活動(dòng)16 調(diào)查當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的原因解析版

活動(dòng)16調(diào)查當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的原因隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)全球溫度升高。人類在耗用各種能源時(shí)，不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。例如化石能源的大量利用時(shí)，產(chǎn)生了大量的內(nèi)能，但其中相當(dāng)一部分沒(méi)有被利用，從而造成熱污染，尤其在夏天的市中心的溫度會(huì)高于周圍的溫度，這就是熱島效應(yīng)。如今人們?cè)絹?lái)越關(guān)注能源和利用以及環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題了。開(kāi)展——調(diào)查當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的原因活動(dòng)，既能有利于學(xué)生加深分析能源開(kāi)發(fā)與利用對(duì)社會(huì)的發(fā)展的影響，提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，又能利于提升學(xué)生跨學(xué)科綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力。從能源的開(kāi)發(fā)和利用出發(fā)，結(jié)合物理中能量轉(zhuǎn)化、比熱容、溫度的測(cè)量方法和地理中下墊面特性等知識(shí)來(lái)探究產(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的原因。在活動(dòng)過(guò)程中嘗試找出影響“熱島效應(yīng)”的主要因素，利用歸納法等方法進(jìn)行推理，最終得出結(jié)論。在實(shí)踐過(guò)程中，會(huì)用常見(jiàn)的溫度計(jì)測(cè)量溫度，并嘗試發(fā)表自己的見(jiàn)解。初步形成正確的能源利用和環(huán)保觀念，用物理和跨學(xué)科的思維分析與解決問(wèn)題，具有節(jié)能環(huán)保、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。調(diào)查當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的原因的設(shè)計(jì)是以“能量”主題為核心的關(guān)于物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展的跨學(xué)科實(shí)踐。在活動(dòng)中，根據(jù)溫度計(jì)的使用和正確測(cè)量溫度的方法，結(jié)合物理學(xué)中的能力轉(zhuǎn)化、比熱容和地理中的相關(guān)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)歸納法或演繹法等方法進(jìn)行跨學(xué)科問(wèn)題的推理并獲得結(jié)論。（1）測(cè)量市中心及周邊的溫度測(cè)量白天同一時(shí)間段市中心的溫度和周邊的溫度，并記錄數(shù)據(jù)于表格中。在保證安全的情況下測(cè)量夜晚同一時(shí)間段市中心和周邊的溫度，并記錄數(shù)據(jù)于表格中。（2）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析地理：城市下墊面的材質(zhì)，尋找比熱容特點(diǎn)；城市中和郊區(qū)的能量轉(zhuǎn)化；熱源的來(lái)源：什么原因加劇了市區(qū)溫度的升高；白天與夜晚的溫差比較，比較熔熱島效應(yīng)的強(qiáng)弱；從而推斷冬季與夏季熱島效應(yīng)的強(qiáng)弱。（3）數(shù)據(jù)分析展示、交流與評(píng)價(jià)探討熱島效應(yīng)產(chǎn)生的原因并提出緩解熱島效應(yīng)的措施。能對(duì)該跨學(xué)科實(shí)踐方案和實(shí)施過(guò)程以及結(jié)果進(jìn)行解釋，能與讓人共同實(shí)施方案，合作較久，并撰寫(xiě)簡(jiǎn)單的活動(dòng)報(bào)告。每名學(xué)生對(duì)各小組的成果進(jìn)行科學(xué)性的評(píng)價(jià)。萊蕪周邊建有濕地公園、人工湖，盛夏時(shí)節(jié)能大大減弱周圍地區(qū)的“熱島效應(yīng)”，調(diào)節(jié)了氣溫，主要是因?yàn)樗模ǎ囟鹊虰.比熱容大C.內(nèi)能大D.熱量大【答案】B【解答】解：萊蕪周邊建有濕地公園、人工湖，盛夏時(shí)節(jié)能大大減弱周圍地區(qū)的“熱島效應(yīng)”，這是利用了水比熱容大的性質(zhì)，在相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)相比較時(shí)，吸收或放出相同的熱量時(shí)，水的溫度變化最小。

故選：B。水的比熱容比較大，下列現(xiàn)象中不屬于利用水的這個(gè)特性的是（）供暖系統(tǒng)用循環(huán)熱水來(lái)供給暖氣春天農(nóng)民育秧時(shí)，傍晚向秧田里灌水炎熱的夏天，在教室地面上灑水降溫在城市建設(shè)中，建造人工湖來(lái)減少熱島效應(yīng)【答案】C【解答】解：A、因?yàn)樗谋葻崛葺^大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，所以冬天供暖系統(tǒng)使用熱水循環(huán)供暖，故A不符合題意；

