人教版九年级物理 第十三章内能第1节热量比热容（教学设计）

人教版九年级物理 第十三章内能
第1节 热量 比热容 （教学设计）
【课题】第1节 热量 比热容
【学习目标】
1.知道热量的概念及单位。
2.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。
3.通过探究实验掌握控制变量法，了解转换法的应用。
4.能用比热容解释简单的自然现象，感受物理和生活的密切关系。
5.能根据比热容概念，推导出热量的计算公式。利用热量的计算公式，进行简单的计算。
【学习重点】热量的概念和计算、比热容的概念和应用。
【学习难点】比热容概念的建立。
【教学器材】烧杯2个、2支温度计、食用油、水、两个电加热器、天平、滴管等。
第1课时
【新课导入】问题：在学习物态变化时，我们常说物体吸热或放热，例如在烧水的时候，水会吸热，我们怎样才能知道水吸收的热的多少呢
【新课学习】知识点一 热量
加热水的过程就是热传递的过程。在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。热量用符号Q表示。热量的单位是焦耳（J），和功、能量的单位相同。
知识点二 比较不同物质的吸热能力
【提出问题】物质吸收的热量可能哪些因素有关 有哪些事例支持你的猜想
【猜想】
（1）物质吸收热量的多少可能与质量有关。
支持事例：把水烧开时，水的质量越大，加热的时间越长。
（2）物质吸收热量的多少可能与升高的温度有关。
支持事例：烧水时，把水烧的温度越高，加热的时间越长。
物质吸收热量的多少可能与物质的种类有关。
支持事例：加热质量相等的水与油，升高相同的温度，加热的时间不等。
【提问】对于不同的物质，例如水和食用油，如果它们的质量相同,升高的温度也相同，它们吸收的热量是否相同 怎样比较不同物质的吸热能力呢
请同学们边讨论边合作设计实验方案。
【设计实验】
（1）实验方法：该实验用控制变量法、转换法进行探究。
①控制变量法：探究物质吸收的热量可能与质量、升高的温度、物质的种类有关时，应该控制两个因素相同，每次实验只能改变其中一个因素。
②转换法：因为热量无法直接测量，可以用加热时间长短来反映物质吸收热量的多少。
（2）实验器材
质量相等的水与食用油、温度计2支、相同的电加热器2个、秒表.
【进行实验与收集数据】
（1）取质量相等的水与食用油各200g.
（2）按照教材图示装置安装器材。观察温度计的示数，记下加热前水和食用油的温度。
（3）接通电源，同时对烧杯中的水和食用油加热10min，每隔2min记录一次温度。
（4）停止加热，同时读出两只温度计的示数，记下水和食用油的温度。
（5）计算出加热过程中水和食用油升高的温度。
（6）处理实验数据。
【演示】比较不同物质吸收热量的情况（视频）
【实验数据记录】
加热时间/min 0 2 4 6 8 10
水的温度/℃ 20 28 35 42 48 54
食用油的温度/℃ 20 29 43 55 66 74
【分析与论证】
（1）质量相等的水和食用油吸收相同的热量，升高的温度不相同，食用油升高的温度比水的多。
推理：质量相等的水与食用油升高相同的温度，吸收的热量不相同，水吸收的热量比食用油的多. 表明水和食用油吸热本领不一样。
（2）换用其他物质进行实验，发现在质量相同，升高的温度相同时，不同物质吸收的热量不相同。
（3）实验结论：质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等。
【引导学生讨论】
（1）用规格相同的电加热器对不同物质进行加热的好处：容易控制相同时间内不同物质吸收的热量相同。
（2）判断物质吸热能力强弱的两种方法 ：:①对质量相同的不同物质加热相同时间，通过比较升高的温度判断物体吸热能力的强弱，温度升高少的物质吸热能力强；②使质量相同的不同物质升高的温度相同，通过比较加热时间长短来判断物质吸热能力的强弱，加热时间长的物质吸热能力强。
知识点二 比热容
怎样表示不同物质在质量相同、升高温度相同时吸收的热量不同的这种性质上的差别？
物质的这种性质，用物理量比热容（c）来表示。
一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量（Q吸）与它的质量（m）和升高的温度（t-t0）乘积之比，叫作这种物质的比热容。
比热容用符号c 表示。比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃).
