10.3 探究——物质的比热容 导学案
导学目标
1.学会比热容的定义、符号、计算公式、单位。
2.知道水的比热容及其物理意义。
3.了解水的比热容较大所产生的一些现象及应用。
4.会利用比热容公式进行一些简单计算。
重点1、知道水的比热容及其物理意义；会利用比热容公式进行一些简单计算。
难点：会利用比热容公式进行一些简单计算。
自主学习
1．在热传递过程中，物体的内能会发生变化，物体内能改变的多少，可用 来量度。
2.不同种类的物质，升高（后降低）相同的温度，所吸收（或放出）的热量不仅与
有关，还与 有关。
3.比热容是物质的一种 ，它反映了不同物质 或 的本领。
4. 的某种物质温度升高（或降低） 叫做这种物质的比热容，用字母 表示，在国际单位制中，比热容的单位是 ，符号是 ，比热容的常用单位是 ，符号是 。
5.水的比热容较 ，所以沿海地区比内陆地区昼夜温差 ，生活中常用 作为工作物质来取暖或冷却物体。
6.吸收热量的计算公式是 ；放出热量的计算公式是 。
合作探究
（一）不同物质的吸热情况与什么因素有关
1.提出问题：不同种类的物质，质量相同，升高相同的温度时，吸收的热量相同吗？
猜想： ；
制定计划（设计实验、验证猜想）：
（1）因为影响物质吸收热量多少的因素还有质量和升高的温度，设计实验时应该只让物质的 不同，而保持其它条件都相同，这种实验方法叫 。
（2）实验中水和煤油吸收热量的多少通过比较 时间来判断，加热时间越长，说明吸收的热量越 。这种把不容易观察的量转化成 观察的量的方法叫转换法。
参照课本图10—26进行实验探究。
收集证据，得出结论：
（1）设计实验数据记录表格，并将实验数据记录在你设计的表格中
物质
质量m/kg
升高的温度△t/℃
加热时间t/s
煤油
0.4
50
水
0.4
50
（2）根据实验数据，在小组内交流讨论。
给相同质量、不同种类的物质加热，使它们升高相同的温度，对它们的加热时间是 的，这表明了它们所吸收的热量是 的。
可见，不同种类的物质，升高（或降低）相同的温度，所吸收（或放出）的热量不仅与质量有关，还与 有关。
（二）比热容
读一读：阅读教材表10-2
填一填：
不同的物质比热容一般 ，同种物质同种状态下比热容一定是 的，不同状态下的比热容是 。表中 的比热容最大。
当堂检测
1.将一块铁切去一半，没有变化的物理量是（ ）
A．体积 B．质量
C．比热容 D．重力
2.冰在熔化过程中，下列判断正确的是（ ）
A．内能不变，比热容不变 B．吸收热量，温度不变
C．比热容、内能、温度都不变 D．比热容变大、内能增加，温度升高
3.在研究物体放出热量多少跟物质种类是否有关的实验中，提供的材料：(1)0.1㎏的铜块；(2)0.1㎏的铝块；(3)0.2㎏的铜块；(4)0.3㎏的铝块。应选用的材料是（ ）
A．(1)与(2) B．(1)与(3) C．(2)与(4) D．(3)与(4)
4.用相同的酒精灯和同样的烧杯盛有质量相同的甲、乙两种液体加热，如图，反映的是温度随时间变化的图像， 从图中可以看出[ ]
A．甲的比热容大 B．乙的比热容大
C．它们的比热容一样大 D．无法判断
5.在“比较水和煤油的吸热能力”的实验中，可以通过控制水和煤油的质量相同、吸收的热量相同，比较它们 的多少，从而比较它们的吸热能力；实验中，用 间接反映吸收的热量。
6.汽车发动机常用水来做冷却剂，这是因为水的比热容较 ；若发动机的水箱中贮有10kg水，当水温升高10℃时，水吸收的热量是 J．
7.使40g 0℃的冰温度降低到-10℃，能放出多少热量？如果这些热量用来给水加热，可使多少g 5℃的水温度升高10℃？
我的收获
10.3 探究——物质的比热容
1.知道什么是物质的比热容,及比热容的单位及读法.
2.知道比热容是物质的特性之一,会查物质的比热容表.
3.会根据水的比热较大这一特性来解释一些有关的简单现象.
4.加深比热容概念的理解,学会根据比热容进行热量计算.
5.理解热量的计算公式,并会应用公式进行相关的计算.
【重点难点】
重点:理解比热容的概念;理解热量的计算公式.
难点:根据水的比热容较大这一特性来解释有关的简单现象;热量计算公式的应用.
【新课导入】
导入1:情景导入
1.有句谚语这样说:“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”,同学们知道这说的是哪个地方吗?知道是什么原因造成了这样奇怪的一种现象吗?
2.师:炎热夏天的傍晚,有两个人在海边游玩,为了纳凉问题两人发生激烈争执,甲主张划船到海中去,乙则认为在岸上散步更凉爽,你认为谁的意见对?
