初中物理北师大版九年级全册一 机械能教学设计及反思

10.3 探究——物质的比热容

教材分析

本节涉及到热量、质量、温度等物理量，同时也是热量计算的基础。学习比热容的过程是一个较完整的科学探究，要重视让学生从情景中提出问题和进行猜想。新课标中热量公式是直接给出的，因此通过热量计算加强对热量公式的理解就显得尤为重要。比热容是本章的重点。

教学目标

【知识与能力】

1.通过探究实验了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。

2.尝试用比热容解释简单的自然现象。

3.能用热量的计算公式解决较简单的热量计算问题。

【过程与方法】

1.通过探究，比较不同物质的吸热能力；

2.了解利用比热容解释海边与沙漠昼夜温差问题，并了解“热岛效应”。

3.通过查比热容表知道不同物质的比热容一般不同，学习利用物理知识解释日常生活中的实际问题的能力。

【情感态度价值观】

1．在探究活动中体验科学探究的乐趣，培养实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神。

2．在探究活动中培养学生合作精神。

教学重难点

【教学重点】

比热容的定义与应用。

【教学难点】

会利用公式Q=cm∆t进行简单的吸、放热计算。

教学过程

创设情景、引入新课

白天海滩上的沙子热得烫脚，而海水却非常凉爽；傍晚太阳西落，沙子很快凉了下来，而海水却仍然暖暖的。同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样？

提出问题：为什么在同一时刻沙子和海水的温度却不一样？

猜想：沙子吸热升温比水快；沙子放热降温比水快。

体验生活：（1）烧开一壶水与烧开半壶水需要的热量一样多吗？

（2）把一壶水烧开与烧成温水需要的热量一样多吗？

水在温度升高时吸收的热量，跟水的质量(m)有关，跟温度升高的度数(Δt)有关 。

设计实验：1.如何使物质的温度升高？2.如果改变加热方式会不会影响实验效果?

信息快递：如果加热方法完全相同，就可以认为单位时间内物质吸收的热量相同。

演示实验：出示盛有等质量的水和煤油的两只烧杯，可以明显地看出两者的体积不相同，这是为什么？不同的物质其密度不同，密度是物质的属性。

实验器材：电加热器（俗称：“热得快”），电加热器每一秒钟放出的热量是一定的，两个电加热器是相同的，在相同的时间里它们放出的热量也是相等的。

实验结果：煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时，水吸收的热量比煤油多。

提出概念：比热容就是比较不同物质吸热能力大小的物理量。

一、比热容

经过科学测定，发现一般情况下，不同的物质，在质量相等、升高温度相同时，吸收的热量不同。物质的这种性质，用物理量比热容来表示。

比热容：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。

比热容用符号c表示，单位是焦每千克摄氏度，符号是 J/(kg·℃)。

如果某物质的比热是a J/(kg·℃)，它是说单位质量为一千克的该种物质，每升高1℃时（或降低1℃时），吸收（或放出）的热量是a J。

思考问题：为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？

因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热容比沙子的比热容大，所以海水升温比沙子慢；没有日照时，海水降温比沙子慢。

二、比热容的应用

质量相同的不同物质，可吸收或放出同样热量时，比热容较大的物质温度变化较小。因此，比热容大的物质对调节温度有很好的作用。

解释：1．同样的日照条件下，为什么中午的沙子比海水的温度要高？

2．我国吐鲁番盆地会出现“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的现象，你能解释其中的原因吗？

想想议议：我国北方室内的“暖气”用水作为介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖。用水作为输送能量的介质有什么好处？生活中、各种产业中，还有没有用水来加热或散热的情况？

三、热量的计算

比热容在数值上等于单位质量的某物质温度每升高1℃所吸收的热量。

质量为m的某种物质（比热容为c）温度升高△t需要吸收多少热量？

小结：物体的质量为m，比热容为c，温度变化值为△t，物体在温度变化过程中吸收或放出的热量Q=cm△t。

例：一个水壶装满质量为4kg，温度为20℃的水，要将水烧开（1标准大气压），水需要吸收多少热量？

在利用Q=cm△t进行计算时要注意：

1．各个物理量的单位。质量单位用千克（kg），温度单位用℃。

2．△t是温度的变化值，既不是初温也不是末温，注意区分温度“升高到”和“升高了”。

3．物体吸热升温和放热降温的计算公式相同，注意温度的变化。

4．还可以利用公式变形计算

质量：；

比热容：；

温度变化：。

板书设计

1.比热容

定义：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫作这种物质的比热容。

单位：J/(kg·℃)。

物理意义：

水的比热容4.2×103J/(kg·℃)表示1kg的水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量是4.2×103J。

2.比热容的计算：

Q=cm(t-t0)    吸热

Q=cm△t

Q=cm(t0-t)    放热

c表示比热容   表示温度变化  t表示末温  t0表示初温 

3.水的比热容比较大的应用

暖气中用水作为工作物质，沿海地区昼夜温差小，内陆昼夜温差大，红薯窖里放一桶水等。

随堂练习

1．在1大气压下，2kg的初温为20℃的水，吸收了7.0×105J的热量后，水的温度(   )

A．升高到100℃B．升高到83.3℃

C．升高到103.3℃   D．不能确定

2．下列事例中①沿海地区昼夜温差小于沙漠地区；②在北方严寒的冬天，用水作为传热的介质，给居民区供“暖气”；③冬天户外的自来水管常有冻裂；④农民伯伯为了防止植物在夜间被冻坏，傍晚时常给田里灌水；⑤在海边，白天风常常是从海面吹向陆地；⑥水利发电；⑦冬天，北方地区为了防止地窖里的菜被冻坏，常常在地窖里放一桶水。不是利用水的比热容较大的是(    )

A．③⑤⑥        B．②⑥⑦       

C．③⑥⑦         D．⑤⑥⑦

3．体积为1∶2的由同种物质组成的甲、乙两物体，吸收相同的热量后，它们升高的温度之比为________，它们的比热容之比为________。

4．一杯酒精用去了一半，它的(   )

A．质量和比热容都变为原来的一半      B．质量和比热容都不变

C．质量为原来的一半，比热容不变      D．质量不变，比热容为原来的2倍

5．某同学在做“研究影响物质吸热多少的因素”实验时，得到如下数据：

(1)分析第一次和第三次或第二次和第四次的实验数据，可以得出什么结论？

(2)分析第一次和第二次或第三次和第四次的实验数据，可以得出什么结论？