Question

12．风车是利用风力做功的装置．小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示．
（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对回形针做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、刻度尺和秒表；
（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止．若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率P=$\frac{mgh}{t}$（表达式中的物理量均用符号表示）；
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏小；风车做功过程中，回形针获得了动能和重力势能．

Answer 1

分析 （1）由图可知，回形针随风车的转动会上升，测量细线对回形针做功的功率即可测出风车做功的功率；
（2）细线对回形针做的功W=Gh=mgh，功率P=$\frac{W}{t}$，据此确定实验需要的器材；
（3）根据做功工作和功率公式得出细线对回形针做功的功率即为风车做功功率的表达式；
（4）线本身有质量，对回形针做功的同时要对线做功，据此分析测量值和真实值之间的关系；物体由于被举高而具有的能是重力势能．

解答 解：（1）由实验装置可知，通过测量细线对回形针做功的功率即可粗略测定风车在一定风速下做功的功率；
（2）由W=Gh=mgh可知，要测细线对回形针做的功需要天平测出回形针的总质量m和刻度尺测出回形针上升的高度h，
由P=$\frac{W}{t}$可得，要测出细线对回形针做功的功率需要秒表测出所用的时间t；
（3）风车做功的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$=$\frac{mgh}{t}$；
（4）线本身有质量，对回形针做功的同时要对线做功，选用较粗重的线做实验时对线做的功大于对选用较细做的功，测得风车的功率值偏小；
风车做功过程中，回形针获得了动能和被举高获得的重力势能．
故答案为：
（1）回形针；
（2）刻度尺；秒表；
（3）$\frac{mgh}{t}$；
（4）小；重力势．

点评 本题考查了功率的测量实验，明白所给装置的作用和本实验的测量原理是关键．