Question

15．人們早就知道，物體吸收太陽能的能力與物體的顏色有關，小玲對“吸收太陽能與物體表面顏色之間的關系”進行了實驗研究：在黑色塑料袋和白色塑料袋內裝入相同質量的水，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，數據記錄如下：

塑料袋	水的質量（m/kg）	初溫（t/℃）	溫度（t1/℃）	溫度（t2/℃）	溫度（t3/℃）	…
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

（1）小玲在實驗中采用的科學研究方法是控制變量法．
（2）由以上研究可知，人們使用的太陽能熱水器的集熱管表面顏色以黑色為宜．
（3）若水的比熱為4.2×10³J/（kg•℃），一太陽能熱水器裝滿水后，水的質量為100kg，集熱管接收太陽能的有效面積約為2m²，每小時1m²接收面積上有效接收太陽能約為2.1×10⁶J，則該熱水器裝滿水后每小時水溫升高多少℃？

Answer 1

分析 （1）物理學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題．每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．
（2）影響水升高的溫度的因素有：水的質量、水的初溫、水被爆曬的時間等因素；
（3）根據Q_吸=cm△t求出升高的溫度．

解答 解：（1）在研究吸收太陽能與表面顏色的關系時，控制水的質量、初溫、曝曬時間相同，通過溫度的變化研究吸收太陽能的多少，利用的是控制變量法；
（2）在水的質量、初溫、爆曬時間相同的前提下，黑色塑料袋內水溫升高的快，所以太陽能熱水器集熱管表面顏色以黑色為宜；
（3）每小時接收太陽能Q_吸=2×2.1×10⁶J=4.2×10⁶J，
根據Q_吸=cm△t可得：
水升高溫度：△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$=10℃．
故答案是：（1）控制變量法；
（2）黑；
（3）該熱水器裝滿水后每小時水溫升高10℃．

點評 控制變量法是科學探究中的重要思想方法，廣泛地運用在各種科學探索和科學實驗研究之中，是初中物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一；
了解影響物質溫度變化的因素．