教科版九年级上册物理教案：1.3比热容

第三节
比热容
一．教学目标要求
1．了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。
2．通过比较不同物质吸热能力探究实验的设计与实施，进一步理解控制变量等物理研究方法。
三．重点与难点
本节的重点是：比热容概念的引入过程，以及怎样利用比热容来解释自然现象。
本节的难点是：比热容概念的建立过程。
四．教学过程
本节教学分为三个板块：（1）实验探究物体吸收或放出热量的多少与哪些因素有关；（2）认识比热容这一物质的重要特性；（3）利用比热容概念计算物体吸收或放出的热量。
1.
实验探究设计
物体吸收或放出热量导致温度变化的过程，实质上是热传递或内能转移的过程，涉及的相关因素较多。为了降低探究难度，首先探究物体的吸热能力。借助学生熟悉的烧水经验，先讨论交流同种物质（水）吸收热量的多少与哪些因素有关。然后引导学生实验探究比较不同物体的吸热能力。
教师首先提出讨论问题：烧开一壶水和烧开半壶水，哪个需要的热量多？把一壶水烧开和烧成温水，哪个需要的热量多？
学生将提出各种猜想与假设，引导学生利用自己的生活经验支持自己的猜想，也可以用学过的知识推测自己的猜想，还可以通过实验来检验自己的猜想。最终，汇总学生的观点，得到以下结论：水的质量越大，温度升高的越多，吸收的热量越多。此结论可推广到其他物质（如煤油、沙子等）。
在此基础上，教师进一步提出探究问题：不同种类的物体在质量相等、温度变化也相同时，吸收的热量是不是一样多呢？为了比较两种不同物质吸收热量的多少，利用什么办法更好？怎样比较？
通过学生的讨论交流，教师加以引导，应达成一定探究方案，如：可以采取以下备选方案：
①取同种物质（水或沙子），质量不同，使它们升高相同的温度，比较它们吸收的热量；
②取不同物质（水和沙子），质量相同，使它们升高相同的温度，比较它们吸收的热量。
在确定探究方案之后，需要求学生明了以下问题：
①为保证被加热物质质量相同或不同，需要准备什么实验器材？（天平称量质量、滴管微调）
②如何保证被加热物质升高相同的温度或比较它们升高的温度？需要准备什么实验器材？（温度计）
③如何保证它们吸收相同的热量或比较他们吸收热量的多少？（相同的加热器：同一酒精灯、同一加热金属板、同一规格的“热得快”、在相同时间内放出的热量相等。可用加热时间的长短反映吸收热量的多少。）
在实验操作之前，还要求学生明确：
你设计的实验研究的是物体吸收热量与哪个因素的关系？你将采用什么物理方法实现，需要什么实验器材？实验时应注意观察什么现象？并由此设计出实验的记录表格。
由于影响探究实验的因素较多，实验误差可能较大，教学中要求认真记录实验原始数据，并引导学生进行必要的交流、评价。
在完成实验之后，通过交流与总结，得出以下实验结论：
物体吸收热量的多少与物体的质量有关；物体吸收热量的多少与物体升高的温度有关；物体吸收热量的多少与它是什么物质有关。
2.
教师在总结实验探究过程的基础上引入“比热容”概念，并分析其意义
既然物体吸收热量的多少与物质的质量、升高的温度及它是什么物质有关，要比较不同物体的吸热本领，就要在质量相同、温度升高也相同的条件下比较。大家约定：取单位质量（1
kg）的物质、温度升高1℃吸收的热量的多少来比较不同物质的吸热能力，并命名为“比热容”。比热容大，就意味着物质的吸热本领大。1
kg的某种物质温度降低1℃放出的热量和它温度升高1℃吸收的热量相等，因此用比热容同样可以描述物质的放热本领。比热容大，物质的放热本领也大。
比热容反映了物质吸收与放出热量的能力，它是物质的一种重要特性。这种特性不仅广泛应用于生产、生活，而且对我们理解大自然、预测气候变化十分有益。不同物质通常具有不同的比热容。尤其认识水的比热容特点（c水≈5c干泥土）。利用教科书所给的比热容表，组织学生观察分析，发现其中的特点和规律，如：
①不同物质的比热容一般不同，同一物质的比热容一般不随质量、形状、温度而变化。
②水和冰属于同种物质，但比热容不同，说明同种物质在不同状态时比热容不同。
③水的比热容较大，是干泥土的5倍。
在引导学生比较各种物质比热容大小的基础上，讨论它们在生活、生产、自然界起到了什么作用？例如：利用水的比热容大的特点，理解生活、生产中广泛利用水作冷却剂或取暖介质（水暖,早春培育秧苗，汽车散热水箱，发电厂冷却塔……）；比较沿海地区和内陆地区的每日温差或全年温差的不同，海陆风与陆海风形成的原因等。
在引出并讨论了比热容概念之后，介绍比热容的单位。
比热容的单位是初中阶段最为复杂的一个，它涉及质量、温度、热量三个单位的组合。为避免死记硬背，注意引导学生从比热容的物理意义上来把握复合单位的规律。可以类比密度、速度的单位，组合出比热容的单位。
气体的比热容情况更复杂，除了涉及上述物质种类、状态等因素之外，气体的比热容还与过程（如等压、等容、绝热过程）有关。
3.
吸收或放出热量的计算
采用算术法导出物体吸收热量和放出热量一般公式。练习题目：
①
两个大小相同、外观一样的铁球，一个是实心的，一个是空心的，怎样利用比热容知识将它们区别开来？
②
沙石的比热容（查表）是J／(kg·℃)，2
kg的沙子从80℃降温至40℃，放出的热量是J。这些热量可使500g的水从10℃升温到℃。
③
据有关专家预测，我国目前在建的最大水电站——三峡水电站建成后，三峡库区的气温会受到一定的影响：夏天将比原来下降2℃左右，而冬天将比原来升高2℃左右。请你对产生这种影响的可能原因做出说明。
4．关于探究不同物质吸热能力的方案选择应注意的问题
利用同一酒精灯加热，并利用同一铁板传热，可以对被测物体提供相同的加热条件，操作简便。但相比使用两个酒精灯，失去了要求学生调节酒精灯以便提供相同加热条件的操作。此外，利用同一规格自制金属盒，对比加热水和沙子，器材简单易得，展示了固体和液体吸热本领的差异，但沙子传热性能差，为了及时测量沙子和水的温度，尤其是沙子的温度，显然量不宜少，如何测量它升高的温度？需要不需要搅拌？如何保证开口小盒对外界散热大体相同？这些都是需认真考虑的。
传统教学中选用水和酒精（或煤油）在密闭容器（烧瓶）中借助串联电阻丝或同一规格“热得快”研究不同物质的吸热能力。