Question

20．小強是一個喜歡思考的同學(xué)，他隨家人到海邊玩耍時，發(fā)現(xiàn)陽光下的海水和岸邊的沙子溫差很大．于是，他帶回一些岸邊的沙子想比較沙子和水這兩種物質(zhì)吸熱能力的差異．他設(shè)計如圖甲所示的實驗裝置，所使用儀器規(guī)格也完全相同．請你來幫他完成實驗：

（1）測量出體積相同的水和沙子，然后安裝儀器，并記下沙子和水的初始溫度．請你找出上述敘述中的錯誤并改正；錯誤：體積相同的水和沙子；改正：質(zhì)量相同的水和沙子；
（2）在實驗時只要控制加熱時間（選填“加熱時間”或“溫度變化”）相同就可以確定水沙子吸收了相同的熱量；加熱完成后只要比較他們溫度變化（選填“加熱時間”或“溫度變化”）的多少就可以比較出沙子和水吸熱能力差異；
（3）小強根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，做出如圖乙所示圖象，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可計算出沙子的比熱容為1.4×10³J/（kg•℃）；
（4）小強查表得知，由實驗測得的沙子的比熱容比實際值要大一些，如果測量過程中沒有錯誤，你認(rèn)為造成此誤差的原因是酒精燃燒時不一定完全燃燒，酒精燃燒時釋放的熱量不能完全被沙子吸收．

Answer 1

分析 （1）探究不同種類物質(zhì)的吸熱能力，需要控制物質(zhì)的質(zhì)量相同；
（2）水和沙子吸收了熱量的多少是通過控制酒精燈的加熱時間體現(xiàn)的，通過比較溫度的變化，得出相應(yīng)的結(jié)論；
（4）根據(jù)兩種液體相同時間內(nèi)吸收的熱量相等及Q=cm△t來計算；
（3）酒精燃燒時不一定完全燃燒和酒精燃燒時釋放的熱量不能完全被沙子吸收都會造成酒精完全燃燒釋放的熱量大于沙子吸收的熱量．

解答 解：
（1）探究不同種類物質(zhì)的吸熱能力是否會不同，需要控制水和沙子的質(zhì)量相同，因此，錯誤是：體積相同的水和沙子；改正：質(zhì)量相同的水和沙子．
（2）在實驗時只要控制加熱時間相同就可以確定水和沙子吸收了相同的熱量；加熱完成后只要比較它們溫度變化△t的多少就可以比較出沙子和水吸熱能力差異；若在實驗時發(fā)現(xiàn)，沙子溫度升高的比水多，則吸熱能力較強的是水．
（3）由圖象知，加熱時間相同時，沙子升高的溫度為水升高溫度的3倍，水和沙子吸收的熱量相同，則：c_沙子m△t_沙子=c_水m△t_水，
則c_沙子=$\frac{{c}_{水}△{t}_{水}}{3△{t}_{水}}$=$\frac{1}{3}$c_水=$\frac{1}{3}$×4.2×10³J/（kg•℃）=1.4×10³J/（kg•℃）；
（4）實驗測得的沙子的比熱容比實際值要大一些，原因是：酒精燃燒時不一定完全燃燒，酒精燃燒時釋放的熱量不能完全被沙子吸收等，根據(jù)Q_放=qm計算出的熱量大于沙子吸收的熱量，根據(jù)c=$\frac{Q}{m△t}$可知，實驗測得的沙子的比熱容比實際值要大一些．
故答案為：（1）①錯誤：體積相同的水和沙子；②改正：質(zhì)量相同的水和沙子；（2）加熱時間；溫度變化；（3）1.4×10³；（4）酒精燃燒時不一定完全燃燒，酒精燃燒時釋放的熱量不能完全被沙子吸收．

點評 本題是探究沙子和水的吸熱能力實驗，注意控制變量法在本實驗中的應(yīng)用，同時應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力．