l kg的某种物质，温度降低1℃所放出的热量，与它温度升高1℃所吸收的热量相等，数值上都等于它的比热容。
【引导学生阅读常见物质的比热容】
常见物质的比热容[J/（kg·℃）]
水　4.2×103 色拉油　1.97×103 铁、钢 0.46×103
酒精　2.4×103 砂石　0.92×103 铜　0.39×103
煤油　2.1×103 铝　　 0.88×103 水银 0.14×103
冰　2.1×103 干泥土 0.84×103 铅 　 0.13×103
【引导学生分析归纳】由表中可发现什么规律 ？
①每种物质都有自己的比热容，不同物质的比热容一般不同。
②同种物质在，物态不同，比热容不同。
③水的比热容最大，为4.2×103J/（kg·℃）.
【水比热容大特性的应用】
1. 质量相同的不同物质，当吸收或放出同样的热量时，比热容较大的物质温度变化较小。比热容大的物质对调节温度有较强的作用。
（1）水的比热容较大。当环境温度变化较快的时候，水的温度变化相对较慢。生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成严重损害。
（2）沿海地区气温变化没有内陆、沙漠地区气温变化显著，原因是水的比热容比砂石、泥土的比热容大。
2. 质量相同的不同物质，升高（或降低）一定温度，比热容较大的物质吸收（或放出）的热量多。
（1）用比热容大的水取暖。
（2）用比热容大的水冷却物体。
【扩展性实验】 用传感器比较不同物质的比热容（视频）
【课堂练习】
【例题1】下列事例能说明物质吸收的热量与物质种类有关的是【 】
A．质量相等的水，温度升高5℃，它们吸收的热量相等
B．质量相等的水和煤油，温度都升高5℃，水吸收的热量比煤油多
C．质量相等的水，温度分别升高10℃和5℃，它们吸收的热量不相等
D．质量不相等的水，温度都升高10℃，它们吸收的热量不相等
【答案】B
【解析】物质吸收热量的多少与物质的种类、物质升高的温度及物质的质量有关。要探究物质吸收的热量与物质种类有关，应比较不同的物质在质量、升高的温度相同的情况下吸收热量的关系。
【例题2】关于比热容，下列说法中正确的是【 】
A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的质量越大，它的比热容越大
C.密度越大的物体，比热容越大
D.比热容是物体自身的性质，与质量、吸（放）热情况无关
【答案】D
【解析】 比热容是物质本身的一种特性，它的大小与物质的种类和物态有关。而与其形状、质量、温度高低、吸（或放）热多少、放置地点如何无关。比热容与密度也无关。
【例题3】图甲是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。
（1）两支试管里水和煤油的质量_______（选填“相同”或“不同”）；
（2）相同时间内，水吸收的热量_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量；
（3）由图乙可知，________的吸热能力更强。
【答案】（1）相同 （2）等于 （3）水
【解析】（1）比较不同物质的吸热能力，需要控制不同物质的质量相等，若控制升高的温度相同，通过比较加热时间（吸收的热量）来比较物质的吸热能力，加热时间长的物质吸热能力强；若控制加热时间（吸收的热量）相同，通过比较升高的温度来比较物质的吸热能力，升高温度少的物质吸热能力强。
（2）实验中，用相同加热装置对质量相同的不同物质加热相同时间，不同物质吸收的热量相同。
（3）由图乙可知，质量相同的水和煤油，加热相同时间，水升高的温度少，水的吸热能力更强。
【例题4】以下四种现象中，与水的比热容无关的是【 】
A．汽车的发动机用循环流动的水来冷却
B．生活中往往用热水取暖
C．夏天洒水降温
D．滩涂湿地温差小
【答案】C
【解析】汽车发动机用循环流动的水冷却、生活中用热水取暖，都是利用水的比热容大的特性；滩涂湿地温差小，是因为水的比热容大，一定质量水吸收或放出一定热量温度变化小；夏天洒水降温是因为水蒸发（或汽化）吸热使温度降低。
【课时知识总结】
热量
热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。热量的单位是焦耳（J）。
二、比热容
①物理意义：用来反映物质吸热能力的物理量。
②定义：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，叫这种物质的比热容。
③公式：
④单位：焦每千克摄氏度【J/（kg·℃）】
⑤比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容。不同物质的比热容一般不同。同种物质，物态不同，比热容不同。
【课后作业】练习与应用： 1、2、3、4、6题
第2课时
【新课导入】
比热容在数值上等于1kg的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。如果知道一种物质的比热容，再知道这种物质的质量和升高的温度、就能计算它吸收的热量。
【新课学习】知识点三 热量的计算
想想议议
沙子的比热容约为0.92×103 J/( kg ℃)，这表示质量是1 kg的沙子温度升高1 ℃时吸收的热量约为0.92×103 J.把质量是2 kg、温度为20 ℃的沙子加热到30 ℃，沙子吸收的热量约为多少
利用这些热量给质量是2 kg、温度为20 ℃的水加热，水的温度会上升到大约多少摄氏度
由得，物质温度升高吸收的热量Q吸=cm（t-t0）.
