人教版九上13.3比热容 教学设计

《比热容》教学设计
【课标要求】
通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。
【教材分析】
本节课属于苏科版九年级上册第十二章第三节的内容，教材在学习了热传递、热量知识的基础上，进一步研究物体升高温度时吸收热量的多少与哪些因素有关，从而提出了物质的比热容的概念。本节课属于一个完整的实验探究课题，教材从日常生活经验出发提出问题，通过实验探究得出结论，并利用探究结果解决实际问题，关注学生的生活体验和实验探究能力的培养。本节课的重点是比热容概念的建立，比热容概念的理解是解释生活中自然现象的基础，也是进行热量计算的基础。
【学情分析】
通过初二的学习，学生已经初步掌握了实验探究的基本程序，掌握了控制变量法和转换法等科学探究方法，经历了比值法定义物理量的过程。但对物质的物理属性的理解不够透彻，本节课通过实验探究，让学生完整的经历探究过程，设计方案、进行实验，交流讨论，充分发挥学生的主动性，让学生在实验中切实的体验到不同物质吸热能力的不同，加深对比热容概念的理解，从而培养学生的物理观念，使其学会从物理的角度解释自然现象。
【教学目标】
1.通过实验探究，建立比热容的概念。
2.结合实验现象，分析得出比热容是反映物质吸、放热本领的物理量。
3.通过查物质的比热容表，了解一些常见物质的比热容，尝试用比热容解释简单的自然现象。
4.根据比热容公式，学会进行物体吸、放热的简单计算。
【教学重点】
通过探究，建立比热容的概念
【教学难点】
了解比热容是物质的一种物理属性，尝试用比热容解释简单的自然现象。
【教学过程】
情景导入：
同学们去过海边吗？去海边游玩时，大中午，赤脚走在海边的沙滩上，你的脚有什么感觉？如果跳进海水中时，觉得海水呢？
如果没去过海边，我们暑假去公园玩，累了找个大石头坐一坐，发现石头有点烫，可是湖水的温度呢？
（设计意图：新课标指出要遵循学生的身心发展规律，贴近学生生活，以具体事实、生活经验等引导学生进行理性思考。本地区是陕西省延安市，属于内陆地区，大多数学生没去过海边，所以结合生活实际，寻找更贴近学生生活的实例，符合学生的认知和生活经验，从而有效的引导学生进行理性的思考）
提出问题：同样是在太阳光照射下，为什么沙子和海水，石头和湖水的温度不一样？
猜想与假设：可能……
学生1.可能是海水和沙子的质量不同。
学生2.可能是海水和沙子吸收的热量不同。
学生3.可能是海水和沙子的物质种类不同，吸收热量升高温度的快慢不同。
学生4.可能是海水在蒸发过程中吸收热量，导致温度下降。
……
（设计意图：猜想与假设是科学探究的核心，学生可能会做出很多猜想，但对于一些猜想，比如说是因为海水蒸发吸热导致温度降低。教师可以结合夜晚沙子和海水温度的变化，提出：夜晚海水是否也会蒸发？从而让学生对一些猜想做出正确的判断。对于其它的猜想可以引导学生：验证猜想需要利用到控制变量法去一一探究，让学生体会科学知识获得的思维历程。）
思考：如果是质量相同、吸收热量相同的沙子和水升温的快慢是否相同呢？
活动一、探究不同物质的吸热升温的现象
1.猜想与假设：吸收相同的热量，沙子吸热升温比水快
2.实验设计：请同学们针对以下问题先独立思考，再结合教材提示，最后和同学们交流讨论实验方案。
（1）实验中我们怎么比较不同物质吸热升温的快慢？
（2）实验中我们如何使沙子和水吸收的热量相同？
（3）实验中用到哪些科学探究方法？
（4）实验所需的实验器材有哪些？各自的作用是？
（设计意图：新课标指出要培养学生的科学探究能力，能根据实验目的制定科学探究方案，有控制实验条件的意识，会正确使用实验器材收集数据，突出问题导向，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的实践本领和科学思维能力，发展核心素养。通过问题串引导学生进行深度思考，培养设计实验的能力。关于比较不同物质吸热升温快慢的方案设计，可以通过回顾比较物体运动快慢的方法类比分析。再结合课本“信息快递”使学生明确在热源和加热方式完全相同时，可以通过加热时间的长短反映物质吸收热量的多少。同时明确实验中需要控制的不变量应该有哪些。）
3.实验及记录：
请同学们利用实验器材进行实验并记录数据。
4.分析与结论：
（1）根据实验数据在坐标系中画出沙子和水的加热过程中温度随时间的变化图线。
0 1 2 3 4 5时间/min
（2）分析图像，并讨论：
①由实验数据可知：质量相等的沙子和水，哪个升温快？你是怎样得到结论的？
②由实验数据可知：质量相等的沙子和水，升高相同的温度，哪个吸收的热量多？你是怎样得到的结论？
③实验表明：不同物质吸热能力是否相同？沙子和水哪种物质的吸热能力强？
（设计意图：新课标指出引导学生通过分析论证得出结论并作出解释，培养学生分析论证的能力，注重对学生交流合作、评估反思能力的培养。比热容这个概念比较抽象，虽然学生根据实验结果能得出吸收相同的热量时沙子比水升温快，升高相同的温度水需要吸收的热量更多。但很难得出水的吸热能力比沙子强的结论。通过学生相互交流讨论后，认识到正是水吸热升温慢，所以要升高和沙子相同的温度需要加热更长时间，即需要吸收更多的热量，所以水容纳热的本领更大。因此水吸热能力更强。）
