12.2科学探究：物质的比热容

福州民族中学 谢祥兴
§12.2科学探究：物质的比热容
【教学目标】
知识与技能：
1、理解比热容的概念，知道比热容；
2、尝试用比热容解释简单的自然现象；
3、能根据比热容进行简单的热量计算。
过程与方法：
根据科学探究的猜想与假设，制定探究计划，设计实验方案，在此过程中有控制变量的意识。
情感态度与价值观：
在科学探究中能积极与他人交流探究结论，能对数据进行初步评价。
【教学重点】
1、探究物质比热容；
2、物质温度改变时吸收或放出热量的计算公式Q=cm t。
【教学难点】
1、制定探究物质比热容的实验计划，设计实验、分析、评估实验结果；
2、对比热容概念的理解和简单应用。
【教学准备】
组织学生复习热量的概念、预习本节内容；
准备好所需器材：（每实验小组）烧杯2只、温度计2支、搅拌器2个、电加热器2副、盖板2块、水、煤油、停钟（或记时秒表）1块。
【教学方法】
实验探究法、讲授法
【课时数】 2课时
教学过程
引言
物质吸收热量后，物质的温度升高了。那么，应该如何计算物质吸收了多少热量呢？物质吸收多少热量跟什么有关呢？
一、科学探究:物质的比热容
讲述：物质吸收热量后，物质的温度升高了。那么该如何计算物质到底吸收了多少热量呢？
为了解决这个问题，我们必须得知道物质吸收多少热量与什么因素有关。
学生：启发学生从例子猜想
烧开一壶开水比烧开半壶开水所需要的热量要多，我们猜测，质量大的物质吸收的热量多，同一壶水水烧到50℃和烧到80℃，哪个吸收的热量多呢？那么对于相同质量的铜块和铁块，使它们升高相同的温度，需要的热量一样多？所以我们猜测，物质吸收的热量可能跟物质的质量，种类和温度变化有关。
讲述：我们今天探究的是物质吸收热量与物质的种类关系，因为物质吸收热量还与温度变化和质量有关，所以应该用控制变量法，使质量相同，温度变化也相同，来探究物质吸收热量和材料的关系。所以我们的问题就是：
1、问题：质量相同的不同物质升高相同的温度吸收的热量是否相同。
那么我们用什么方法来探究呢？
2、方法
方法一：质量相同，升高温度相同，比较加热时间长短
方法二：质量相同，加热时间相同，比较升高温度的多少
讲述：好现在我们要设计试验了，我们该用那些器材呢？
首先选材料，选固体好不好？为什么？学生回答
选固体不易测出温度，所以不选固体，选气体也同样，所以我们选我们比较容易得到的两种液体，水和煤油，那还需要那些器材呢？
学生回答：温度计，秒表，搅拌器，铁架台，石棉网，酒精灯，天平，并且要双份一样的。
那么这里用酒精灯加热有一个问题，就是两盏酒精灯很难保证提供一样的热量，所以我们选用电加热器，因为电加热器在相同时间能够放出的热量一样多。
3、器材：水和煤油，温度计，秒表，搅拌器，天平，电加热器并且要双份一样的。
讲述：器材选好了，那么我们现在要测哪些量呢？
学生回答：质量，通电时间，液体初温，液体末温，
4、实验表格设计
液体名称 液体质量m/g 液体初温t1/℃ 液体末温t2/℃ 升高的温度t1- t2/℃ 通电时间t/min
根据方法一：用天平称出质量相等的水和煤油，记录下水和煤油的初温，然后同时通电，选一个温度，让它们都升高到这个温度值，记下通电时间。
根据方法二：用天平称出质量相等的水和煤油，记录下水和煤油的初温，然后同时通电，选一个时间，到时间后，停止加热，记下这时水和煤油的温度。
一、二组的学生用方法一
三，四组的学生用方法二
学生开始做实验
5、分析与论证
相同的电加热器对外供热相同时，在相同时间内，质量相等的水和煤油吸收相同热量，煤油升高的温度比水高，要使水和煤油升高相同的温度，水加热的时间长。
6、结论
（1）相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量是相同的
（2）相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量是不同的
7、评估各组数据之间可能有较大的差异，原因之一就是各组所使用的电加热器难以保证完全相同，因此实际上每组研究对象吸收的热量并不完全相同，原因之二是有热量的损失。所以我们需要保温材料对试验装置做隔热措施。
二、比热容
通过上面的实验可以知道，不同物质升高相同的温度吸收的热量是不同的，这是物质的一种特性。叫比热容
1、定义：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
2、物理意义：表示物质吸热或放热本领的物理量。
3、单位单位：J/（kg.℃）
4、比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
5、水的比热容为4.2×103J(kg·℃) 表示：1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
6、水的比热容的应用
常见物质中，水的比热容最大，这种性质在生产生活中有许多重要应用，一种应用是利用质量、温度变化都相同时，水比其他物质吸收（或放出）的热量多，如人们利用水给发动机冷却，用暖器取暖等，第二种应用是利用质量相等，物质吸收（或放出）的热量也相等时，水比其他物质温度升高或降低得小，这就是为什么夏天沿海地区比内陆地区凉爽，冬天，沿海地区又比内陆地区温暖的原因。
关于比热容概念的理解
例1：关于比热熔，下列说法正确的是（）
A、比热容是物质的特性之一，它的物理意义是反映物质吸热或放热本领的大小
B、只要温度升高相同，比热容小的物质一定比比热容大的物质吸收的热量少
C、温度高的物质比温度低的物质比热容大
D、比热容跟物质质量有关
答案选A
解析：比热容是物质的一种特性，它反映物体吸收或放出热量的本领，故A正确，物质吸收热量多少不仅与温度变化有关还与质量和物质的材料和状态有关，故B、C错，比热容是物质的一种特性，与温度变化，质量，形状都无关。
三、热量的计算
1、计算公式：
若用t0初温，t是末温，c是物质的比热容；m是物质的质量，Δt表示温度变化。
吸热公式：
放热公式：
2、热平衡方程：不计热损失
例1：一个热水袋内装有1kg的水，水的温度从90℃降到40℃，已知水的比热容为4.2×103J(kg·℃)，求：热水袋内的水放出的热量是多少？
解题过程中要知道每个字母表示的含义
例2：将一高温物体投入5kg温度为20℃的水中，如果物体传给水的热量是，则水的温度升高到多少摄氏度？
3、注意事项
（1）各物理量单位必须统一国际单位
（2）注意对“升高”，“升高了”，“降低”，“降低了”的理解，他们都表示温度的改变量Δt，而不是末温t，而“升高到”，“降低到”表示物质的末温t
（3）、会对公式变形求其中任意一个量。
（4）热平衡方程是热传递过程中，如果没有热量损失，则高温物质降温放出的热量就等于低温物质升温所吸收的热量。
四、小结
五、作业布置
万向思维 12.2
书本 P36 2 3
六、板书设计
§12.2科学探究：物质的比热容
一、探究结论
1、相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量是相同的
2、相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量是不同的
二、比热容
1、定义：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
2、物理意义：表示物质吸热或放热本领的物理量。
3、单位单位：J/（kg.℃）
4、比热容是物质的一种特性，大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
5、水的比热容为4.2×103J(kg·℃) 表示：1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
6、水的比热容的应用
三、热量的计算
1、计算公式：
若用t0初温，t是末温，c是物质的比热容；m是物质的质量，Δt表示温度变化。
吸热公式：Q吸＝cm（t-t0）
放热公式：Q放＝cm（t0－t）
2、热平衡方程：不计热损失
3、注意事项
【教学反思】
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