(说明:创设物理情景,以激发学生的学习兴趣)
让学生思考、猜想、讨论并发表自己的观点.
生(甲):在岸上散步凉爽,因为砂石温度低.
生(乙):划船到海中更凉爽,因为水温较低.
生(丙):一样凉爽,因为气温是一样的.
师:同学们有这么多猜想,到底谁的想法正确呢?学习本节知识后你自然会明白.
导入2:复习引入
复习提问:热传递的实质是什么?什么叫做热量?
进一步提出问题:水吸收热量的多少与什么因素有关?
根据已有的生活经验说出猜想并说出猜想的依据.鼓励学生大胆猜想,积极发言.
【课堂探究】
1.实验探究:不同物质吸收热量的多少与什么因素有关
师:同学们在生活中一定烧过水,一壶水容易烧开还是半壶水容易烧开?
生(齐):半壶水容易烧开.
师:将一壶水烧开与烧热,哪个需要时间长?
生(齐):一壶水烧开需要时间长.
师(继续提出问题):烧水时,水吸收的热量可能与哪些因素有关?有什么关系?请同学们猜想一下.
(说明:提出问题,让学生猜想并讨论,培养学生的发散思维)
生(甲):与水的质量有关,水的质量越大吸收热量越多.
生(乙):与水温升高多少有关,水温升高越多吸收热量越多.
生(丙):与水的质量、水温升高多少都有关,质量越大、水温升高越多吸收热量越多.
(说明:教师引导学生互相交流、反驳,对回答不完善的地方可补充完善,共同讨论、归纳、得出结论.)
在学生讨论回答的基础上,教师板书结论.
师(继续提出问题):对于不同的物质,例如,水、沙子、煤油,如果它们的质量相同,温度升高的度数也一样,它们吸收的热量是否相同?
(说明:学生思考,小组讨论并回答,以求思维的多样性)
生(甲):吸收热量不相同,夏天到海边洗澡时,会感觉沙子烫脚,而海水却比较凉;水吸收的热量多,说明水的吸热本领大.
生(乙):吸收热量相同,因为它们受同样的太阳光照射.
师(总结说明):吸收热量多少、或温度变化多少,都反映了物质吸热能力的大小.怎样比较不同物质的吸热能力?请同学们参看桌上的实验器材,边讨论边合作设计实验方案.
让学生分小组合作讨论并设计方案.
(说明:教师要加入学生的探究设计环节,倾听学生的思路,并适时加以点拨,培养学生的创新思维和创新意识)
教师让学生进行实物投影展示设计方案,并让学生口头表述自己的设计思路.
生(甲):用相同质量的水和沙子,加热相同时间,比较它们温度升高的多少.温度升高越小,说明吸热能力越强.
生(乙):用相同质量的水和煤油,温度升高相同时,比较它们加热时间的长短.加热时间越长,说明吸热能力越强.
(说明:高效率的交流,使学生从别人的方案中得到有益的启发,认识到交流与合作的重要性)
教师将实验设计中相同或相似方案的学生重新分组.
(说明:重新分组后,学生有了归属感、荣誉感.以小组为单位,通力合作,取长补短,形成合作、竞争的学习气氛)
教师在学生进行实验之前,应把实验中可能遇到的问题先提出来讨论,有助于实验的顺利完成.
设置问题:(1)怎样获得质量相同的水和沙子?(或水和煤油)
(2)怎样测出它们的温度?
(3)怎样确定它们吸收了相同的热量?
学生思考、讨论,并逐一回答.
师:请做完实验的同学将数据填到黑板上的表格中.学生进行实验,填表:
表1 质量相同、加热时间相同时
水
沙子(煤油)
升高的温度/℃
表2 质量相同、升高相同的温度时
水
煤油(沙子)
升高的温度/℃
(说明:取得学生大量的数据,便于总结结论)
师:请同学们从这些数据中,总结出不同物质的吸热能力.
学生自由讨论,并归纳结论.
(说明:此环节中学生的主动性得到充分发挥,能力在争辩中得到提高)
师:怎样表示各种物质在这种性质的差异呢?物理学中引入了比热容这个物理量.
(板书:比热容概念)
2.比热容
师:不同物质的比热容不同,比热容是物质的一种属性.请同学们了解“几种物质的比热容”(屏幕投影).
几种物质的比热容[J/(kg·℃)]
水
4.2×103
铝
0.88×103
酒精
2.4×103
干泥土
0.84×103
煤油
2.1×103
钢铁
0.46×103
冰
2.1×103
铜
0.39×103
蓖麻油
1.8×103
水银
0.14×103
砂石
0.92×103
铅
0.13×103
师生共同分析:从表中我们了解到,水的比热容最大,说明水的吸热能力最强.水的比热容是砂石的4.5倍,因此,白天在同样阳光照射下,水的温度变化比砂石小得多.这是沿海气温温差较小的原因.夜晚,水和砂石同样放热,水温比砂石温度高,因此,晚上在岸上散步更凉爽.
