Question

学习了“太阳能”后，某“探究性学习”小组对有效利用太阳能进行了如下实验探究：
探究1：在黑色塑料袋和白色塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后系好，放在阳光下暴晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数．数据记录如下：

塑料袋	水的质量/kg	初温/℃	温度/℃	温度/℃	温度/℃	…
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：取两个大小不同的黑塑料袋装入同样多的水，用探究1的方法，记录数据如下：

塑料袋面积/	水的质量/kg	初温/℃	温度/℃	温度/℃	温度/℃	…
400	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
800	1.0	15.0	29.6	40.6	48.0	…

（1）他们在实验中采用的科学探究方法是

控制变量法

．
（2）由探究1可知：太阳能热水器的集热管表面颜色以

黑

色为宜．
（3）由探究2可知：太阳能热水器接收太阳能的有效接收面积与接收太阳能的多少有无关系？进一步探究，太阳能热水器接收的太阳能与日照的时间是否有关？
（4）太阳能热水器的集热管是水平放置好还是倾斜放置好？为什么？

Answer 1

分析：（1）要探究黑色和白色的塑料袋的吸热能力，应在两个塑料袋内装入质量和初温相同的水同时放在阳光下暴晒，在相同时间内测量水的温度变化情况，即用到控制变量法；
（2）根据表格中的数据，温度变化较快的，便是吸热能力较强的塑料袋，便可得出太阳能热水器的集热管表面颜色以哪种颜色为宜；
（3）分析表二，比较两个相同的塑料袋，面积不同，在其它条件相同的情况下，水温变化是否相同，得出太阳能热水器接收太阳能的有效接收面积与接收太阳能的多少有无关系；
根据表二中的数据，分析随着时间的变化，水的温度的变化情况而得出结论；
（4）根据（3）的结论，太阳能热水器吸收太阳光的多少与接收的面积有关，所以应该使太阳能的摆放更有利于对阳光的吸收；
同时太阳能热水器倾斜放置也有利于逆流传热．

解答：解：（1）在实验中，应通过水的温度变化得知对太阳能的利用，所以实验中应质量和初温相同的水同时放在阳光下暴晒，应用控制变量法；
（2）由探究1可知，黑色塑料袋内水温升高多一些，表明黑色物体吸热能力强，所以太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜．
（3）由探究2可知，光照面积越大，光照时间越长，水温升得越高，表明太阳能集热管吸热多少既与面积有关，还与日照的时间有关．
（4）太阳能集热管以倾斜放置为好，这是因为当倾斜放置时除考虑阳光方向外，主要是采用水逆流法传热，从而提高水吸热的效率．
故答案为：（1）控制变量法；（2）黑；（3）有关；有关；（4）倾斜放置好．
如图所示，正对阳光方向，利用水逆流法传热．

点评：在研究涉及到几个变量的物理问题时，常常采取只允许一个条件改变、其它条件不变的方法来进行探究．控制变量法常用于探究物理规律的实验中；
在此实验中，注意对实验数据的分析，通过水温的变化得知吸收太阳能的多少，也属于转化法的应用．