物理实验建模论文(2)

（2）从图一可以看出，单位时间内热水下降速度比冷水快，但是在同质同量同外部环境温度条件下，热水开始结冰的时间出现较晚（120分钟）。

（3）相反，从图一可以看出，单位时间内冷水下降速度比热水慢，但是在同质同量同外部环境温度条件下，冷水开始结冰的时间出现较早（75分钟）。

（4）从表二和图二、图三可以看出，热水在开始和结冰前均有温度加速下降趋势，而冷水仅在结冰前有温度加速下降趋势。

实验结论：在同质同量同外部环境温度条件下，热水先冰的现象（姆潘巴效应Mpemba Effect）不存在，而是冷水先结冰。

实验二

1．分别将10ml的95°的热水（沸水）和6°的冷水加入小量杯中，放入冰箱冷冻室（见下图），开始每隔5分钟记录观察一次；记录所见如下（表三）。

2．将实验所得数据在方格纸上描点，然后将这些点用平滑曲线连接。

图四 少量

同质同量同外部环境温度条件下热水和冷水温度下降曲线

3. 现象：观察结冰时的小量杯，页面未见液体缺失现象。

4.分析：

（1）在10ml同质同量同外部环境温度条件下，通过冷热水各一次的实验和记录，所得数据真实可靠。

（2）从图四可以看出，单位时间内热水下降速度比冷水快得多，但是在同质同量同外部环境温度条件下，热水开始结冰的时间出现仍然较晚（20分钟）。

（3）相反，从图四可以看出，单位时间内冷水下降速度比热水慢，但是在同质同量同外部环境温度条件下，冷水开始结冰的时间出现较早（10分钟）。

实验结论：在同质同量同外部环境温度的情况下，热水先冰的现象（姆潘巴效应Mpemba Effect）不存在，而是冷水先结冰，并且与水的多少无关。

小结与设想：

1、 本实验与热水先冰现象（姆潘巴效应Mpemba Effect）的实验结果相反。其原因可能

与实验的初始条件不同有关。如：发生热水先冰现象时的冷热水质量不同；或液体中有添加物（牛奶中加糖或淀粉）。

2、 可以多次重复上述实验，增加数据的可靠性。

3、 可以进一步做冷热牛奶结冰的比较实验和液体中有添加物时的结冰实验。

参考资料：

1、《专题小课本》初中物理 物理实验与探究 总主编/钟山，现代教育出版社。

1.3水垢对家用电热水壶热传导效率的影响

实验目的

1、掌握数字万用表和数字钳型电流表的使用方法，正确测量水壶的功率和水壶的电阻；

2、掌握温度计的使用方法，正确测量水的温度； 3、掌握秒表的使用方法，正确测量时间；

4、计算有无水垢情况下水壶热传导效率，对比分析水垢的影响。 实验原理

1、 家用电热水壶的功率测量

虽然每种水壶都有其标称的功率，但为了使结果更精确，需要对水壶的功率进行测量。

用数字万用表测量负载的电压，用数字钳形电流表测量电流，得到U（伏特）和 I（安培），则功率为： P= U ×I ； 消耗的电能量为，即水壶的发热量：

W1= P ×t =U ×I ×t, 加热所需要的时间（单位为秒）

2、 水吸收的热量

初始温度为T1（℃）,终止温度为T2（℃）,质量为m(克) W2=4.19*m(T2-T1)（焦耳） 3、 热传导效率：

η

W2T2 T1)

4.19m(W1

本实验是通过测量水壶在有无水垢情况下的热传导效率来说明经常清洗水垢对于家庭节能的重要意义。

需要特别指出的是，为了避免水温过高后所需要的气化热对计算结果的影响，本实验的终止温度设定在80℃。 实验仪器设备

DT9801数字式万用表,UT202数字钳形电流表，酒精温度计（-10℃-105℃）,苏泊尔SW17P3-180牌电热水壶（额定功率1.8KW,容量1.7L）,量筒（0-250mL），秒表，插线板。 实验内容及原始数据

