擦；（3）20．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)工具的選擇、能量的轉(zhuǎn)化及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，有一定的難度．