活动二、比热容
1.不同物质吸热能力不同，如何去描述不同物质的这种性质呢？
实例1：①给相同的质量的沙子和水，吸收相同的热量后，升高的温度不同。②给质量相同的沙子和水，升高相同的温度，需要吸收的热量不同。
结论：大量事实证明对于不同种物质吸收的热量与其质量和升高温度的乘积之比始终是不同的。
实例2:①把一壶水从200C加热到1000C和把半壶水从200C加热到1000C，哪种情况需要吸热多？
②把一壶水从200C加热到1000C和把一壶水从200C加热到800C，哪种情况需要吸热多？
③把一壶水从200C加热到1000C和把半壶水从200C加热到800C，吸热的热量一样多吗？
结论：大量事实证明对于同种物质吸收的热量与其质量和升高温度的乘积之比始终是一个定值。
总结：物质吸收的热量与其质量和升高温度的乘积之比与物质种类有关，它描述的是物质本身的一种物理属性，我们把它定义为物质的比热容。
（设计意图：新课标中指出，科学思维是从物理学的视角对客观事物的本质属性，内在规律及相互关系的认识方式；是建构物理模型的抽象概括过程。物质的物理属性的理解对学生是一个难点，通过从大量事实的分析让学生理解对不同物质来说，即使m、Q相同，但Δt不同；或者m、Δt相同，Q不同，所以Q与m、Δt的乘积的比值一定不同。但对于同一种物质来说，即使m、Q、Δt都不同，Q与m、Δt的乘积的比值是相同的，即此比值与m、Q、Δt分别都没有关系，只与物质本身有关。从而寻找到不同现象之间的内在规律，加强学生对比热容是物质的物理属性的理解，发展学生的科学思维。同时加强对比值法定义物理量的理解。）
2.请同学们阅读课本自主学习明确以下内容：
（1）比热容的定义
（2）比热容的公式
（3）比热容的单位
3.观察表格“一些物质的比热容”，分析以下问题：
（1）分析不同物质的比热容是否一定不同 同种物质的比热容是否一定相同？
（2）水的比热容为多少？读作？写作？表示的物理意义？
（3）沙子的比热容为多少？表示的物理意义？
（4）同样是在太阳光照射下，为什么沙子和海水，石头和湖水的温度不一样？到了傍晚，沙子和海水的温度又是怎样的呢？
（设计意图：经过前面的分析，通过学生自主学习，了解比热容的相关概念，在通过表格“一些物质的比热容”的分析，使学生更加理解比热容是物质的一种物理属性，只与物质的种类和状态有关。通过水和沙子的比热容的物理意义的理解，体会比热容描述的是物质吸热能力的物理量，水的比热容大说明其吸热能力强。并利用此知识解决导入情境中的问题，使学生体验成就感。）
4.比热容应用
（1）图片展示2022年9月26-29日新疆吐鲁番、延安的天气预报，思考为什么内陆地区比沿海地区的昼夜温差大？内陆地区为了减小温差，可以采取什么措施？
（2）汽车散热器等制冷设备常用水作为冷却剂，这是利用了水的什么特性？列举“水的比热容较大”这一性质的应用。
（3）如果汽车水箱里有初温为200C，质量为5kg的水，当温度升高到700C时，吸收了多少热量？
（设计意图：在理解了比热容的物理意义之后，让学生尝试用比热容解释简单的自然现象，使本节课达到深入浅出的效果,这是本节课的难点。结合学生所处的延安地区在上本节课的时期正是中秋时节，早晚温差特别大，截取同时期的其他内陆地区与沿海地区的天气状况使学生体验感更强，同时对减小内陆地区温差提出合理的建议，培养学生探索自然，关注社会的科学态度与责任。汽车散热器用水作为冷却剂的理解可以让学生从不同的角度理解水的比热容大的意义。进一步根据比热容公式，学会进行物体吸、放热的简单计算。）
小结：
水----万物之源，自古到今，人们对水的描写也无不蕴藏着深奥的道理。
如：“上善若水”指水能泽被万物而不与世人一般见识、不与世人争一时之长短，海纳百川，做到至柔却能像大海一样有容纳天下的胸襟和气度。人一定要有宽阔的胸怀，像水一样，遇事沉着镇定，处变不惊，用至善至美的胸襟对事对人。
（设计意图：通过物理的学习对水再认识，结合人们对水所赋予的情感，进行情感的升华，实现立德树人的根本任务。）
【课后作业】物理走进生活
1.阅读课本P46“海陆风的成因”，尝试用比热容的知识解释成因。
2.分析表“一些物质的比热容”中其它物质的比热容，结合生活实际解释与其相关的生活现象。
【教后反思】
比热容是一个相对抽象的概念，也是物质的一种基本的物理属性。本节课结合学生已有的学习经验，利用贴近学生生活体验的实例引入，提出问题，通过完整的科学探究过程，分析论证得出结论并对生活中的自然现象作出解释，体现了从生活到物理，再从物理走向生活的课程理念。同时在探究过程中注重培养学生的科学探究能力，注重学生间的交流合作，突出问题导向，引发学生深度思考，通过分析论证概况出比热容的概念，使学生经历物理概念的形成过程，发展其科学思维。最后结合生活实例，树立学生学会用比热容的知识解释自然现象的物理观念，使学生有关注自然环境，关心社会发展的意识。最后从人们对水的认识进行情感升华，实现学科的育人价值。