(说明:学生终于明白乙的想法是正确的,真正体验从生活走向物理,从物理走向生活的认知态度,达到学以致用的目的)
教师设置问题,让学生讨论解决.
问题:(1)在日常生活中,哪些地方利用了水的这一属性?
(2)在自然现象中,有哪些现象可用水的这一属性解释?
(说明:给学生充分的讨论时间后回答,将物理知识与生活、生产相联系,体现物理是有用的)
生(甲):冬天暖气用水作“热源”,因水储藏的热多.
生(乙):司机师傅用水作“冷却剂”冷却汽车发动机.
生(丙):夏天到海滨去避暑,因海滨比内陆凉爽.
(说明:同学们的讨论热情非常高涨,有初步的信息交流能力,有将自己的见解公开与他人交流的愿望,敢于提出与别人不同的见解)
教师不失时机地对学生精彩举例加以鼓励.
师:请同学们完成下列巩固练习:(出示反馈练习)
(1)为比较不同物质的 吸热 能力,引入了比热容,水的比热容是 4.2×103 J/(kg·℃) ,表示的含义是 1 kg水温度升高(或降低)1 ℃,吸收(或放出)的热量是4.2×103 J .?
(2)判断:一桶水的比热容比一杯水的大.( × )
3.热量的计算
师:请同学们思考,2 kg铝温度从30℃加热到100℃,怎样计算铝块吸收的热量?(屏幕显示)
学生小组合作讨论,做出解答.
师生共同分析归纳,总结出热量计算公式:
Q=cmΔt
(1)吸热公式及理解
①Q吸=cm(t-t0)
用Δt=t-t0表示升高的温度,可写成Q吸=cmΔt
式中的Q吸是吸收的热量,单位是J;c是物质的比热容;m是物质的质量,单位是kg;t0初温,t是末温,单位是℃.
②公式的应用
【例题1】 要把2 kg温度为20 ℃的水加热到100 ℃,至少需供给多少热量?
解析:水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),水的初温t0=20 ℃,末温t=100 ℃.
水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×
103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)
=6.72×105 J.
所以,至少需供给6.72×105 J的热量.
答案:6.72×105 J
(2)放热公式的理解
①Q放=cm(t0-t)
用Δt=t0-t表示降低的温度,可写成Q放=cmΔt.
②公式的应用
【例题2】 质量是100 kg的铁锭,温度从1.3×103 ℃降到30 ℃,放出多少热量?
解析:铁的比热容c=0.46×103 J/(kg·℃),
铁锭的初温t0=1 300 ℃,末温t=30 ℃.
铁锭放出的热量Q放=cm(t0-t)=0.46×
103 J/(kg·℃)×100 kg×(1 300 ℃-30 ℃)=5.84×107 J.
答案:5.84×107 J
1.为了比较水和沙子吸热本领的大小,小明做了如图所示的实验:在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如下:
(1)在此实验中,用加热时间的长短来表示物质 吸收热量的多少 .?
(2)分析下表中的实验数据可知;质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水吸收的热量 大于 (选填“大于”或“小于”)沙子吸收的热量.?
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
(3)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子, 沙子 (选填“沙子”或“水”)升高的温度更高.?
2.散热设备中常常用水来作冷却剂,这是因为( C )
A.水是热的不良导体 B.水是冷的不良导体
C.水的比热容比较大 D.水的比热容比较小
3.关于物质的比热容,下列说法正确的是( D )
A.质量大的物质比热容一定大
B.密度大的物质比热容一定大
C.温度高的物质比热容一定大
D.各种物质都有自己的比热容,比热容是物质的一种特性
4.用燃气灶将质量为5 kg、温度为20 ℃的水加热到100 ℃,则水需要吸收多少热量?
解析:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.68×106 J.
答案:1.68×106 J
5.已知铅的比热容为0.13×103 J/(kg·℃),质量为100 g的铅温度由600 ℃降低100 ℃,可放出多少焦耳的热量?
解析:m铅=100 g=0.1 kg;Q放=cmΔt=0.13×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×100 ℃=1 300 J.
答案:1 300 J
比热容的应用
(1)水的比热较大,对于气候的变化有显著的影响.在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化小一些,水的这个特征对气候影响很大,白天沿海地区比内陆地区温升慢,夜晚沿海温度降低少,为此一天中沿海地区温度变化小,内陆温度变化大,一年之中夏季内陆比沿海炎热,冬季内陆比沿海寒冷.
(2)用热水取暖,冬季供热用的散热器、暖水袋.
(3)用水冷却汽车的发动机,发电厂的发电机等.
(4)农村在培育秧苗时,为保护秧苗夜间不致受冻,傍晚要往秧田里灌水,夜间秧田里温度不致降的太多,秧苗不致冻坏,早晨再把水放出去,以日照使秧苗温度高一些,有利于生长.
