12.3 研究物质的比热容(共32张PPT)2023-2024学年沪粤版九年级上册物理

(共32张PPT)
第十二章　内能与热机
12.3　研究物质的比热容
1.会比较物质吸放热的本领。
2.通过举列领会比热容的含义，并会解释生活中与比热容有关的物理现象。
3.经历探究过程，比较不同物质的吸热本领。
4.重点:会应用“探究物质的吸、放热性能”实验中的控制变量法和等效转换法。
学生要联系自己的生活经验，从家里烧水开始，自己先明确质量相同的同种物质升高相同的温度所吸收的热量是一样的，然后在通过实验探究质量相同的不同物质升高相同的温度吸收的热量是否一样，或质量相同的不同种物质吸收同样的热量升高的温度是否相同，最后得出不同的物质吸热本领一般不同的结论。
·导学建议·
1.指导学生完成实验探究，然后由学生交流讨论、归纳，从而引入比热容的概念。
2.在实验时，要注意控制变量法的应用，为了使试管受热均匀，可采用水浴加热法。
探究物质的吸、放热性能
1.在一天内，同一纬度的海滨城市和沙漠地区的气温变化是否相同？哪个气温变化大些？
答　不相同，沙漠地区的气温变化大些。
2.同学们在生活中一定烧过水，请对以下问题进行讨论:
(1)一壶水容易烧开还是半壶水容易烧开？
(2)将一壶水烧开与烧热，哪个需要的时间长？
(3)烧水时，水吸收的热量可能与哪些因素有关？有什么关系？
答　(1)半壶水容易烧开；
(2)一壶水烧开用的时间长；
(3)烧水时，水吸收的热量可能和水的质量有关，把水烧开，水的质量越大吸收的热量越多；一定质量的水吸收的热量和升高的温度有关，温度升得越高，水吸收的热量越多。
3.一杯开水和半杯开水，都自然冷却到室温，放出热量多的是 　一杯开水　。
一杯开水　
4.在探究有多个变化因素的问题时，实验中我们采用的方法是只让其中一个因素发生变化，保持其他因素不变，这种方法叫　控制变量法　。这种研究方法在物理学习中经常用到，例如　探究压力的作用效果和什么因素有关的实验　。在“探究物质的吸、放热性能”的实验中，控制了不变的物理量是　质量与温度变化　。
控制变量法　
探究压力的作用效果和什么因素有关的实验　
质量与
温度变化　
5.质量相等的不同物质在升高相同的温度时，吸收的热量是　不相等　(选填“相等”或“不相等”)的。为了比较不同物质在吸、放热性能上的差别，物理学中引入了　比热容　这个物理量。
不
相等　
比热容　
什么是比热容
6.比热容是物质的一种属性，比热容的单位是　J/(kg·℃)　，读作　焦耳每千克摄氏度　。公式为　c＝　 ，水的比热容是　4.2×103 J/(kg·℃)　，它的物理意义是　1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103 J　 。
J/(kg·℃)　
焦耳每千克摄氏度　
c＝ 　
4.2×103 J/(kg·℃)　
1 kg的水温度升
高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103 J　
7.下面说法中错误的是 (　C　)
A.单位质量的某种物质，温度升高1 ℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容
B.单位质量的某种物质，温度降低1 ℃所放出的热量跟温度升高1 ℃所吸收的热量相等
C.吸收热量越多的物体，比热容越大
D.每种物质都有自己的比热容，比热容是物质的一种属性
C
与比热容公式有关的简单计算
4.已知铝的比热容是0.88×103 J/(kg·℃)，它表示的意义是质量为　1 kg　的铝，温度升高　1 ℃　时，所吸收的热量是　0.88×103 J　。
5.质量为2 kg的铝，温度升高1 ℃时，吸收的热量是多少？
答　2×0.88×103 J＝1.76×103 J。
1 kg　
1 ℃　
0.88×103 J　
6.质量为2 kg的铝，温度从30 ℃升高到60 ℃时，铝吸收的热量是多少？
答　2×0.88×103×(60－30) J＝5.28×104 J。
7.若铝的质量为m，比热容是c，温度从t0升高到t时，铝吸收的热量是多少？(用字母表示)
答　若吸收的热量用Q吸表示，则Q吸＝cm(t－t0)。
吸热能力强弱比较
1.取质量相等的水和沙子，装在相同的容器中，放在同一加热板上用酒精灯加热，如图所示。比较它们升高同样的温度所需要吸收的热量。
(1)怎样获得质量相同的水和沙子？
答　用天平测量。
(2)怎样测出它们的温度？
答　在容器中插入温度计。
(3)怎样确定它们吸收热量的多少？
答　通过比较加热时间的长短，加热时间相同则吸收热量相同；加热的时间越长，吸收的热量越多。
