Question

一保洁工人，要清洗一高楼的外墙，他使用了如图所示的装置进行升降，已知吊篮的质量为m₁，保洁器材的质量为m₂，动滑轮的质量为m₃，人对绳的拉力为F，吊篮在拉力的作用下1min匀速上升了h．（不计绳和滑轮之间的摩擦，绳子的承重力足够大）
请你回答下列问题：
（1）请你画出保洁工人所受力的示意图．
（2）拉力F做功的功率是多大？
（3）滑轮组的机械效率是多大？
（4）保洁工人最多可以拉起______的保洁器材．
（5）保洁工人在擦桌子的时候，不小心将水洒在桌子上，他拿出了一张信纸去擦，结果没有擦干；他的同事拿出一张餐巾纸去擦，立刻将水擦干．
根据上述情景，请你和保洁工人一起提出一个物理探究课题，并完成如下探究报告．
探究课题：______
猜想假设：______
设计实验：
主要器材：______
实验装置或说明（可画图说明）：
实验步骤设计：
进行实验：实验表格设计：
现象预测：
反思：
（6）在本次实验设计中你是如何采用物理学的研究方法解决有关问题的？请你举出一例说明．______
（7）你认为在本次实验中，能够影响实验效果的主要因素是______．
（8）除了这一探究课题之外，你认为还有什么可探究的内容？请你写出任意一条，并简要说明如何进行探究实验，以及探究实验中可能会出现的现象．
课题：______
探究方案：
小明在学习了液体压强后，知道液体压强与液体的密度有关．他想能否用液体压强计来比较两种液体的密度大小呢？请你帮助小明将液体压强计改造成可以用来比较液体密度的装置．说明你的改造过程和新仪器的使用方法．
减少环境污染 生命拒绝噪音
城市噪声污染早已成为城市环境的一大公害．国外早就出现了“噪音病“一词，世界卫生组织最近进行的全世界噪声污染调查认为，噪声污染已经成为影响人们身体健康和生活质量的严重问题．
在我们这座城市中，噪声可谓无孔不入．近年来城市机动车辆的剧增已成为城市的主要噪声源．来自机动车、飞机、火车等交通工具的噪声是流动的，干扰范围大，而建筑施工现场的噪声污染虽然相对“静止”，但噪声的强度和持续性更加令人难以忍受．因为建筑施工现场的噪声一般在90分贝以上，最高达到130分贝．
与交通和建筑施工噪声相比，来自于室内的生活噪声往往容易被忽略．家庭中的电视机、风扇、电脑、洗衣机所产生的噪声可达到50至70分贝，电冰箱为34至45分贝．
世界卫生组织研究表明，当室内的持续噪音污染超过30分贝时，人的正常睡眠就会受到干扰，而持续生活在70分贝以上的噪音环境中，人的听力及身体健康都会受到影响．
噪声对人体健康的危害是多方面的．容易受到关注的是对听力的损害，引起耳部不适，如耳鸣、耳痛和听力下降．若在80分贝以上的噪音环境中生活，造成耳聋者可达50%．
除此之外，噪声还可损伤心血管、神经系统等．长期在噪声中，特别是夜间噪音中生活的冠心病患者，心肌梗塞的发病率会增加．噪声还可导致女性生理机能紊乱、月经失调、流产率增加等．噪声的心理效应多反映在噪声影响人的休息、睡眠和工作，从而使人感到烦躁、萎靡不振，影响工作效率．
对于正处于生长发育阶段的婴幼儿来说，噪声危害尤其明显．经常处在嘈杂环境中的婴儿不仅听力受到损伤，智力发展也会受到影响．
请你仔细阅读上面的文章，并回答下列问题：
（9）从环保意义上讲______叫做噪声．
（10）家庭中有噪声吗？请你举出来源于室内的生活噪声2例．
（11）丽丽家有一台电冰箱，当压缩机进行工作时会发出非常大的声音．到了晚上，这个声音会更加的明显．冰箱发出来的这种声音对丽丽会产生什么样的危害？如何能尽可能的减小这种危害，说出你的方法和理由．
（12）丽丽发现每次下雪后，周围环境会变得非常的安静．通过查阅相关的资料，她知道由于刚下的雪非常的松软，声音“钻”进雪里后经过多次反射，就可以将能量消耗，“钻”出雪的声音就会变得非常的小．请你根据丽丽的发现，提出一个有效治理城市噪声的方案．并且利用身边常见的用品来验证这种方案的可行性．