B、因?yàn)樗谋葻崛荽?，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，所以晚上向秧苗田里放水，水可以放出更多的熱量以防凍壞秧苗，故B不符合題意；

C、炎熱的夏天，在室內(nèi)地面上灑水，水蒸發(fā)會(huì)從周圍吸熱而降低周圍環(huán)境的溫度，使人感到?jīng)鏊?，不是利用水的比熱容大的特點(diǎn)，故C符合題意；

D、因?yàn)樗谋葻崛荽?，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少，所以在城市建設(shè)中，建造人工湖來(lái)減少熱島效應(yīng)，是利用了水的比熱容較大的特性，故D不符合題意。

故選：C。西安灞橋區(qū)政府為了依托創(chuàng)建文明城市促進(jìn)區(qū)域和諧發(fā)展，采取了一系列措施，對(duì)下列措施的解釋正確的是（）夏天灑水車勻速行駛給路面灑水的過(guò)程——灑水車的動(dòng)能不變學(xué)校路段禁止機(jī)動(dòng)車?guó)Q笛——可以完全消除學(xué)校周邊的噪聲城市內(nèi)種植花草樹(shù)木并建設(shè)水池公園等——不可以緩解“熱島效應(yīng)”限制燃油車，鼓勵(lì)電動(dòng)車，倡導(dǎo)“無(wú)車日”——可以緩解“溫室效應(yīng)”【答案】D【解答】解：A．灑水車勻速灑水過(guò)程，質(zhì)量變小，速度不變，動(dòng)能變小，故A錯(cuò)誤；

B．學(xué)校路段禁止機(jī)動(dòng)車?guó)Q笛，是在聲源處減弱噪聲，但不能消除噪聲，故B錯(cuò)誤；

C．城市種植花草樹(shù)木并建設(shè)水池公園等，通過(guò)水蒸發(fā)吸熱，緩解熱島效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；

D．燃油車在使用時(shí)，排放的尾氣中的二氧化碳等，會(huì)引起溫室效應(yīng)，所以鼓勵(lì)電動(dòng)車，倡導(dǎo)“無(wú)車日”，可緩解溫室效應(yīng)，故D正確。

故選：D。4.鋼筋水泥都市給我們的生活帶來(lái)方便的同時(shí)，也給我們帶來(lái)諸多不便。比如，炎炎夏季，都市氣溫往往比郊外要高3～5℃，這就是熱島效應(yīng)。請(qǐng)寫(xiě)出兩條應(yīng)對(duì)措施：①種草種樹(shù)，以

（填“增加”或“減少”）水蒸氣蒸騰；②修建人工湖，利用水的吸熱本領(lǐng)

（填“強(qiáng)”或“弱”），來(lái)調(diào)節(jié)氣溫。【答案】增加；強(qiáng)【解答】解：種草種樹(shù)，能增大水蒸氣蒸騰作用，水汽化時(shí)會(huì)吸收熱量，能降低周圍的溫度；

因?yàn)樗谋葻崛葺^大，吸熱能力強(qiáng)，相同質(zhì)量的水和沙石比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以修建人工湖能有效調(diào)節(jié)溫度。

故答案為：增加；強(qiáng)。5.我國(guó)許多城市中都建有大型綠地，綠地中的人工湖具有“吸熱”功能，在盛夏時(shí)期能大大減弱周圍地區(qū)的“熱島效應(yīng)”，這是因?yàn)樗谋葻崛葺^

（選填“大”或“小”）。現(xiàn)有一人工湖湖水吸收一定熱量，水溫升高2℃，若這些熱量被同等質(zhì)量的砂石吸收（c砂石＜c水），則砂石升高的溫度將

2℃（填“大于”、“小于”或“等于”）。如果相互接觸的兩個(gè)物體之間發(fā)生了熱傳遞，是因?yàn)樗鼈冎g具有不同的

，如圖所示，用

方式改變物體的內(nèi)能?！敬鸢浮看?；大于；溫度；做功?！窘獯稹拷猓海?）由于水的比熱容大，吸熱能力強(qiáng)，因此許多城市中都建有大型綠地，綠地中的人工湖具有“吸熱”功能。

相同的熱量使與砂石質(zhì)量相同的水升高2℃，由于砂石的比熱容小于水的比熱容，據(jù)?t=Q吸/cm可知，砂石升高的溫度會(huì)高于2℃。

（2）發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，因此如果相互接觸的兩個(gè)物體之間發(fā)生了熱傳遞，是因?yàn)樗鼈冎g具有不同的溫度。

（3）圖中兩只手相互搓變暖過(guò)程中克服摩擦力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是通過(guò)做功的方式改變物體的內(nèi)能。

