【轻松备课】人教版物理九年级上 第13章第3节 比热容 第2课时 教学课件

(共21张PPT)
第 3 节 比热容
第 十三 章 内能
第2课时
1.针对“探究不同物质的吸热本领”的实验进行评估分析；
2.能够运用比热容的知识解释日常生产和生活中的现象；
3.能根据物体吸放热公式和热平衡方程进行热量计算；
4.利用温度—时间图像比较不同物质的比热容。
学 习 目 标
知 识 结 构
要 点 梳 理
1．探究：不同物质的吸热能力
升温多少
吸热多少
实验
装置
实验
设计 怎样比较水和食用油吸热能力的差异？
方法一：加热相同时间，比较____________；
方法二：升高相同温度，比较____________。
探究
方法 实验过程中应当控制水和食用油的质量________，使水和食用油升高相同温度或吸收相同热量(即加热相同时间)，这种研究问题的方法称为______________
相同
控制变量法
得出
结论 ①质量相等的水和食用油，升高相同的温度，________吸收的热量多，说明水的吸热能力________；
②物体吸收热量的多少与物体质量、温度变化、物质种类有关。
（续表）
水
强
实验
评估 （1）怎样得到质量相等的水和食用油
方法1：先确定需要水和食用油的质量,取两只完全相同的金属小桶,测出金属小桶的质量,计算出小桶和水的质量之和m,再把小桶放在天平上,注入水,使小桶和水的质量之和为m,用同样的方法测出等质量的食用油。
方法2：先确定需要水和食用油的质量,再计算出水和食用油的体积,用量筒测出需要的水和食用油。
（2）怎样确定水和食用油吸收的热量相同 需要的测量工具有哪些
提示：调节酒精灯的火焰相同,加热相同的时间;温度计和钟表。
（3）为什么要让烧杯、温度计、电加热器的规格相同
提示：加热水和食用油的过程中,烧杯、温度计也要吸收热量,为了减小它们对实验结果的影响,应采用相同规格的电加热器,可以保证在加热时间相同时,放出热量相同。
加热时间t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
水的温度/℃ 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
食用油的温度/℃ 30 32.5 35 37.5 40 42.5 47 47.5 50 52.5 55
在这些数据中,哪一个最可能是由于测量或者记录的疏忽而产生了错误 分析实验数据,可以得出的结论是什么
【例1】小明设计了如图所示的实验装置来探究水和食用油的吸热本领。
(1)写出调整实验器材的方法步骤。
(2)依据小明的探究方案,在实验探究过程中,除了选用相同规格
的烧杯和酒精灯,还需要控制不变的量有哪些
(3)实验探究记录数据如表：
水
食用油
【解析】（1）调整实验器材时,注意调整铁夹、石棉网的位置。（2）在探究过程中要利用控制变量法,使两种物质的质量和初始温度相同,比较末温和加热时间。（3）分析食用油的变化温度,第6 min食用油的温度应为45℃,故第6 min数据有误。分析食用油和水的温度的变化关系,每加热1 min,水的温度变化为1℃,食用油的温度变化为2.5℃,则食用油温度变化快。所以升高相同的温度,水需要吸收的热量多,故水的吸热能力较强。
【答案】（1）调整下面铁夹,使石棉网处于适当的高度;调整上面铁夹,使温度计处于适当的高度。（2）水与食用油的质量和初始温度相同。（3）第6 min食用油的温度记录错误；水的吸热本领比食用油本领强。
【变式训练1】如图所示是“比较水和煤油吸热升温特点”的实验装置。
（1）加热过程中,用搅棒搅动的目的是________________;
水和煤油吸热的多少是通过________________来反映的（选
填“温度计示数”或“加热时间” ）。
（2）关于该实验的变量控制,下列要求中不正确的是_____
（填字母）。
A.采用相同的加热方法（如酒精灯火焰的大小,与杯底的距离等）
B.烧杯中分别装入相同体积的水和煤油
C.使用相同的烧杯
使液体均匀受热
加热时间
B
2.比热容
物理
含义 比热容是描述物质吸热本领的物理量
定义 　 某种物质温度升高(或降低)所吸收(或放出)的________与物质的质量和温度变化量乘积的比，叫做这种物质的比热容，用字母______表示。
单位 　 符号：____________，读作：焦耳每千克摄氏度。
水的
比热容 　（1）水的比热容是____________________，它的物理意义是：________的水温度升高(或降低)________所吸收(或放出)的________为4.2×103 J。
　（2）水的比热容大的应用：取暖；散热；调节气候。
热量
c
J/(kg·℃)
1 kg
1 ℃
热量
[点拨] 比热容是物质的一种特性，与物质的质量大小、温度高低及变化、吸收或放出热量的多少均无关；不同物质的比热容一般不同；同一种物质，比热容与物质的状态有关。
【例2】小明根据表中提供的几种物质的比热容得出以下四个结论,其中正确的是(　　)
几种物质的比热容J/(kg·℃)
水4.2×103 煤油2.1×103 铜0.39×103 砂石0.92×103