Answer 1

解：（1）对保洁工人受力分析可知，受自身竖直向下的重力和竖直向上绳子的拉力、地面施加的支持力，故答案如下图所示：

（2）绳端移动的距离s=nh=2h，
拉力做的总功：
W_总=Fs=F2h，
拉力F做功的功率：
P===；
答：拉力F做功的功率是．
（3）有用功：W_有=Gh=m₂gh，
滑轮组的机械效率：
η===；
答：滑轮组的机械效率为．
（4）不计绳和滑轮之间的摩擦时，则
F=（G_物+G_吊篮+G_动），
解得：
G_物=2F-m₁g-m₃g；
故答案为：G_物=2F-m₁g-m₃g．
（5）课题：纸的吸水能力与纸的种类的关系
猜想：纸的吸水能力与纸的种类有关
设计实验：质量相同的餐巾纸、本子纸和牛皮纸
主要器材：三个相同的烧杯内盛入相同的水，天平
实验步骤：
①将餐巾纸、本子纸和牛皮纸分别放入盛水的烧杯中至吸足水，
②用天平分别测出烧杯和剩余水的质量m₁、m₂、m₃，
表格：

纸的种类	餐巾纸	本子纸	牛皮纸
烧杯和剩余水的质量

预测：若m₁≠m₂≠m₃，则说明纸的吸水能力与纸的种类有关；若m₁=m₂=m₃，则说明纸的吸水能力与纸的种类无关．
（6）实验中，应控制纸的质量相同，然后让不同种类的纸吸收足够的水，取出后，在比较剩余部分水和烧杯的总质量．
（7）如：餐巾纸、本子纸、牛皮纸吸水程度没有控制好
（8）课题：纸的吸水能力与水温的关系
方案：取三块相同质量的餐巾纸，分别放入30℃、60℃、90℃的水中吸透，用天平分别测出吸收的水的质量m₁、m₂、m₃．分析现象，得出结论．
改造：将压强计的探头连接杆上固定一把刻度尺（或直接刻上一刻度即可）
使用：将压强计的探头放入不同液体的同一深度，观察U型管内液面高度差．液面高度差越大，表明液体密度越大．
物理与社会、生活题
（9）凡是影响人们生活、学习、休息的声音．
（10）家庭中有噪声，如：过大的音响声音，拖动桌椅发出的声响．
（11）冰箱发出来的这种声音影响丽丽的休息和睡眠．尽管减弱噪声有三种途径，但是关闭冰箱不太合适，经常带上耳罩也不太舒服，所以可以将厨房门关上，可减弱噪声危害．
（12）由“声音“钻”进雪里后经过多次反射，就可以将能量消耗，“钻”出雪的声音就会变得非常的小”．可以将临街墙面做得粗糙一些，从而可以减弱噪声．
验证这种方案的可行性：用木板和泡沫塑料做成相同的盒子，将一小收音机分别放入其中，在盒口收听声音的大小．
分析：（1）对保洁工人受力分析即可得出受到的力，然后根据力的三要素画出受力的示意图；
（2）由图可知绳子的有效股数为2，根据s=nh求出绳端移动的距离，再根据W=Fs求出拉力做的功即为总功，根据P=即可求出拉力F做功的功率；
（3）根据W=Gh=mgh求出有用功，利用效率公式求出滑轮组的机械效率；
（4）不计绳和滑轮之间的摩擦时，根据F=（G_物+G_动）求出保洁工人最多可以拉起保洁器材的重力；
（5）根据信纸没有擦干、餐巾纸立刻将水擦干可知，不同种类的纸吸水的能力不同，据此提出问题和进行猜想；探究时可以采用不同种类、相同质量的纸，放入装有相同质量水的烧杯中让他们吸足水，再用托盘天平测出烧杯和剩余水的质量，进一步比较即可得出探究结果；
（6）在实验过程中要注意控制变量不同重力纸的质量相等、烧杯相同和所装水的质量相等；
（7）从实验的过程分析影响实验效果的因素，如纸吸水程度没有控制好，烧杯的规格有差别，烧杯中所装的水是否足够等；
（8）纸吸水的能力还可能与水的温度有关，可以控制其他不变，只改变水的温度进行探究；
液体压强与液体的密度和所处的深度有关，为了便于控制液体的深度相同，可以通过探头连接杆上固定一把刻度尺来改进液体压强计，然后放入不同液体、同一深度，观察U型管内液面高度差即可；
（9）噪声是发声体做无规则运动时发出的声音，从环保意义上讲凡是影响人们生活、学习、休息的声音，都是噪声．
（10）结合自己的生活体验，即可得出答案；
（11）从减弱噪声的三种途径上考虑，看哪一种比较合理可行；
（12）根据材料中的“声音“钻”进雪里后经过多次反射，就可以将能量消耗，“钻”出雪的声音就会变得非常的小”可设计出方案．
点评：本题综合性强，难度较大，涉及到了功、功率、机械效率的计算、完成实验报告、压强计的改造和正确的使用、噪声的定义和防止等，关键是会根据控制变量法设计实验和进行实验．