(4)把测量的数据，记录到表格中。
质量/g 温度升高10 ℃所需要的时间/s 温度升高20 ℃所需要的时间/s 温度升高30 ℃所需要的时间/s
沙子 30 64 89 124
水 30 96 163 220
30
64
89
124
30
96
163
220
实验结论:质量相同的不同种物质，升高相同的温度，加热所用的时间越长，吸收的热量　越多　，吸热能力　强　，反之则吸热能力　弱　。
越多　
强　
弱　
2.相同质量的水和煤油，加热相同的时间，谁的温度升得更高？
仪器:天平、砝码、烧杯、铁架台、酒精灯、石棉网、两根试管、两支温度计。
步骤:如图所示，把仪器组装好，用天平测出等质量的水和煤油装入试管中，用酒精灯加热相同的时间，并记录数据，填入下表。
水 煤油
升高的温度/℃ 10 17.5
(1)结论:　质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，水的温度升高得少，说明水的吸热能力强　。
10
17.5
质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，水的温度
升高得少，说明水的吸热能力强　
(2)要得到相同质量的水和煤油，应使用的测量仪器是　天 。
(3)为了使水和煤油吸收相同的热量，必须使用相同的酒精灯，且加热时间应　相同　(选填“相同”或“不同”)；把试管放入水中加热的目的是　使水和煤油受热均匀　。
(4)相同质量的煤油和水，吸收了相同的热量后，煤油升高的温度　高　。
天
平　
相同　
使水和煤油受热均匀　
高　
(5)相同质量的煤油和水，要使它们上升的温度相等，煤油吸收的热量　少　。
归纳:物体吸收热量的多少，不仅与物体的　质量　和　升高的温度　有关，还与物体的　种类　有关。吸收热量多少或温度变化多少，都反映了物质吸热能力的强弱。
少　
质量　
升高的
温度　
种类　
比热容相关计算
3.2010年4月20日夜间，位于墨西哥湾的钻井平台发生爆炸，造成原油大量泄漏，截至5月27日已漏出原油约7×107 L，给当地造成巨大的生态灾难和经济损失。已知原油的密度为0.9×103 kg/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。则:
(1)原油的质量是多少？
(2)这些泄漏的原油完全燃烧放出来的热量为2.772×1015 J，假设放出的这些热量全部被水吸收，可以使多少质量的水从10 ℃升高到100 ℃？
解　(1)泄漏原油的质量m＝ρV＝0.9×103 kg/m3×7×104 m3＝6.3×107 kg
(2)水吸收的热量:Q吸＝c水m水(t－t0)，水的质量：
m水＝＝＝7.3×109 kg。
4.植树造林可以调节气温，保持水土，对改善生态环境有着重要意义。据资料介绍，一公顷森林每天吸收的太阳能约为1.08×1010 J，如果这些能量全部被一公顷质量为4×106 kg的泥土吸收，可使其温度升高3 ℃，试求出泥土的比热容。
解　根据公式Q吸＝cmΔt得泥土的比热容:c＝＝＝0.9×103 J/(kg·℃)。
比热容在生活中的应用
5.生活体验告诉我们:在一天内，同一纬度的海滨城市的气温变化比沙漠地区的气温变化小，同学们，你们现在能用所学物理知识解释清楚吗？
答案　在同样受热或冷却，即吸收或放出相同热量的情况下，由于水的比热容比砂石的比热容大很多，根据公式Δt＝可知，质量相同的水比砂石的温度变化小。
2019北京世园会园区主要场馆之一“中国馆”屋顶采用了非晶硅薄膜发电技术，屋顶安装了1056块光伏玻璃，将园区打造为“绿色”新理念的典范。太阳能发电已成为实现节能减排、可持续发展的重要举措。
如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120 L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P0＝1400 W。如果将整箱水的温度从20 ℃加热到70 ℃，需要阳光照射5 h，那么:
(1)一箱水需要吸收的热量是多少？
(2)热水器上集热器的面积至少要多大？[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]
解　(1)m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×120×10－3 m3＝120 kg
Q＝ cmΔt＝4.2×103 J/(kg· ℃)×120 kg×(70 ℃－20 ℃)＝2.52×107 J。
(2)W总＝＝＝6.3×107 J
P总＝＝＝3500 W
S＝＝＝2.5 m2。