Question

一保潔工人，要清洗一高樓的外墻，他使用了如圖所示的裝置進行升降，已知吊籃的質量為m₁，保潔器材的質量為m₂，動滑輪的質量為m₃，人對繩的拉力為F，吊籃在拉力的作用下1min勻速上升了h．（不計繩和滑輪之間的摩擦，繩子的承重力足夠大）
請你回答下列問題：
（1）請你畫出保潔工人所受力的示意圖．
（2）拉力F做功的功率是多大？
（3）滑輪組的機械效率是多大？
（4）保潔工人最多可以拉起______的保潔器材．
（5）保潔工人在擦桌子的時候，不小心將水灑在桌子上，他拿出了一張信紙去擦，結果沒有擦干；他的同事拿出一張餐巾紙去擦，立刻將水擦干．
根據上述情景，請你和保潔工人一起提出一個物理探究課題，并完成如下探究報告．
探究課題：______
猜想假設：______
設計實驗：
主要器材：______
實驗裝置或說明（可畫圖說明）：
實驗步驟設計：
進行實驗：實驗表格設計：
現象預測：
反思：
（6）在本次實驗設計中你是如何采用物理學的研究方法解決有關問題的？請你舉出一例說明．______
（7）你認為在本次實驗中，能夠影響實驗效果的主要因素是______．
（8）除了這一探究課題之外，你認為還有什么可探究的內容？請你寫出任意一條，并簡要說明如何進行探究實驗，以及探究實驗中可能會出現的現象．
課題：______
探究方案：
小明在學習了液體壓強后，知道液體壓強與液體的密度有關．他想能否用液體壓強計來比較兩種液體的密度大小呢？請你幫助小明將液體壓強計改造成可以用來比較液體密度的裝置．說明你的改造過程和新儀器的使用方法．
減少環境污染 生命拒絕噪音
城市噪聲污染早已成為城市環境的一大公害．國外早就出現了“噪音病“一詞，世界衛生組織最近進行的全世界噪聲污染調查認為，噪聲污染已經成為影響人們身體健康和生活質量的嚴重問題．
在我們這座城市中，噪聲可謂無孔不入．近年來城市機動車輛的劇增已成為城市的主要噪聲源．來自機動車、飛機、火車等交通工具的噪聲是流動的，干擾范圍大，而建筑施工現場的噪聲污染雖然相對“靜止”，但噪聲的強度和持續性更加令人難以忍受．因為建筑施工現場的噪聲一般在90分貝以上，最高達到130分貝．
與交通和建筑施工噪聲相比，來自于室內的生活噪聲往往容易被忽略．家庭中的電視機、風扇、電腦、洗衣機所產生的噪聲可達到50至70分貝，電冰箱為34至45分貝．
世界衛生組織研究表明，當室內的持續噪音污染超過30分貝時，人的正常睡眠就會受到干擾，而持續生活在70分貝以上的噪音環境中，人的聽力及身體健康都會受到影響．
噪聲對人體健康的危害是多方面的．容易受到關注的是對聽力的損害，引起耳部不適，如耳鳴、耳痛和聽力下降．若在80分貝以上的噪音環境中生活，造成耳聾者可達50%．
除此之外，噪聲還可損傷心血管、神經系統等．長期在噪聲中，特別是夜間噪音中生活的冠心病患者，心肌梗塞的發病率會增加．噪聲還可導致女性生理機能紊亂、月經失調、流產率增加等．噪聲的心理效應多反映在噪聲影響人的休息、睡眠和工作，從而使人感到煩躁、萎靡不振，影響工作效率．
對于正處于生長發育階段的嬰幼兒來說，噪聲危害尤其明顯．經常處在嘈雜環境中的嬰兒不僅聽力受到損傷，智力發展也會受到影響．
請你仔細閱讀上面的文章，并回答下列問題：
（9）從環保意義上講______叫做噪聲．
（10）家庭中有噪聲嗎？請你舉出來源于室內的生活噪聲2例．
（11）麗麗家有一臺電冰箱，當壓縮機進行工作時會發出非常大的聲音．到了晚上，這個聲音會更加的明顯．冰箱發出來的這種聲音對麗麗會產生什么樣的危害？如何能盡可能的減小這種危害，說出你的方法和理由．
（12）麗麗發現每次下雪后，周圍環境會變得非常的安靜．通過查閱相關的資料，她知道由于剛下的雪非常的松軟，聲音“鉆”進雪里后經過多次反射，就可以將能量消耗，“鉆”出雪的聲音就會變得非常的小．請你根據麗麗的發現，提出一個有效治理城市噪聲的方案．并且利用身邊常見的用品來驗證這種方案的可行性．