故答案為：大；大于；溫度；做功。6.小明利用水和煤油探究“比較不同物質(zhì)吸熱的情況”的實(shí)驗(yàn)中，操作如下：

（1）實(shí)驗(yàn)中選用兩個(gè)相同的裝置加熱，目的是使水和煤油在相等時(shí)間內(nèi)

；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小明作出了水和煤油的溫度隨時(shí)間變化的圖象，由圖象可知，水的溫度隨時(shí)間變化的圖象是

（選填“a”或“b”），煤油的比熱容為

；

（3）不同物質(zhì)吸熱的多少是通過(guò)

（選填“溫度計(jì)示數(shù)”或“加熱時(shí)間”）來(lái)反映的；這種研究方法是

；

（4）在相同條件下用相同的電加熱器分別給水和煤油加熱，要使水和煤油升高相同的溫度，對(duì)

（選填“水”或“煤油”）加熱的時(shí)間更長(zhǎng)；

（5）下列現(xiàn)象中不能用比熱容知識(shí)來(lái)解釋的是

。

A．春天的夜晚，農(nóng)民往稻田里灌水以防秧苗凍壞

B．炎熱的夏天常常在教室的地面上灑水

C．城區(qū)建造人工湖以降低“熱島效應(yīng)”造成的夏季高溫

D．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)系統(tǒng)用水做冷卻【答案】（1）吸收的熱量相同；（2）a；2.1×103J/（kg?℃）；（3）加熱時(shí)間；轉(zhuǎn)換法；（4）水；（5）B?！窘獯稹拷猓海?）選用相同的電加熱器，加熱時(shí)間相同，放出的熱量相同，從而保證物質(zhì)吸收的熱量相同，故選用相同的電加熱器目的是：使水和煤油在相同時(shí)間內(nèi)吸收相同的熱量。

（2）根據(jù)圖乙可知：在質(zhì)量和升高溫度相同時(shí)，a物質(zhì)的加熱時(shí)間長(zhǎng)，說(shuō)明a物質(zhì)吸收的熱量比乙物質(zhì)吸收的熱量多，則物質(zhì)a的吸熱能力強(qiáng)，故a是水。

在質(zhì)量和升高溫度相同時(shí)，水的加熱時(shí)間是煤油加熱時(shí)間的2倍，則水吸收的熱量是煤油吸收熱量的2倍，在質(zhì)量和升高溫度相同的情況下，比熱容與吸收的熱量成正比，

所以，煤油的比熱容為：c煤油=1/2c水=1/2×4.2×103J/（kg?℃）=2.1×103J/（kg?℃）；

（3）選用相同的電加熱器，加熱時(shí)間相同，物質(zhì)吸收的熱量相同，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)加熱時(shí)間來(lái)反映物質(zhì)吸收熱量的多少，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用；

（4）因水的比熱容大（即水的吸熱能力強(qiáng)），在相同條件下用相同的電加熱器分別給水和煤油加熱，要使水和煤油升高相同的溫度，由Q=cmΔt可知，水吸收的熱量多，則對(duì)水加熱的時(shí)間更長(zhǎng)；

（5）A．春天的夜晚，農(nóng)民往稻田里灌水以防秧苗凍壞，是因?yàn)樗谋葻崛葺^大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)相比，夜晚放出相同的熱量后溫度變化量較小，可以避免夜晚的低溫凍壞秧苗，故A不符合題意；

B．炎熱的夏天常常在教室的地面上灑水，利用的是水蒸發(fā)吸熱，故B符合題意；

C．城區(qū)建造人工湖以降低“熱島效應(yīng)”造成的夏季高溫，是因?yàn)樗谋葻崛葺^大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)相比，白天吸收相同的熱量后溫度升高的較小，可以減弱“熱島效應(yīng)”，故C不符合題意；

D．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)系統(tǒng)用水做冷卻，是因?yàn)樗谋葻崛葺^大，在質(zhì)量和溫度變化量一定時(shí)，水吸收的熱量更多，冷卻效果更好，故D不符合題意。

故選：B。

故答案為：（1）吸收的熱量相同；（2）a；2.1×103J/（kg?℃）；（3）加熱時(shí)間；轉(zhuǎn)換法；（4）水；（5）B。7.氣溫變化與人類生活全球變暖給人們生活帶來(lái)了許多災(zāi)難，人們必須控制全球溫度上升的速度。世界上很多城市的氣溫都比周圍郊區(qū)的高，特別是在晴朗無(wú)風(fēng)的夜晚，有時(shí)會(huì)相差4～5℃，這種現(xiàn)象叫做“熱島效應(yīng)”。為了緩解“熱島效應(yīng)”，人們往往會(huì)采取控制空調(diào)溫度、綠色出行、合理規(guī)劃建筑、加強(qiáng)城市綠化與水系建設(shè)等措施。請(qǐng)回答：