酒精2.4×103 冰2.1×103 水银0.14×103 铝0.88×103
A.液体的比热容一定比固体的大
B.同一物质发生物态变化后,比热容不变
C.汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大
D.质量相等的铝块和铜块,升高相同的温度,铜块吸收的热量多
【解析】根据题表可知，水银是液体，而水银的比热容最小，故A选项错误;冰和水是同种物质，状态不同,比热容也不一样，说明比热容大小与物质的状态有关，故B选项错误;水的比热容较大，在其他条件相同时，吸收(放出)相同热量,温度变化较为缓慢，故可用于发动机冷却液，故C选项正确;铝的比热容比铜大，同样条件下，能吸收更多的热量，故D选项错误。
C
【变式训练2】内陆地区的温差比沿海地区的温差大，造成这种差别的主要原因是(　　)
A
A.水的比热容比泥土、砂石的比热容大
B.水的内能比泥土、砂石的内能大
C.水的密度比泥土、砂石的密度小
D.水的温度比泥土、砂石的温度低
【变式训练3】小东根据图提供的信息得出以下四个结论，其中
正确的是（　　）
A．我国北方楼房中的“暖气”用水作介质是因为水的比热容大
B．质量相等的水和沙子，吸收相同热量，水比沙子升温多
C．质量相等的沙子和铁，降低相同温度，沙子比铁放出热量多
D．铁块和铝块升高相同温度，一定吸收相等的热量
AC
3.热量计算
（1）吸热公式：Q吸_________________；放热公式：Q放_________________。
【注意】热量计算中温度变化的给出一般有两种情况：一是给出物体的初温和末温，在这类问题中，要找准初温t0,末温t，切不可张冠李戴；二是直接给出物体的温度变化，审题时注意区别“升高”、“升高了”与“升高到” 的不同，“升高”、“升高了”指的是公式中的Δt=t―t0,“升高到”指的是公式中的t。
（2） 由公式Q=cm Δ t可导出 ，对同一种物质来说，比热容并不随热量、质量和温度的变化量而发生改变，所以不能说明比热容c与Q、m、 Δ t有关，也不能说c与Q成正比，与m和Δ t的乘积成反比。
（3）热平衡方程（Q吸=Q放）
在热传递过程中，若无热量损失，则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量,即____________;若有热量损失,且损失的热量为Q损，则有_______________。
Q放=Q吸
Q放=Q吸+Q损
【例3】把一质量为50g的某金属球在108℃的炉火中加热足够长的时间，然后迅速投入到100g的初温为45℃的某种液体中，达到热平衡后金属球的温度变为48℃．已知金属球的比热容为0.42×103J/（kg ℃），不计热量的损失。求：
（1）金属球放出的热量；（2）该液体的比热容。
解：（1）金属球放出的热量：
Q放＝c金m金（t0金﹣t）
＝0.42×103J/（kg ℃）×0.05kg×（108℃﹣48℃）
＝1.26×103J
（2）根据Q放＝Q吸＝c液m液（t﹣t0液）可得，该液体的比热容
=4.2×103J/（kg ℃）
？
图像法是数形结合思想的一种重要应用，用图像来描述物质的吸热能力(比热容)时，通常用横轴表示时间，用纵轴表示温度，具体情况如下:
(1)质量和初温都相同的两种物质，分别用两个相同的加热器加热，物质吸热升温, 图像如图a所示。分析比较比热容的大小时，可采取以下两种方法:
①作一条垂直于时间轴的直线，如图b所示，相同时间内，甲乙吸收的热量是相同的，甲的温度变化量Δ t甲大于乙的温度变化量Δ t乙, 根据热量公式Q吸 =cm Δ t分析可知，c甲②作一条垂直于温度轴的直线，如图c所示，当甲乙升高的温度相同时，甲比乙加热时间要短，即甲比乙吸收热量少，由Q吸=cm Δ t可知c甲（2）质量和初温都相同的两种物质，在相同的时间内放出的热量相等，即物质放热降温， 图像如图d所示。可运用上述方法分析比热容的大小。
4.利用图像判断比热容大小
【例4】用两个相同的“热得快”，分别给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化的图像如图所示．根据图像可知，甲液体的比热容________ (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙液体的比热容。质量为500 g、初温为20℃的甲液体温度升高到90℃，吸收的热量为________J。 [甲液体的比热容为1.8×103 J/(kg·℃)]
小于
6.3×104
【解析】 （1）由图像可以看出：在相等时间内，液体甲温度变化量大，则甲液体温度升高较快；而两个加热器相同、加热时间相等时，两种液体吸收的热量相等，由公式Q吸＝cmΔt可知，在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下，温度升高快的液体比热容小，所以甲的比热容小，乙的比热容大．
（2）Q吸＝cmΔt＝1.8×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(90 ℃－20 ℃)＝6.3×104 J.
