Question

3．夏天中午海邊的沙子很熱但海水卻很涼；傍晚海邊的沙子較涼但海水卻較暖和．對此，同學們提出如下猜想：可能是沙子吸熱升溫或放熱降溫都比水快．為了比較水和沙子吸熱本領的大小，小明和小童所在的兩探究小組都都做了如圖所示的實驗：
（1）他們在實驗前準備了兩套實驗器材：火柴、酒精燈、燒杯、沙子、水、攪棒、鐵架臺、石棉網、秒表、天平、除此之外，還需要的測量工具是溫度計．
（2）在加熱過程中，小明用攪棒不斷攪動的目的是使被加熱的物體受熱均勻；水和沙子吸熱的多少是通過加熱時間來反映的（選填“溫度計示數”或“加熱時間”）．
（3）設計實驗方案時，需要確定以下控制的變量，你認為其中多余的是B
A．采用完全相同的加熱方式
B．酒精燈里所加酒精量相同
C．取相同質量的水和沙子
D．盛放水和沙子的容器相同
（4）兩小組獲得的實驗結論分別是：
①等質量的沙子和水升高相同的溫度，加熱沙子的時間短；
②等質量的沙子和水加熱相同的時間，沙子的溫度上升得多．
你認為上述結論能驗證實驗猜想的是①和②（選填“僅是①”、“僅是②”或“①和②”）．
（5）探究過程中也有部分同學提出猜想：可能是中午海水蒸發吸收熱量，所以溫度低；而沙子不蒸發，所以溫度高，你認為上述猜想是否正確：不正確請說明理由：晚上海水也蒸發吸收熱量，海水溫度高．

Answer 1

分析 （1）實驗需要的器材，可根據Q=Cm△t來判斷，采用控制變量法實驗．
（2）實驗時使用攪棒，才能使沙子受熱均勻；實驗采用相同的酒精燈對其加熱，加熱時間越長，沙子和水吸收的熱量就多，因此實驗中用酒精燈加熱時間表示水和沙子吸熱的多少．
（3）探究物質比熱容的大小需要控制的變量包括：吸收的熱量，不同物質的質量，加熱的時間和加熱的方式．
（4）沙子與水吸放熱能力的比較必須符合控制變量法的要求，注意結論所描述的條件是否嚴密，再確定結論能否驗證猜想．
（5）中午海水比沙子涼的主要原因是比熱容大造成的，而不是因為水蒸發吸熱，因為傍晚水同樣在蒸發吸熱，溫度卻要比沙子高．

解答 解：（1）為了比較吸熱能力，就要比較物體升高的溫度，所以要用到溫度計．
（2）為了使沙子能均勻受熱，因使用攪拌棒進行攪拌；由于是相同的酒精燈加熱，即沙子和水在相同的時間內吸收的熱量相等，所以可以利用加熱時間的長短來反映物體吸收熱量的多少．
（3）用控制變量法進行探究，因為引起溫度變化的因素是吸熱的多少、物質的質量、加熱時間和方式，與酒精的多少無關，所以B選項錯誤．
（4）“等質量的沙子和水升高相同的溫度，加熱沙子的時間短”，說明水的吸熱能力比沙子強．“等質量的沙子和水加熱相同的時間，沙子溫度上升得多”，同樣說明了水的吸熱能力比沙子強．因為均說明“沙子吸熱升溫或放熱降溫都比水快”，故兩條實驗結論均能驗證實驗猜想，故應選擇“①和②”．
（5）因為蒸發吸熱不是海水溫度低的主要原因，其主要原因是海水的比熱容大．比如傍晚時海水同樣在蒸發吸熱，其溫度卻比沙子高，便能有力證明這一點．
故答案為：（1）溫度計；（2）使被加熱的物體受熱均勻；加熱時間；（3）B；（4）①和②；（5）不正確；晚上海水也蒸發吸收熱量，海水溫度高．

點評 本題的探究實際上是對沙子和水吸放熱能力的比較，而物質吸放熱能力是用比熱容來量度的，在實驗過程中，影響的量較多，有質量、加熱時間、升高溫度等，因此，要注意結論的嚴密性．同時，在解釋實際現象時，要正確運用比熱容這一物質的性質