第4章 物质的特性 第4节 物质的比热 教案

第4节 　物质的比热
学情分析：
《物质的比热》一课，现安排在七年级第四章第四节。本节内容对于七年级学生而言，相对来说较为困难，其难度主要在两个方面：一、学生对热量和比热的概念不清晰，学生容易对温度和热量产生混淆。二、学生尚不能很好地掌握控制变量的方法，而影响物质吸收或放出热量多少的三个因素中，学生很容易将三个变量混淆。在学生当前的知识与能力的基础上，可以说学习比热是有一定难度的。
不过，此前的学习也已经为本课的学习打下了一定的基础。如小学时对热传递概念的学习，第一章中与温度有关的内容的学习，都为学生学习热量铺垫了基础。而第三节中对质量测量的学习，也为学生掌握控制变量法，理解多个变量对同一物理量的影响打下了能力基础。
综合分析，此课的学习应该是学生跳一跳就能够到的范围，需要学生在原有基础上有所提高。因此在教学过程中需要注意适当的引导。
教学目标：
知识与技能：
1．了解热量的概念，知道热量的单位。
2．明确影响热量多少的三个因素：物体质量、温度的变化量、物质种类。
3．理解比热的概念。
过程与方法：
1．在动手实验过程中，培养学生的科学实验能力。
2．通过实验方案的设计，逐步掌握控制变量法，体会转化法的应用。
3．通过分析实验数据，培养获取信息、分析解决问题的能力。
情感、态度、价值观：
1．通过对热量单位的了解，培养对科学工作的尊重和热爱。
2．通过建立假设、得出结论等过程，树立科学严谨的科学态度。
3．在生活实例分析中，体会科学源于生活并应用于生活。
教学策略：
在热量概念方面，采用生活实例讨论和演示实验相结合的方式，进一步明确温度变化和热量传递之间的关系。
为了帮助学生在树立比热概念时能明确比热是物质的一种特性，明确比热与物体质量和物体升高的温度无关，教师将三个影响因素（即物体质量、物体升高的温度、物质种类）结合，放在一个问题下进行讨论。并通过设计第一个实验方案，明确提出控制变量法，从而帮助学生理解比热大小与质量和升高的温度无关。学生通过实验，对物质种类影响热量多少有一个更深刻的印象，并在实验中体会比较比热大小的方法。
通过实验数据分析实验假设和实验结论，进一步培养学生进行科学探究的能力，规范学生的表述。
教学过程：
（一）情景导入
近来寒潮来袭，走在路上都感觉到阵阵寒意。同学们有什么好办法，能让寒冷的身体尽快暖和起来吗？我们来比一比取暖利器吧。
老师也有冬日三宝：暖宝宝、热水袋和足浴盆。我们共同使用的这些利器，有什么共同点呢？（引到传递热，可提到温度较高）
（二）新授课
1．热量的概念
在身体和这些物品之间，是不是真的存在热传递呢？我们通过实验来探究一下。
小烧杯里装着约40克热水，大烧杯里装着约100克冷水。
（1）分别测出热水和冷水的温度（初始温度）。
（2）将小烧杯放到大烧杯内，过30秒，分别测出两个烧杯中的水温。再过30秒，再次测出两个烧杯中的水温。重复几次，并记录。
实验中需要什么测量工具？温度计，注意温度计的使用方法：与物体充分接触，不要碰到杯壁和杯底。有没有同学自告奋勇来配合老师做这个实验，帮老师读数，其他同学注意把实验数据记录到试验单上。
时间（分）
0
0.5
1
1.5
2
小烧杯里的水温（℃）
大烧杯里的水温（℃）
我们读出了几组数据，由于时间原因，我们先把实验停在这里。根据实验和我们记录的实验数据，请同学们思考几个问题：两杯水之间有没有热的传递，从哪里可以看出来？在热传递中哪杯水放热，哪杯水吸热，为什么？根据你的推测，这种热的传递会不会一直持续下去？
可以通过温度的变化来观察是否有热的传递，高温物体放热，温度降低，低温物体吸热，温度升高。热的传递存在条件，即存在温度差。当二者温度相同时，这种热的传递就会停止。
我们把物体吸收或放出热的多少叫作热量，用符号Q表示。提到热量，我们就不能不提到在热量研究上做出了突出贡献的英国科学家焦耳。为了纪念他，我们把热量的单位规定为焦耳，简称焦。
我们通过生活中一些常见过程中的热量大小来了解一下这个单位。通过图表，我们发现其实焦耳是一个相对比较小的单位，因此还有另一个常用的更大的热量单位，即千焦（KJ)。
（板书：物体吸收或放出热量的大小——热量——焦耳，千焦）
2．影响物质吸收热量大小的因素
