Question

14．小明用實驗估測薯條的熱值，實驗器材有：鐵架臺、溫度計、燒杯（注有質量已知為m的煤油）、5角硬幣（已知質量為m₀）、質量不計的長薄木板、圓柱鉛筆、塑料刻度尺、打火機、鐵絲等器材．實驗過程如下：
（1）組裝器材．按照如圖甲所示的裝置安裝實驗器材．
（2）測定薯條的質量．因為沒有天平，聰明的小明將圓柱鉛筆放在桌子上，把圓柱鉛筆作為支點位置并標記為O，5角硬幣、薯條放在長薄木板的兩端，調整圓柱鉛筆的位置使薄木板處于水平平衡狀態(tài)，如圖乙所示．用刻度尺分別量出L₁、L₂，則薯條的質量表達式為$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}$．（用給定的量表示）
（3）測量煤油的初始溫度t₀
（4）將薯條點燃，放入燃燒皿中，用鐵絲攪拌使其充分燃燒，待其充分燃燒完，煤油溫度穩(wěn)定時迅速記下煤油的末溫t．若煤油的比熱容為C_煤油，則煤油吸收的熱量表達式為c_煤油m（t-t₀）（用給定的量表示）；薯條的熱值表達式為$\frac{{L}_{2}{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{L}_{1}{m}_{0}}$（用給定的量表示）．薯條熱值的測量值與真實值比偏�。ㄟx填“偏大”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）根據杠桿平衡條件，動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂；
（2）由于薯條的熱值無法直接測量，則可通過比較煤油升高的溫度的高低來體現熱值的大小，由于煤油溫的升高與吸收熱量的多少以及煤油的質量有關，
要比較溫度計升高的示數，就必須記錄加熱前的煤油溫t₀和薯片燃盡后的煤油溫t；煤油吸收熱量的表達式Q=c_煤油m（t-t₀）；
（3）由于燃料在燃燒過程中放出的熱量不可能被煤油完全吸收，所以通過煤油吸收的熱量不能準確計算出薯片的熱值．

解答 解：（1）因為杠桿平衡時，動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂，G_硬幣L₁=G_薯條L₂，m₀gL₁=m_薯條gL₂，m_薯條=$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}$；
（2）根據公式Q_吸=Q_放得：
c_煤油m（t-t₀）=m_薯片q，
q=$\frac{{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{m}_{薯片}}$=$\frac{{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}}$=$\frac{{L}_{2}{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{L}_{1}{m}_{0}}$
（3）由于薯條在燃燒過程中放出的熱量不可能被煤油完全吸收，有一部分散失，故測量值比真實值偏小．
故答案為：（2）$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}$；（4）c_煤油m（t-t₀）；$\frac{{L}_{2}{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{L}_{1}{m}_{0}}$；偏�。�

點評 本題的解題關鍵是了解利用控制變量法和轉換法設計探究實驗的基本思路．