Answer 1

【答案】分析：（1）對保潔工人受力分析即可得出受到的力，然后根據力的三要素畫出受力的示意圖；
（2）由圖可知繩子的有效股數為2，根據s=nh求出繩端移動的距離，再根據W=Fs求出拉力做的功即為總功，根據P=即可求出拉力F做功的功率；
（3）根據W=Gh=mgh求出有用功，利用效率公式求出滑輪組的機械效率；
（4）不計繩和滑輪之間的摩擦時，根據F=（G_物+G_動）求出保潔工人最多可以拉起保潔器材的重力；
（5）根據信紙沒有擦干、餐巾紙立刻將水擦干可知，不同種類的紙吸水的能力不同，據此提出問題和進行猜想；探究時可以采用不同種類、相同質量的紙，放入裝有相同質量水的燒杯中讓他們吸足水，再用托盤天平測出燒杯和剩余水的質量，進一步比較即可得出探究結果；
（6）在實驗過程中要注意控制變量不同重力紙的質量相等、燒杯相同和所裝水的質量相等；
（7）從實驗的過程分析影響實驗效果的因素，如紙吸水程度沒有控制好，燒杯的規格有差別，燒杯中所裝的水是否足夠等；
（8）紙吸水的能力還可能與水的溫度有關，可以控制其他不變，只改變水的溫度進行探究；
液體壓強與液體的密度和所處的深度有關，為了便于控制液體的深度相同，可以通過探頭連接桿上固定一把刻度尺來改進液體壓強計，然后放入不同液體、同一深度，觀察U型管內液面高度差即可；
（9）噪聲是發聲體做無規則運動時發出的聲音，從環保意義上講凡是影響人們生活、學習、休息的聲音，都是噪聲．
（10）結合自己的生活體驗，即可得出答案；
（11）從減弱噪聲的三種途徑上考慮，看哪一種比較合理可行；
（12）根據材料中的“聲音“鉆”進雪里后經過多次反射，就可以將能量消耗，“鉆”出雪的聲音就會變得非常的小”可設計出方案．
解答：解：（1）對保潔工人受力分析可知，受自身豎直向下的重力和豎直向上繩子的拉力、地面施加的支持力，故答案如下圖所示：

（2）繩端移動的距離s=nh=2h，
拉力做的總功：
W_總=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，
滑輪組的機械效率：
η===；
答：滑輪組的機械效率為．
（4）不計繩和滑輪之間的摩擦時，則
F=（G_物+G_吊籃+G_動），
解得：
G_物=2F-m₁g-m₃g；
故答案為：G_物=2F-m₁g-m₃g．
（5）課題：紙的吸水能力與紙的種類的關系
猜想：紙的吸水能力與紙的種類有關
設計實驗：質量相同的餐巾紙、本子紙和牛皮紙
主要器材：三個相同的燒杯內盛入相同的水，天平
實驗步驟：
①將餐巾紙、本子紙和牛皮紙分別放入盛水的燒杯中至吸足水，
②用天平分別測出燒杯和剩余水的質量m₁、m₂、m₃，
表格：

紙的種類	餐巾紙	本子紙	牛皮紙
燒杯和剩余水的質量

預測：若m₁≠m₂≠m₃，則說明紙的吸水能力與紙的種類有關；若m₁=m₂=m₃，則說明紙的吸水能力與紙的種類無關．
（6）實驗中，應控制紙的質量相同，然后讓不同種類的紙吸收足夠的水，取出后，在比較剩余部分水和燒杯的總質量．
（7）如：餐巾紙、本子紙、牛皮紙吸水程度沒有控制好
（8）課題：紙的吸水能力與水溫的關系
方案：取三塊相同質量的餐巾紙，分別放入30℃、60℃、90℃的水中吸透，用天平分別測出吸收的水的質量m₁、m₂、m₃．分析現象，得出結論．
改造：將壓強計的探頭連接桿上固定一把刻度尺（或直接刻上一刻度即可）   
使用：將壓強計的探頭放入不同液體的同一深度，觀察U型管內液面高度差．液面高度差越大，表明液體密度越大．
物理與社會、生活題 
（9）凡是影響人們生活、學習、休息的聲音．
（10）家庭中有噪聲，如：過大的音響聲音，拖動桌椅發出的聲響．
（11）冰箱發出來的這種聲音影響麗麗的休息和睡眠．盡管減弱噪聲有三種途徑，但是關閉冰箱不太合適，經常帶上耳罩也不太舒服，所以可以將廚房門關上，可減弱噪聲危害．  
（12）由“聲音“鉆”進雪里后經過多次反射，就可以將能量消耗，“鉆”出雪的聲音就會變得非常的小”．可以將臨街墻面做得粗糙一些，從而可以減弱噪聲．
驗證這種方案的可行性：用木板和泡沫塑料做成相同的盒子，將一小收音機分別放入其中，在盒口收聽聲音的大小．
點評：本題綜合性強，難度較大，涉及到了功、功率、機械效率的計算、完成實驗報告、壓強計的改造和正確的使用、噪聲的定義和防止等，關鍵是會根據控制變量法設計實驗和進行實驗．