苏科版九年级物理上册第十二章12.3物质的比热容 教案

物质的比热容
【教学目标】
1．
了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性.
2．
尝试用比热容解释简单的自然现象.
【重、难点】理解比热的物理意义；加热条件与吸热的关系；热量公式Q=cmΔt的计算与应用。
一、引入新课：
视频或图片
二、比热容
1、学生提出问题
为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样呢？
2、学生猜想与假设
学生讨论后猜想：
（1）可能是水蒸发吸热；（2）可能是沙子质量小；（3）可能是它们吸收的热量不同；
（4）可能是它们的初温不同；（5）可能是它们的导热能力不同；（6）可能是它们物质的种类不同，吸热后升温快慢不同；（7）可能是它们的状态不一样……
师：很好，以上猜想说明同学们对遇到的生活情景都善于动脑筋，
（简单分析）通过生活经验我们知道，一个物质吸热后温度升高，跟物质的质量和吸热的多少有关，那么跟物质的种类有没有关系呢？
3、制定计划和设计实验
现在我们让其它因素都保持相同：水和沙的质量相同，初温相同……（控制变量法）
在上述情景中，太阳提供了能量，使沙和水的温度升高，那么我们今天的实验中如何使它们的升高呢？日常生活中我们可以煤气灶，电加热器等，实验中我们选用了酒精灯，使用酒精灯加热时，我们如何控制或保证沙和水吸收的热量相等呢？
（学生）可以用两个火焰等大的酒精灯来加热相同的时间或一个酒精灯分别加热相等的时间来控制。
师：用相同的酒精灯加热时间的长和短说明水和沙吸收热量的多和少
为了比较沙和水的升温快慢，我们应使用测量仪器----温度计，通过温度测量，如何比较沙和水吸热后升高温度的快慢呢？还有别的办法吗？
（学生：方法一、相同的时间（吸收相同的热量）比较升高的温度；方法二、升高相同的温度比较所需用的时间（吸收的热量）。
师：因此，本次我们探究的实验可以从两个不同的角度来比较沙和水的升温快慢，第一、二大组分别测沙和水升高相同的温度所需的时间，第三、四大组分别测沙和水加热相同的时间升高的温度。
多媒体显示实验所用的表格（见附表）
4、进行实验和收集证据
介绍实验装置和仪器，实验桌上已提供了质量相等的沙和水（质量150g）、铁架台（铁架台铁圈等都已调好）、温度计和酒精灯等，一会儿实验中同学们可以先测沙或水的实验，后进行另一组实验，每一组两个同学需要分工合作，为了方便同学，我们统一用大屏幕的上的秒表计时。现分工如下：
甲：负责记录（温度或时间）；
乙：负责搅拌；
实验注意事项：
乙在搅拌过程中，用力应均匀且搅动充分，不要碰翻实验装置，不要将温度计玻璃泡碰到容器侧壁，当心被烫伤；
甲在整个实验过程应密切注视着实验过程中的温度变化，并记录对应的温度或时间。
5、分析论证
收集几组学生实验数据。分析表格中的数据可知，
质量相同的沙子和水升高相同的温度，水吸收的热量较多，两者比较，说明水的吸热本领强，沙子的吸热本领弱。
通过第二个实验数据，质量相同的沙子和水升高相同的温度，沙需要加热的时间短，也就是说沙子比水升温快，是不是说明沙子的吸热强呢？
请同学们讨论一下。
。。。。。
（学生回答：不，这里加热5分钟，沙子升高了。。，水升高了。。。，那如果水也要升到和沙子一样的温度，还需要加热一段时间吸收一定的热量，这样，水吸收的热量就比沙多，还是水吸热本领强。）
师：很好，这样在日常生活中我们就可以通过两种方法来比较物质的吸热本领，即
（1）
升高相同的温度，哪一个物体的吸收的热量多，吸收热量多的物质吸热本领大
（2）
吸收相同热量，哪一个物体升温快的物质的吸热本领小。
可见，不同的物质吸热本领是不同，为了反映物质的这种特性，我们用新的物理量“比热容”来表示。
如果你是一位科学家，由刚才的实验发现了物质的这种特性，那么你能用刚才的实验结论试着给比热容一个定义吗？同学们可以尝试一下说说看。
（提示：质量相同的沙子和水升高相同的温度，水吸收的热量较多。）
学生回答：（1kg）单位质量的（沙或水）某种物质温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容。
科学实验表明：如果质量相同的沙子和水降低相同的温度，水放出的热量较多。
所以我们也能这样来定义比热容：（1kg）单位质量的（沙或水）某种物质温度降低1℃所放出的热量叫做这种物质的比热容。用字母C来表示。
科学家们曾经测定这样的两组数据：
1kg水温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J.
1kg沙温度升高1℃所吸收的热量是0.92×103J.
那比热容的单位是什么呢？我们不难看出比热容这种物质的特性可以由由物质的质量、热量的多少、温度的变化来表示它。那么，比热容的单位应与三者有关。即：焦耳/（千克℃）；符号为J/（kg℃）
请同学们阅读书上第43页中的表格，回答以下问题：
（1）
水的比热容是多少？你能说一说水的比热容的物理意义吗？
（2）
通过表格中的数据，你能得什么结论？
（3）
水、冰的比热容一样吗？你知道为什么吗？
我们学习了比热容这种物质的特性，对于我们日常生活中有什么意义呢？
请同学们根据表格中提供的水和沙的比热容大小，你能试着解释一下，为什么白天的海水和沙子在同一时刻的温度不一样呢？而夜晚中的海水和沙子哪一个温度高呢？又是为什么呢？
汽车的发动机在工作时，发动机会产生大量的热量导致发动机的温度升高，发动机的工作效率降低，如果你是一个司机，那么你选择什么样的致冷剂效果最好？
三、热量的计算
前面讲到：1kg水温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J.
那么，1kg水温度升高2℃所吸收的热量是多少焦耳呢？2kg水温度升高1℃所吸收的热量是多少焦耳呢？那么如果质量是m的水升高了△t时吸收了多少热量呢？
（学生回答：8.4×103J.
8.4×103J.
4.2×103m△t）
那如果是某种物质温度升高△t时吸收多少热量呢？
Q吸＝cm△t
＝cm(t-t0)
其中：物质的比热容为C,物体的质量为m,初温为t0，末温为t；
同样道理我们由此不难得出物体降低温度放出热量的公式：Q放＝cm△t
＝cm(t0-t)
请同学们看到书上第43页的例题，熟悉如何利用公式计算物体升高温度吸收的热量。
讨论：实际上，烧开这一壶水所需提供的热量要大于1.68×106J。这是为什么？
补充生活中利用水来作为散热剂和冷却剂的一些例子：（1）汽车发动机中用水来冷却降温；（2）北方地区冬天室内都装有暖气片，暖气片中利用热水来循环散热。
为什么用水来作为散热剂和冷却剂，而不用其他液体呢？
学生回答：是因为水的比热容较大。
四、交流与小结
1、我们通过实验探究了物质的一种特性：物质的比热容
2、学习了比热容的定义、单位
3、学会了用比热容的知识解释一些自然现象
4、学习了物体升高温度吸收热量的公式：Q吸＝cm(t-t0)；物体降低温度放出热量的公式：Q放＝cm(t0-t)