13.2科学探究物质的比热容教案2023-2023学年度沪科版物理九年级上册

第二节　科学探究:物质的比热容
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
教学目标：
1.理解物质的比热容,比热容的单位及其读法。
2.知道比热容是物质的特性之一,会查物质的比热容表。
3.会根据水的比热容较大这一特性来解释一些有关的简单现象,会根据比热容进行热量计算。
教学重难点：
重点:理解比热容的概念。会根据比热容进行热量计算。
难点:实验中的热源及加热时间的控制和对实验数据的分析。
教学方法：讲授点拨法
教学课时：1
教学过程：
【新课导入】
情境导入
烈日炎炎的夏季,白天海滩上的沙子热的发烫,但海水却非常凉爽;傍晚太阳西落,沙子很快凉下来,但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件,海水的温度和沙滩不一样。这是为什么呢 带着这个问题开启我们的探究之旅吧。
【课堂探究】
1.探究物质吸热或放热规律
(1)实验猜想
我们知道,物体吸热,温度一般会上升,那物体吸收热量的多少可能与什么因素有关呢
猜想:物体吸收热量的多少可能与物体的质量、物体升高的温度有关,还与物质的种类有关。
(2)实验方法
根据前面的学习,当涉及的物理量比较多时,我们采用什么实验方法 　控制变量法　。
(3)实验探究
①提出问题
如果质量相同的水和煤油,升高相同的温度,两者吸收的热量是否相同
【思考】
a.那么实验中怎样比较物质吸收热量的多少
引导学生想到热源相同时,用加热时间的长短来反映物体吸收热量的多少。
b.实验时如何获得相同的热源
实验热源用酒精灯,调整两只酒精灯的灯芯,使两灯的火焰基本相同。则近似认为它们是两个相同的热源。
②进行实验与收集数据
物质 时间/min
0 1 2 3 4 5
水 20 25 31 38 46 56
煤油 20 27 35 45 56 65
③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　。
④分析论证
【思考】相同质量的水,升高相同的温度,吸收的热量是否相同 如果将水换成煤油呢
实验表明:无论是相同质量的水还是煤油,升高相同的温度,吸收的热量是相同的。
根据上述实验和分析可得:
a.相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量　相同　。
b.相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量　不同　。
2.物质比热容的计算和应用
(1)由上面的实验我们对物体的吸放热的影响因素有了定性的了解,请思考下列问题:
①1 kg水温度升高1 ℃吸收的热量是多少
②2 kg水温度升高1 ℃吸收的热量是多少
③2 kg水温度升高50 ℃吸收的热量是多少
④物质吸收热量的多少与其质量、温度变化、比热容成什么关系
(2)公式:c=,单位:J/(kg·℃)
物理量 物理意义 单位
Q 吸收或放出的热量 J
m 质量 kg
t2,t1 末、初温度 ℃
Δt 温度变化量 ℃
c 比热容 J/(kg·℃)
说明:温度升高时,Δt=t2-t1。
温度降低时,Δt=t1-t2。
(3)比热容的计算
[例题] 小华家的电热水器内装有5 L的水,该热水器中水的温度从20 ℃升高到40 ℃,求这些水吸收的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
已知:V=5 L,t1=20 ℃,t2=40 ℃
求:Q吸
解析:由密度的公式ρ=得,水的质量
m=ρV=1.0×103 kg/m3×5×10-3 m3=5 kg,
水吸收的热量
Q吸=c水m(t2-t1)
=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(40 ℃-20 ℃)
=4.2×105 J。
答案:4.2×105 J
(4)水比热容大的应用
①人们常用冷水冷却发动机,冬天用热水取暖的原因是什么
答案:因为相同的情况下水与其他的物质相比,吸收的热量　多　或放出的热量　多　。
②我国新疆地区有“早穿皮袄午穿纱,抱着火炉吃西瓜”的现象,你能解释这种昼夜温差较大的原因吗
答案:早晚温差大,原因是内陆砂石多水少,砂石的比热容小,吸收或放出相同热量时,温度变化较大。
板书设计
课堂训练
1.如图是北半球某沿海城市和某内陆城市一年内气温随月份变化的图线。下列说法正确的是(A)
A.实线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较小
B.实线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较大
C.实线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较小
D.实线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较大
2.对公式c=的理解,下列说法正确的是(B)
A.物质的比热容与物体的质量成反比
B.比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少无关
C.物质的比热容与物体是吸热或放热有关
D.物质的比热容与物体的温度变化大小成反比
3.把同温度、同质量的铁块和铝块(c铝>c铁),浸没在沸水中加热足够长的时间,则(B)
A.铁、铝与沸水同温,铁块吸热多
B.铁、铝与沸水同温,铝块吸热多
C.铁块温度高于铝块
D.铝块温度高于铁块
4.水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻。隐含的物理知识是水的　比热容　较大。气温降低时,水能　放出　(选填“放出”或“吸收”)较多的　热量　(选填“温度”“内能”或“热量”)。
5.探究物质的吸热能力,通常有两种方案:
方案一:取相同质量的两种物质,吸收相等的热量,比较温度的变化。
方案二:取相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较吸收的热量。
下表是小明探究甲、乙两种液体的吸热能力时记录的实验数据。
液体名称 液体质量m/g 液体初温t1/ ℃ 液体末温t2/ ℃ 加热时间t/min
甲 10 30 40 6
乙 10 30 40 3
(1)分析表中信息,小明采用的是　方案二　(选填“方案一”或“方案二”)来比较物质的吸放热能力的;实验中甲、乙两种液体吸收热量的多少是通过　加热时间　来反映的。
(2)分析表中数据,可得出结论:　甲　液体的吸热能力强。如果甲、乙两种液体都可作为发动机冷却液,应选　甲　液体作发动机冷却液。
下表是另一组同学的实验数据记录表。
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
丙 60 20 6 45
丁 60 20 6 68
(3)分析表中信息,该组同学采用的是　方案一　(选填“方案一”或“方案二”)来比较物质的吸放热能力。
(4)分析表中数据可知　丙　(选填“丙”或“丁”)物质的吸热能力强。
6.一个温度是40 ℃的铁球,吸收2.3×103 J的热量后,温度上升到90 ℃,求铁球的质量。[铁的比热容是0.46×103 J/(kg·℃)]
已知:t1=40 ℃,t2=90 ℃,Q=2.3×103 J,c铁=0.46×103 J/(kg·℃)
求:m
解析:根据比热容公式c=可得
m=
=
=0.1 kg。
答案:0.1 kg
教学反思
备课资源
利用水的比热容大来调节气候
　　三峡水库蓄水后,这个目前世界上最大的人工湖将成为“空调”,使山城重庆的气候冬暖夏凉。据估计,夏天气温可能会因此下降5摄氏度,冬天气温可能会上升3到4摄氏度。是什么原因导致重庆山城变得冬暖夏凉呢 原来,水库的建立,使储水量增加,而水的比热容大,在同样受冷受热时温度变化较小,从而使夏天的温度不会升得比过去高,冬天的温度不会下降得比过去低,使温度保持相对稳定,从而水库成为一个巨大的“天然空调”。