Question

5．小楠同學是一個喜歡思考和創(chuàng)新的學生，學習了光學知識后：

（1）在如圖1所示的“探究平面鏡成像規(guī)律”實驗中，采用透明玻璃板代替平面鏡來完成探究活動，雖然成像不如平面鏡清晰，但卻能在觀察到A蠟燭像的同時，也能觀察到B蠟燭，這是為了能確定像的位置；
（2）當點燃的蠟燭放在玻璃板前20cm的A處時，玻璃板后B處的蠟燭好像也被“點燃”了；移去B處的蠟燭，取一光屏放在B處，發(fā)現(xiàn)光屏上并沒有出現(xiàn)蠟燭的像，這說明平面鏡所成的像是虛像；
（3）將玻璃板移走，在玻璃板位置放一凸透鏡，B處放一光屏，發(fā)現(xiàn)光屏上恰好成清晰的倒立、等大的蠟燭像，則該凸透鏡的焦距為10cm．
學完了熱學知識后，小楠想不同種類物質(zhì)的吸熱能力是否會不同呢？于是他取了沙子和水這兩種不同物質(zhì)，從而研究它們吸熱能力的差異．他設計了如圖甲所示的實驗裝置．使用的實驗器材有：兩個完全相同的酒精燈，兩個完全相同的金屬盒，兩支完全相同的溫度計等．
在完成每一個實驗步驟時要考慮很多問題，下面是小楠同學的實驗步驟，請根據(jù)要求補充完成：
（4）先測量質(zhì)量（選填“體積”或“質(zhì)量”）相同的水和沙子；
（5）在實驗時只要控制加熱時間 （選填“加熱時間”或“溫度變化”）相同就可以確定水和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；
（6）根據(jù)小楠同學得出的結論，結合圖乙的信息，此時是中午（選填“中午”或“夜晚”）．

Answer 1

分析 （1）實驗中用透明的玻璃板代替平面鏡，是為了便于確定像的位置；
（2）實像能用光屏承接，虛像不能用光屏承接．
（3）根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律及其應用之一：u=2f，成倒立等大的實像，可以確定凸透鏡的焦距．
（4）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；
（5）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，得出相應的結論；
（6）分析圖中海水和沙灘溫度的高低判斷是中午還是夜晚．

解答 解：
（1）實驗中用透明的玻璃板代替平面鏡，是為了便于確定像的位置；
（2）蠟燭在平面鏡中成虛像，將光屏放在像的位置，在光屏上不能成像，在像的一側觀察將看不到燭焰的像．
（3）由題意可知，此時物距為20cm，光屏上恰好成清晰的倒立、等大的蠟燭像，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時的物距等于二倍焦距，即20cm=2f，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（4）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．
（5）由于兩個酒精燈、兩個金屬盒都完全相同，所以，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的多少就可以比較出沙子和水吸熱能力差異．
（6）由圖乙可見，海水的溫度低，沙灘的溫度高，說明這是海水和沙灘的吸熱過程，水的比熱容大，升溫慢，因此這是中午；如果海水的溫度高，沙灘的溫度低，則說明是夜晚．
故答案為：（1）位置；（2）虛；（3）10；（4）質(zhì)量；（5）加熱時間；溫度變化；（6）中午．

點評 ①物體在平面鏡中成像特點是平面鏡成像習題的重要依據(jù)，一定要熟練掌握．用光屏是否能承接到像，是區(qū)別實像和虛像的重要方法．本題還涉及到了測量凸透鏡的焦距方法，要求學生應熟練掌握才行．
②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用，同時應用物理知識解決實際問題的能力．