【变式训练5】用两个相同的电热器给质量同为2kg的物质甲和水加热，如图所示是它们的温度随时间变化的关系图像，据此判断甲物质10min吸收的热量为( )
A．5.04×105J
B．4.2×105J
C．2.52×105J
D．条件不足，不能计算
C
1.“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜。”这句谚语反映了我国新疆的某些地区夏季昼夜气温变化显著。沿海地区不像内陆地区昼夜气温变化那么大，其主要原因是砂石比水具有较小的（　　）
A．体积 B．密度 C．比热容 D．质量
2.分别用两个完全相同的“热得快”，同时给质量相同的A、B两种液体加热。它们的温度随时间变化的图像如图所示，由图可以
看出，A、B液体的初温_________（填“相同”或
“不相同”）， _____液体的温度升高得较快，___
液体的比热容较大.
相同
C
B
课 堂 达 标
A
3.我省许多城市都修建了人工湖，这是利用了水的比热容_______的性质来调节气候。若水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），一人工湖湖水质量为1×107kg，水温升高2℃，则湖水吸收的热量_________J。若这些热量被同等质量的砂石吸收（c砂＜c水），则砂石升高的温度将_________2℃（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
4.甲物体的质量是乙物体的4倍，当甲物体的温度从10℃升高到50℃，乙物体的温度从30℃升高到60℃时，甲、乙两物体吸收热量之比为3:1，则甲物体与乙物体的比热容之比是__________，然后让甲乙吸收相同热量后再将它们相互接触， __________（选填“甲”或“乙”）把热量传给另一物体。
5.“卡路里“简称“卡”，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的：在一个标准大气压下，1克水温度升高1℃吸收的热量。那么1卡=________焦耳【c水=4.2×103J/（kg ℃）】
大
8.4×1010
大于
9:16
乙
4. 2
6.探究“比较不同物质吸热能力”的实验中，在两支相同的试管中分别加入水和沙子。分别用同一酒精灯加热（如图所示），实验数据记录如下表。
（1）试管中加入的水和沙子应保证 （选填“体积”或“质量”）相等。
（2）实验中，物质吸热的多少是通过 （选填“升高的温度”或“加热的时间”）来反映的。
（3）分析表中数据可知，水和沙子两种物质吸热能力较强的是 。
质量
加热的时间
水
材料 升高10℃所需时间t/s 升高20℃所需时间t/s 升高30℃所需时间t/s
水 54 110 167
沙子 11 23 36
7.珊珊同学测量天然气灶火焰中心温度时，她先把一枚70克的铁钉放入火焰中心加热足够长的时间，然后用一把绝热钳夹住铁钉，立即放入盛有水的绝热容器中，已知绝热容器原来装有92克20℃的水，后来水温不再升高后，测得水温为80℃．已知铁的比热容0.46×103J/（kg ℃），求： （1）水升温过程中吸收的热量。 （2）火焰中心的温度。
解：（1）水吸收的热量： Q吸＝ c水m水（t － t水0） ＝ 4.2×103J/（kg ℃）×0.092kg×（80℃ － 20℃） ＝ 23184J （2）铁钉放出的热量：
Q放＝ Q吸＝ 23184J 火焰中心的温度