Question

學(xué)習(xí)了“太陽能”后，某“探究性學(xué)習(xí)”小組對有效利用太陽能進行了如下實驗探究：
探究1：在黑色塑料袋和白色塑料袋內(nèi)裝入相同質(zhì)量的水，插入溫度計后系好，放在陽光下暴曬，每隔相同的時間，讀出溫度計的示數(shù)．?dāng)?shù)據(jù)記錄如下：

塑料袋	水的質(zhì)量/kg	初溫/℃	溫度/℃	溫度/℃	溫度/℃	…
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

探究2：取兩個大小不同的黑塑料袋裝入同樣多的水，用探究1的方法，記錄數(shù)據(jù)如下：

塑料袋面積/	水的質(zhì)量/kg	初溫/℃	溫度/℃	溫度/℃	溫度/℃	…
400	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
800	1.0	15.0	29.6	40.6	48.0	…

（1）他們在實驗中采用的科學(xué)探究方法是

控制變量法

．
（2）由探究1可知：太陽能熱水器的集熱管表面顏色以

黑

色為宜．
（3）由探究2可知：太陽能熱水器接收太陽能的有效接收面積與接收太陽能的多少有無關(guān)系？進一步探究，太陽能熱水器接收的太陽能與日照的時間是否有關(guān)？
（4）太陽能熱水器的集熱管是水平放置好還是傾斜放置好？為什么？

Answer 1

分析：（1）要探究黑色和白色的塑料袋的吸熱能力，應(yīng)在兩個塑料袋內(nèi)裝入質(zhì)量和初溫相同的水同時放在陽光下暴曬，在相同時間內(nèi)測量水的溫度變化情況，即用到控制變量法；
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，溫度變化較快的，便是吸熱能力較強的塑料袋，便可得出太陽能熱水器的集熱管表面顏色以哪種顏色為宜；
（3）分析表二，比較兩個相同的塑料袋，面積不同，在其它條件相同的情況下，水溫變化是否相同，得出太陽能熱水器接收太陽能的有效接收面積與接收太陽能的多少有無關(guān)系；
根據(jù)表二中的數(shù)據(jù)，分析隨著時間的變化，水的溫度的變化情況而得出結(jié)論；
（4）根據(jù)（3）的結(jié)論，太陽能熱水器吸收太陽光的多少與接收的面積有關(guān)，所以應(yīng)該使太陽能的擺放更有利于對陽光的吸收；
同時太陽能熱水器傾斜放置也有利于逆流傳熱．

解答：解：（1）在實驗中，應(yīng)通過水的溫度變化得知對太陽能的利用，所以實驗中應(yīng)質(zhì)量和初溫相同的水同時放在陽光下暴曬，應(yīng)用控制變量法；
（2）由探究1可知，黑色塑料袋內(nèi)水溫升高多一些，表明黑色物體吸熱能力強，所以太陽能熱水器的集熱管表面顏色以黑色為宜．
（3）由探究2可知，光照面積越大，光照時間越長，水溫升得越高，表明太陽能集熱管吸熱多少既與面積有關(guān)，還與日照的時間有關(guān)．
（4）太陽能集熱管以傾斜放置為好，這是因為當(dāng)傾斜放置時除考慮陽光方向外，主要是采用水逆流法傳熱，從而提高水吸熱的效率．
故答案為：（1）控制變量法；（2）黑；（3）有關(guān)；有關(guān)；（4）傾斜放置好．
如圖所示，正對陽光方向，利用水逆流法傳熱．

點評：在研究涉及到幾個變量的物理問題時，常常采取只允許一個條件改變、其它條件不變的方法來進行探究．控制變量法常用于探究物理規(guī)律的實驗中；
在此實驗中，注意對實驗數(shù)據(jù)的分析，通過水溫的變化得知吸收太陽能的多少，也屬于轉(zhuǎn)化法的應(yīng)用．