在刚才的实验中，我们提到低温的物体吸收了热量。那它到底吸收了多少热量？它所吸收的热量的多少与其本身的什么因素有关呢？今天我们就来研究这个问题。科学探究的第一步——提出问题，我们已经完成了。那接下来就应该怎么做？很好，建立假设，同学们认为物体吸收的热量的多少与什么因素有关？
假设并不是胡乱猜想，假设一般都有依据，那同学们建立假设的依据是什么呢？一般我们会从已学的知识和生活经验中建立猜想，如果同学们没有思路，可以想一想我们最常见的吸收热量的情况，以在家里煮东西为例。大家以四人为小组讨论一下，建立假设并提出你们建立假设的依据是什么。（小组讨论）
三个假设的提出。
好，前两个假设同学们都相对熟悉，那我们先针对第三个假设来进行实验设计。先讨论一个关键的问题，你认为在实验中，应该怎么判断物体吸收热量的多少呢？（联系生活，生活中，你怎么判断水吸收了更多的热量？）
同一热源（酒精灯）加热，加热时间相同，则吸收的热量相同；加热时间越长，吸收的热量越多。
注意：使用两盏酒精灯时，尽量控制两者火焰大小相同。关注酒精灯的正确使用方法。
实验室常用的加热仪器是酒精灯。为了便于没有带手表的同学定性地比较加热时间的长短，我们利用两盏酒精灯做同步实验。但是在实验过程中，我们要尽量控制两盏酒精灯的火焰大小相同，这样才能得到更有说服力的实验结果。老师在实验之前先强调一下酒精灯的使用方法。
接下来我们来设计实验方案，我们提到有多个因素都有可能影响物质吸收热量的多少。当实验中碰到这种情况的时候，我们应该怎么做呢？采用什么方法？
——控制变量法。
控制哪些量相同，哪个量不同？
为了保证同学们的实验效果更明显，老师规定取相等质量的水和砂石（50克），使它们升高相同温度（20℃），比较加热时间的长短（即吸收热量的多少）。有手表的同学可以计时，如果没有手表的话，我们只要定性记录所需时间长短就可以了。
实验前老师介绍一下实验仪器，两个铁架台是用来固定仪器的，加热烧杯时我们垫上石棉网，是为了让烧杯受热均匀。上面的装置可能会有不同，但它们的用途都是为了固定温度计。同学们安装整个实验装置的时候，注意调整好高度，按从下到上的方法进行安装。开始实验前先记录初始温度（即初温）。实验完成的同学可以举手示意老师，有问题的也可以举手。
学生实验时间控制在7分钟以内，只需要一个达到末温就可以了。
实验一：物体吸收热量的多少可能与_____________有关。
物质种类
物体质量（克）
初温（℃）
末温（℃）
升高温度（℃）
所需时间（快/慢）
水
50
20
砂石
50
20
实验结论：_______________________________________________________________。
请一组同学展示实验成果。可以得出怎样的实验结论呢？
很好，由于课堂时间有限，老师在课前针对另两个假设做了研究并进行记录。同学们能根据这两个实验表格，判断这两个实验的实验假设是什么吗？能得出怎样的实验结论？
物质种类
物体质量（克）
初温（℃）
末温（℃）
升高温度（℃）
所需时间
水
30
15
35
20
2分30秒
水
50
15
35
20
4分12秒
实验二：物体吸收热量的多少可能与_____________有关。
实验结论：__________________________________________________________________。
（在___________________相同时，_____________________________，物体吸收热量越多。)
实验三：物体吸收热量的多少可能与_____________有关。
物质种类
物体质量（克）
初温（℃）
末温（℃）
升高温度（℃）
所需时间
水
50
15
25
10
2分钟
水
50
15
35
20
4分12秒
实验结论：__________________________________________________________________。
（在_______________相同时，___________________，物体吸收热量越多。）
综合这三个实验，我们能得出怎样的实验结论？
对概念进行拓展：事实上，物体除了吸收热量，也可能放出热量，那我们对我们的实验结论，该进行怎样的拓展呢？
（三）课堂小结与练习
今天我们学习了哪些内容，哪位同学能来讲一讲吗？