介紹 壓力定律指出,對于密封容器中的恒定體積的氣體,氣體的溫度與其壓力成正比。當溫度升高時,通過可視化容器中的氣體顆粒以更大的能量移動,可以容易地理解這一點。這意味著它們彼此之間以及容器的側面具有更多的碰撞,因此壓力增加。 如果V是常數,則P / T將是常數 - 壓力定律 ,其中V =體積,P =壓力,T =溫度。 如果我們認為壁球是密封的氣體容器,那么氣體的壓力將根據壓力定律而變化。我們無法測量壁球內的壓力,因此我們假設球的彈跳與球中的壓力成正比。通過測量“懸掛時間”(第一次和第二次反彈之間的時間),我們可以判斷壁球內部壓力發生了什么。 DrDAQ數據記錄器上的麥克風 將用于測量壁球的懸掛時間。


所需設備
DrDAQ數據記錄器連接到PC 燒杯,三腳架,紗布,溫度計和熱墊 米規則


進行實驗
1.測出200毫升冰水,檢查其溫度是否為0°C。 2.用鉗子將壁球按在水下約2分鐘。 3.將DrDAQ放在地板上并將其配置為以10 ms的采樣率測量“聲級” 4.開始錄制聲級。使用儀表規則作為指導,從1米的高度落下球(在0°C)(見圖1)并保存文件。 5.重復三次 6.現在使用本生燈三腳架和紗布,將壁球的溫度提高到10°C并重復實驗。 7.現在應該在20°C,30°C,40°C,50°C,60°C,70°C,80°C和90°C的溫度下重復實驗,小心使用熱水。


分析DrDAQ的結果 使用軟件中的圖形功能,我們可以計算壁球的懸掛時間。放大圖形(如圖2所示),清楚地顯示第一次和第二次反彈的峰值。現在使用光標將其置于第一個峰值上,第一個峰值的時間現在將顯示在屏幕上(參見圖2),對第二個峰值重復此操作。通過減去這兩個值,您可以計算掛起時間。這意味著您可以繪制溫度圖與平均掛起時間的關系圖。


問題 1.懸掛時間是如何隨著球的溫度而變化的? 2.這個實驗是否公平考驗? 3.您認為在更高或更低溫度下會發生什么? 4.你能想到一種建模結果的方法嗎? 5.你是否認為壁球在整個實驗過程中有恒定的體積?如果沒有,壁球是否遵守壓力法?


進一步研究 有幾種不同類型的壁球(不同的制造商,也有不同的“速度” - 這用球上的點的顏色表示)。你認為這會對你的結果產生影響嗎?如果是這樣,怎么樣? 你認為用網球或足球得到同樣的結果嗎?

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