Question

3．風車是利用風力做功的裝置，小明制作了一架小風車，他想粗略測定風車在一定風速下做功的功率，實驗裝置如圖所示．
（1）觀察實驗裝置，小明是通過測量細線對回形針　做功的功率來測定風車做功的功率；
（2）除了圖中的實驗器材，還必需的測量工具有：天平、刻度尺　和秒表；
（3）實驗時，逐漸增加掛在細線下的回形針數(shù)量，直到細線恰好緩慢勻速提升回形針為止．若測得回形針勻速上升的高度h、所用的時間t、回形針的總質量m，則風車做功的功率P=$\frac{mgh}{t}$　（表達式中的物理量均用符號表示）；
（4）實驗過程中，風車轉軸處總會有摩擦，摩擦較小與摩擦較大相比，摩擦較小時測得風車的功率值會大于（選填“大于”、“小于”或“等于”）摩擦較大時的功率值．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，回形針隨風車的轉動會上升，測量細線對回形針做功的功率即可測出風車做功的功率；
（2）細線對回形針做的功W=Gh=mgh，功率P=$\frac{W}{t}$，據(jù)此確定實驗需要的器材；
（3）根據(jù)做功工作和功率公式得出細線對回形針做功的功率即為風車做功功率的表達式；
（4）根據(jù)能量守恒定律回答．

解答 解：（1）由實驗裝置可知，通過測量細線對回形針做功的功率即可粗略測定風車在一定風速下做功的功率；
（2）由W=Gh=mgh可知，要測細線對回形針做的功需要天平測出回形針的總質量m和刻度尺測出回形針上升的高度h，由P=$\frac{W}{t}$可得，要測出細線對回形針做功的功率需要秒表測出所用的時間t；
（3）測得回形針勻速上升的高度h、所用的時間t、回形針的總質量m，則風車做功的功率風車做功的功率P=$\frac{W}{t}=\frac{Gh}{t}$=$\frac{mgh}{t}$；
（4）摩擦較小與摩擦較大相比，克服風車轉軸處摩擦消耗的能量小，而總能量不變，所以測得風車的功率值會大于摩擦較大時的功率值．
故答案為：（1）回形針；
（2）刻度尺；秒表；
（3）$\frac{mgh}{t}$；
（4）大于．

點評 本題考查了功率的測量、和對實驗誤差的分析及轉換法的應用，明白所給裝置的作用和本實驗的測量原理是關鍵．