用DIS研究摩擦生热现象

实验目的

通过温度变化的实时曲线，认识做功可以改变物体的内能，体会机械能向内能的转化。

实验原理

物体相互摩擦时，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使接触部分的温度升高。这是用做功的方式改变内能。停止摩擦后，物体与周围环境发生热传递，温度逐渐下降，最终接近室温。

实验器材

• DIS温度传感器
• 数据采集器
• 计算机及配套软件
• 摩擦装置（金属块与粗糙接触面）
• 支架与固定夹
• 秒表（可选）

实验步骤

1. 将温度传感器接入数据采集器，再连接计算机并打开软件。
2. 把传感器探头紧贴摩擦部位并固定好，记录初始温度。
3. 开始记录数据，同时匀速、持续地摩擦物体。
4. 观察屏幕上温度—时间曲线的变化趋势。
5. 停止摩擦，继续记录，观察温度随后的变化。
6. 比较摩擦前、摩擦中、摩擦后的温度，得出结论。

实验现象与结论

摩擦过程中温度—时间曲线上升，摩擦越持续温度越高。停止摩擦后，曲线逐渐下降。结论：克服摩擦力做功使物体内能增加、温度升高，做功是改变内能的一种方式。

注意事项

• 摩擦时间不宜过长，以免接触面过热烫手。
• 传感器探头要固定牢固，防止被摩擦部位带动。

常见问题

摩擦生热说明了什么？

说明克服摩擦力做功会把机械能转化为内能，使物体温度升高，属于做功改变内能。

为什么停止摩擦后温度会下降？

物体温度高于周围环境，会通过热传递向外界放热，温度逐渐接近环境温度。