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1. 太阳能烤箱将
太阳
能转化为内
能,通常有两种方式：利用凹面镜聚光原理以及温室效应原理。答案
太阳 内
2. 凹面镜能够将平行的太阳光
反射
并会聚到一个焦点上。在焦点处,太阳能的能量密度很高,温度较高
,可以把需要加热的食物等放在焦点附近进行加热。这就是凹面镜聚光型太阳能烤箱,热量通过热辐射的方式传递到食物上,食物吸收这些热量后,内部的分子运动加快
,温度升高
。答案
反射 高 加快 升高
3. 太阳光透过透明外壳照射到烤箱内部的黑色吸热体上,黑色物体对太阳光的吸收能力很强,使温度
升高
。同时,透明外壳可阻止烤箱内部的热空气与外界冷空气进行对流,减少热量散失
,如同小型的温室。这就是温室效应型太阳能烤箱,温室里的热空气通过热对流和热传导
的方式加热接触的食物或烤盘,保证食物各个部分都能得到加热。答案
升高 散失 热传导
1. 请用图示或者文字展示出你们的实验方案。
答案
设计太阳能烤箱的方案。包括:箱体形状、尺寸设计,运用数学知识计算体积、表面积,考虑便携性和受热均匀性;反光板的形状、数量、安装角度,通过数学计算和简单的光学实验确定最佳反光效果;选择合适的加热容器,要考虑其材质对热量吸收的影响;外观设计,融入美术元素,绘制草图。
解析
1. 箱体设计：采用正方体形状，棱长设为$a = 30\,cm$，体积$V = a^3 = 30^3 = 27000\,cm^3$，表面积$S = 6a^2 = 6×30^2 = 5400\,cm^2$，箱体一侧开设可开合观察窗，底部安装折叠支撑脚以增强便携性。
2. 反光板设计：使用4块等腰直角三角形反光板，直角边长$b = 30\,cm$，面积$S_{反光板} = \frac{1}{2}b^2 = \frac{1}{2}×30^2 = 450\,cm^2$，对称安装于箱体开口两侧，与水平面夹角通过实验调整为$45°$以获取最佳聚光效果。
3. 加热容器：选用黑色陶瓷材质容器，直径$20\,cm$，高度$10\,cm$，以提高对太阳辐射的吸收率。
4. 外观设计：箱体外部绘制向日葵图案，采用黄黑配色，增强视觉吸引力。
2. 反光板设计：使用4块等腰直角三角形反光板，直角边长$b = 30\,cm$，面积$S_{反光板} = \frac{1}{2}b^2 = \frac{1}{2}×30^2 = 450\,cm^2$，对称安装于箱体开口两侧，与水平面夹角通过实验调整为$45°$以获取最佳聚光效果。
3. 加热容器：选用黑色陶瓷材质容器，直径$20\,cm$，高度$10\,cm$，以提高对太阳辐射的吸收率。
4. 外观设计：箱体外部绘制向日葵图案，采用黄黑配色，增强视觉吸引力。
2. 请列举出需要准备的实验器材。
答案
箱体材料:纸箱、泡沫板、木板等,用于制作烤箱外壳,体现隔热保温性能。反光材料:铝箔纸、反光镜等,可将太阳能反射并聚集到食物上,是提升烤箱加热效率的关键材料。准备足量用于包裹烤箱内部。加热容器:易拉罐、金属盒等,用于放置食物。塑料薄膜:选用透明、耐高温的塑料薄膜,用于覆盖烤箱开口,起到类似温室效应的作用,让热量更好地聚集在烤箱内部。面积根据烤箱开口大小而定。黑色烤盘:准备一个合适尺寸的黑色烤盘。黑色物体吸热能力强,将食物放置其上,能有效吸收太阳能转化的内能。
解析
箱体材料：纸箱、泡沫板、木板等；反光材料：铝箔纸、反光镜等；加热容器：易拉罐、金属盒等；塑料薄膜：透明、耐高温的塑料薄膜；黑色烤盘：合适尺寸的黑色烤盘。
1. 写出制作太阳能烤箱的步骤。
答案
1. 准备材料：纸箱、铝箔纸、透明塑料膜、黑色卡纸、剪刀、胶带、支架材料。
2. 制作箱体：将纸箱裁剪成烤箱形状，保留一面开口作为箱门。
3. 铺设反光层：在纸箱内壁及箱门内侧粘贴铝箔纸，确保铝箔纸光滑面朝外。
4. 制作吸热层：在箱内底部铺设黑色卡纸，增强吸热效果。
5. 密封与透光：用透明塑料膜覆盖箱口，并用胶带密封，减少热量散失。
6. 安装支架：在箱门外侧安装可调节支架，用于支撑箱门调整角度以对准阳光。
7. 测试调整：将烤箱对准阳光，放入待加热物品，调整箱门角度，观察加热效果并优化。
2. 制作箱体：将纸箱裁剪成烤箱形状，保留一面开口作为箱门。
3. 铺设反光层：在纸箱内壁及箱门内侧粘贴铝箔纸，确保铝箔纸光滑面朝外。
4. 制作吸热层：在箱内底部铺设黑色卡纸，增强吸热效果。
5. 密封与透光：用透明塑料膜覆盖箱口，并用胶带密封，减少热量散失。
6. 安装支架：在箱门外侧安装可调节支架，用于支撑箱门调整角度以对准阳光。
7. 测试调整：将烤箱对准阳光，放入待加热物品，调整箱门角度，观察加热效果并优化。
2. 探究加热能力：尝试加热不同的食物,并做好记录。
| 加热 100g 的水 | 加热时间/min | | | | |
| | 温度变化/℃ | | | | |
| 加热
| | 温度变化/℃ | | | | |
| 加热
| | 温度变化/℃ | | | | |
| 加热 100g 的水 | 加热时间/min | | | | |
| | 温度变化/℃ | | | | |
| 加热
略,合理即可
| 加热时间/min | | | | || | 温度变化/℃ | | | | |
| 加热
略,合理即可
| 加热时间/min | | | | || | 温度变化/℃ | | | | |
答案
略,合理即可
解析
| 加热 100g 的水 | 加热时间/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| | 温度变化/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 加热 100g 的食用油 | 加热时间/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| | 温度变化/℃ | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 |
| 加热 200g 的水 | 加热时间/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| | 温度变化/℃ | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| | 温度变化/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 加热 100g 的食用油 | 加热时间/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| | 温度变化/℃ | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 |
| 加热 200g 的水 | 加热时间/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| | 温度变化/℃ | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