质量为2kg的沙子温度从20℃升高到30℃，吸收的热量约为
Q吸 = c m (t-t0) ＝0.92×103J/(kg·℃)×2kg×(30℃-20℃)＝1.84×104J
由得，物质吸收热量升高的温度
质量2kg、温度为20℃的水吸收1.84×104J的热量，温度会上升到
【例题1】质量为10kg的水温度从25℃升高到65℃，吸收的热量是多少？
解：水吸收的热量
Q吸 = c m (t-t0) ＝4.2×103J/(kg·℃) ×10kg ×(65℃-25℃) ＝1.68 ×106J
【例题2】有一根烧红的铁钉，温度是800 ℃，质量是1.5g，它的温度降低到20 ℃，要放出多少热量 钢的比热容为0.46×103 J/(kg·℃)
解：铁钉温度降低放出的热量
Q放 = cm(t0-t)=0.46×103 J/(kg·℃)×1.5×10-3kg×(800℃-20℃) = 538.2 J
【知识拓展】
热传递和热平衡
热从温度高的物体传递到温度低的物体上（或热从物体高温部分传到低温部分）的现象叫作热传递。
在热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若高温物体放出的热量全部被低温物体吸收，最后两物体达到温度相同，即两物体达到热平衡。热传递过程中，若不计热损失，低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量Q吸 = Q放 .
【例题3】质量为100g铁块，放在炉子上加热相当长的时间后取出立即投入质量为250g、温度为20 ℃的水中，水的温度最后升高到60 ℃（此过程中不计热损失）则炉子（炉火）的温度为____℃.【c水＝4.2×103 J/( kg·℃)，c铁＝0.46×103 J/( kg·℃)，结果保留整数】
解：水吸收的热量
Q吸＝c水m水(t－t0水)＝4.2×103 J/( kg·℃)×0.25 kg×(60 ℃－20 ℃)＝4.2×104 J
不计热量损失，铁块放出的热量Q放＝Q吸＝4.2×104 J
由Q放＝cm(t0－t)得，铁块的初始温度
炉火温度等于铁块的初始温度，为t炉火＝t0铁=973 ℃
【例题6】吃早饭的时候，妈妈用热水给小雪加热袋装牛奶，已知袋上标有250 mL，为了使这袋牛奶的温度由15 ℃升高到35 ℃，妈妈至少要用100 ℃的热水多少千克？[设该牛奶的比热容为2.5×103 J/(kg·℃)，牛奶的密度为1 g/cm3，不计热量损失]
解：由ρ＝m/V得，牛奶的质量：m1 ＝ρV＝1 g/cm3×250 cm3＝250 g＝0.25 kg，
牛奶升温时吸收的热量：
Q吸＝c1m1(t－t01)＝2.5×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(35 ℃－15 ℃)＝12 500 J，
不计热量损失，热水温度由100 ℃降低到35 ℃放出的热量 Q放＝Q吸=12500 J，
由Q放＝cm(t0－t)得，水的质量
【科学 技术 社会 环境】地球的温室效应（视频）
【课时知识总结】
1.物质温度升高吸收的热量Q吸=cm（t-t0）.
2.物质温度降低放出的热量Q放=cm（t0-t）.
3.热传递过程中，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量Q放=Q吸.
【课后作业】练习与应用： 5题