（1）有時(shí)很多城市的氣溫都與周圍郊區(qū)相差4～5℃，其中5℃讀作

。

（2）如圖是錄得某城市和其郊區(qū)某天的氣溫隨時(shí)間變化圖像，其中反映城市當(dāng)天氣溫的曲線是

；（選填“A”或“B”）

（3）小明到郊區(qū)研學(xué)，一陣風(fēng)吹來(lái)感覺(jué)到?jīng)隹?，這是因?yàn)?/p>

；

（4）如果要通過(guò)加強(qiáng)城市綠化與水系建設(shè)來(lái)緩解“熱島效應(yīng)”，下列具體做法不能實(shí)現(xiàn)的是

；

A.建人工湖

B.植樹(shù)造林

C.密集建樓

（5）綠色出行能降低出行中的能耗和污染，減弱熱島效應(yīng)，如：（寫(xiě)一種情況即可）。【答案】（1）5攝氏度；（2）B；（3）身上水分蒸發(fā)吸收熱量；（4）C；（5）減少使用私家車次數(shù)?！窘獯稹拷猓海?）5℃讀作5攝氏度；

（2）建筑群、馬路中的砂石、水泥的比熱容小，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，在相同日照條件下，溫度上升更明顯；反映城市當(dāng)天氣溫的曲線是B；

（3）一陣風(fēng)吹來(lái)感覺(jué)到?jīng)隹?，是身上水分蒸發(fā)吸收熱量；

（4）AB、水的比熱容較大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，在相同日照條件下，水升高的溫度低，建人工湖和植樹(shù)造林可以緩解“熱島效應(yīng)”，故AB錯(cuò)誤；

C、密集建樓。水泥的比熱容小，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，在相同日照條件下，溫度上升更明顯，不可以緩解“熱島效應(yīng)”，故C正確；

故選：C；

（5）綠色出行能降低出行中的能耗和污染，減弱熱島效，減少使用私家車次數(shù)、盡量步行、騎自行車或多乘公交車和地鐵等公共交通工具出行。

故答案為：（1）5攝氏度；（2）B；（3）身上水分蒸發(fā)吸收熱量；（4）C；（5）減少使用私家車次數(shù)。8.熱島效應(yīng)如今的人們會(huì)感覺(jué)到城市的溫度高于郊區(qū)，這就是常說(shuō)的熱島效應(yīng)。分析城市“熱島效應(yīng)”的主要原因：一是工廠、交通工具、電氣設(shè)備和人群排放大量的熱量；二是建筑群、馬路中的礦石、水泥，在相同的日照條件下溫度上升更明快；三是城區(qū)內(nèi)自然水域的面積小，水的蒸發(fā)少，降溫作用減弱；四是城區(qū)內(nèi)樓群林立，難以形成空氣對(duì)流。

為了改善城市的人居環(huán)境，人們應(yīng)采取一些有效的措施，例如植樹(shù)造林，提高資源利用率，更多地利用太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能，都可以控制環(huán)境的熱污染。

（1）在我國(guó)，隨著轎車大量的走進(jìn)家庭，熱污染更加嚴(yán)重。汽油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，小白同學(xué)閱讀了某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)說(shuō)明書(shū)后，將內(nèi)燃機(jī)的能量流向制成如圖所示的圖表，請(qǐng)根據(jù)給出的信息，計(jì)算該內(nèi)燃機(jī)的效率為

%，汽油的熱值為4.6×107J/kg,則在汽油機(jī)內(nèi)完全燃燒2kg汽油能放熱

J，這些熱量通過(guò)該汽油機(jī)轉(zhuǎn)化的能對(duì)外做有用功

J；汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力是F，則燃燒質(zhì)量為m的汽油，能使汽車前進(jìn)的距離s=（用給出物理量的符號(hào)表示距離s的表達(dá)式，汽油的熱值在本小題中用q表示）。

（2）建筑群、馬路中的礦石、水泥的

小，在相同的日照條件下溫度上升更明顯。

（3）城區(qū)某處濕地路燈采用風(fēng)能、太陽(yáng)能路燈照明，太陽(yáng)能電池板將

能轉(zhuǎn)化成

，減少對(duì)環(huán)境的熱污染?！敬鸢浮浚?）30；9.2×107；2.76×107；10；30％mq/F

；（2）比熱容；（3）太陽(yáng)；電能?！窘獯稹拷猓海?）由圖可知，輸出有用功所占總能量的百分比為：100%-33%-30%-7%=30%，

所以該內(nèi)燃機(jī)的效率為η=30%