1.将电水壶内装入适量的自来水（在上下刻度之间），开启电热壶，在6个不同的时间点分别测量电压、电流的数值，将测量数据记入下表。

标称额定功率：1.8KW

2．用量杯量出1.6升自来水，倒入电热壶中（内壁附着厚厚水垢）。测量此时水壶内水的温度T1.启动加热，同时启动秒表，注意观察温度计的温度。当温度到达80℃，停止

秒表，记录此时秒表的计数。如此重复3次，将上述相关数据记入下表。

T2=80℃，M=1600 g，附着厚厚水垢

3． 清除壶内水垢，重复2所述内容。将结果填入下表

T2=80℃， M=1600 g ，清除水垢

4． 壶中加入1.6升清水，按下加热开关后开始计时，水烧开后（电热壶自动跳开）

停表，记录所需要的时间为：291秒 。 数据处理及结论

1、 计算电热壶的功率和电阻，见下表：

2、 计算电热壶的效率，见下表

m=1600 g，附着厚厚水垢

3、 从上面的计算结果来看：

有无水垢，换热效率相差Δη=98.44%-86.00%= 12.44%

4、 无水垢的情况下，烧开一壶水需要291秒，则在有水垢的情况下，烧开同样的一

壶水需要：291*98.44/86.00=333.09(秒) 多耗时：333-291=42（秒）

实验结果的分析和讨论

1．本实验所得结果与预想一致，故可认为实验是基本成功的。

2． 实验结果表明，水垢具有隔热作用，它阻碍了热量的传递，在本实验中，使得热效率降低了12.44%。

3. 不要小看这12.44%， 根据上面计算的结果，烧开一壶水需要多耗42秒的时间。如果每天烧6壶开水计算，多耗电1.724*42*6/3600=0.12（KWh）,这足可以将一盏5W的节能灯点亮24小时。

4、节能减排已是世界潮流，但节能减排不是空话，需要从我做起，从身边做起。

1.4提高笔记本电脑电池的使用寿命

1. 前言

随着科技的进步，笔记本电脑越来越普及，我们一家三口每人都有自己的笔记本电脑，在使用过程中，我们像许多上班族一样，把笔记本放桌子上，充上电，很少真正长时间使用电池，但不知不觉中电池的容量却在不断的降低，一块上千元的电池，还没真正派上用场，就已在日常的使用中丧失了应有的容量，寿命自然也缩短了。

这引发了我们对笔记本充电原理的研究。经过查阅资料，我知道了：电池的寿命主要取决于充放电的次数。我们平时使用笔记本电脑，基本上并不缺少外部电源，只是经常挪动笔记本的位置，由于不能及时接上外接电源，需要短时间使用电池，才造成过多的电池充放电机会。

因此我设想：是否可以将电池分为两块呢？一块是应付短暂断电的便宜的短时电池，一块是在没有外接电源时长时间供电的长时电池。通过合理的自动控制，使得频繁的充放电只针对短时电池，长时电池不必频繁充放电，从而提高了长时电池的使用寿命。短时电池由于容量低，价格会便宜很多，即使经常充放电， 寿命缩短， 需要更换，从经济和环保角度看，也是合理的。

2. 笔记本电脑充电原理研究和改进设计 (仅以Lenovo或IBM ThinkPad系列笔记本电脑为例)

2.1 目前笔记本电脑充电原理

图一：目前笔记本电脑充电器原理

如图一所示，当笔记本电脑连接外部电源时，外部电源不仅为笔记本提供工作电源，如果此时电池未充满，外部电源同时给电池充电，直至检测电路测得电池充满，由控制电路切断电池的充电电路。

只要外部电源可以供电，按照事先设定的阈值，每当电池的容量低于阈值时，外部电源对电池充电，因而大大降低了电池的 …… 此处隐藏：2595字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……