13.2 《科学探究：物质的比热容》课件2021—2022学年沪科版九年级物理全一册（46张）

第十三章 内能与热机
13.2 科学探究：
物质的比热容
学习目标
课时目标
探究物质吸热或放热规律
物质的比热容
热量的计算
课时导入
从身边的问题出发：
做晚饭时，小明的妈妈把中午剩的一碗稀饭和一碗牛奶（两者质量近似相同）放入锅中加热。加热一会后，口渴的小明端起稀饭喝了一口，感觉不太热；又端起牛奶喝了一大口，结果发现很烫。
课时导入
对于质量相同的稀饭和牛奶，稀饭需要加热更长的时间才能和牛奶升高相同的温度。这说明物体吸热的多少除了和物体的质量、升高的温度有关外，还与物质的种类有关。
求异思维
利用求异思维提出问题：
在相同的两个碗中，加入初温相同的、质量相同的牛奶和稀饭，加热相同的时间后，牛奶和稀饭升高的温度为什么不同。
感悟新知
知识点
探究物质吸热或放热规律
1
提出问题：同样的情况下，为什么沙子和海水
升高的温度不同呢？
猜想：是因为沙子和水是不同的物质
感悟新知
实验探究：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验目的
探究物体吸收热量多少跟物质种类是否有关
实验方法
控制质量和温度变化量不变，改变物质种类，比较物体吸收热量的多少，用到了控制变量的思想；物体吸收热量的多少通过加热时间长短反映，用到了转换的思想。
感悟新知
分析解释
问题：热量是一个不容易被感知的物理量，那如何知道物质吸收热量的多少？
答案：物质吸收的热量由“热源”提供，相同的热源加热时间越长，放出的热量越多，在不考虑能量损失的情况下，物质吸收的热量越多；反之越少。
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验器材
质量均为100 g 的水和煤油, 两支温度计, 秒表, 两个相同的酒精灯，两只相同的烧杯，天平和砝码，两只搅拌器，两个铁架台，石棉网，火柴
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验操作
（1）按照从下往上的顺序组装好实验器材；
（2）观察并记录加热前两液体的初温t1，预定好液体加热的末温t2；
（3）加热液体到预定的温度，每隔1 min 记录一次温度值。加热时，上下反复缓慢地提拉搅拌器
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验数据
感悟新知
观察以上数据可以看出：相同质量的不同物质，升高相同温度时，吸收热量不同。
质量相同且升高相同温度时，吸收热量多的物质，说明其吸热能力强；吸收热量少的物质，说明其吸热能力弱。物质的放热和吸热规律相同，为了描述和比较不同物质的吸热和放热能力的强弱，物理学中引入了比热容。
感悟新知
分析解释
问题：实验中通过加热时间长短反映物质吸收热量的多少，需要什么条件？
答案：首先要保证热源必须相同，需要两个完全相同的酒精灯，即：调整酒精灯的灯芯，使两灯的火焰基本相同；其次要保证加热方式相同，因为热源放出的热量没有完全被物质吸收，故要保证火焰离烧杯距离、石棉网、烧杯都要相同。
感悟新知
例 1
水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃ )，回答下面问题：
（1）水的比热容表示的物理意义是________________
________________________________________________________________。
质量是1 kg 的水，
温度升高（或降低）1 ℃时，需要吸收（或放出）的热量是4.2×103 J
感悟新知
（2）把一杯0.5℃的水加热到50℃的过程中，水的比热容 _________；把这杯50℃的水倒掉一半后，剩下水的比热容_________ ；把剩余的半杯水放到冰箱冷冻室，水结成冰后，比热容_________ 。（均填“不变”“变小”或“变大”）
不变
不变
变小
感悟新知
（3） [中考·淄博] 下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是（ ）
A. 让热水流过散热器供暖
B. 用循环水冷却汽车发动机
C. 沿海地区昼夜温差较小
D. 夏天在房间内洒水降温
D
感悟新知
思路导引：比热容是物质的一种特性，反映物质吸热（或放热）能力的强弱，只与物质种类和物质状态有关。
感悟新知
1. [中考·自贡] 关于物质的比热容，下列说法中正确的是（ ）
A. 比热容是物质的一种属性，只和物质的种类有关
B. 同种物质质量越大比热容就越大
C. 因为水的比热容较大，所以比较适合做冷却剂
D. 物质的状态发生变化时其比热容一般不变
C
感悟新知
知识点
物质的比热容
2
提出问题：质量相等的不同物质，升高同样的温度，吸收的热量不同。怎样表示物质的这种特性?
就是采用比较单位质量、升高1℃ 的物质吸
热的多少来比较它们的吸热能力。
感悟新知
1. 概念：一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的_________与它的_________和升高（或降低） _________ 的乘积之比，符号是“c”。
热量
质量
温度
思想方法
用两个(或多个)基本物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法叫“比值定义法”。
定义出的公式，既确定了该物理量的数量关系，也确定了该物理量的单位关系。所以比热容的单位是J/（kg·℃）。
感悟新知
2. 公式
吸热时：c= t1 是物体初温，
Q吸
m（t2-t1）
放热时：c= t2 是物体末温
Q放
m（t1-t2）
感悟新知
3. 单位：J/（kg·℃），读作焦耳每千克摄氏度。
4. 物理意义：反映物质吸热（或放热）能力的强弱。
感悟新知
5. 常见物质的比热容
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}物质
比热容c/[J/（kg·℃）]
水
4.2×103
酒精
2.4×103
煤油
2.1×103
冰
2.1×103
蓖麻油
1.8×103
砂石
0.92×103
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}物质
比热容c/[J/（kg·℃）]
铝
0.88×103
干泥土
0.84×103
铁、钢
0.46×103
铜
0.39×103
汞
0.14×103
铅
0.13×103
感悟新知
观察对比以上表格中常见物质的比热容，可以得出以下结论：
（1）水的比热容最大，c=4.2×103 J/（kg·℃），它表示质量是1 kg 的水，温度升高（或降低）1℃时，需要吸收（或放出）的热量是4.2×103 J。
（2）液体的比热容一般比固体大。
比热容的单位是J/(kg·℃)，一定要用括号把“kg·℃”括起来。不加括号的书写是不正确的。
感悟新知
（3）物质的比热容与物质种类有关，同种物质的比热容一般相同，不同物质的比热容一般不同。
（4）物质的比热容与物质状态有关，同种物质状态不同，比热容一般不同，比热容是物质的一种特性。
感悟新知
深度理解
“属性”与“特性”的区别：
“属性”是指事物在任何条件下具有的性质。如：质量是物体的属性，因为质量不形状、温度、状态、位置等改变。“特性”是物质在一定条件下具有的性质。如：熔点是晶体的特性，因为熔点与压强等有关；密度是物质的特性，因为密度与温度、状态等有关。比热容与状态等有关，所以比热容是物质的特性。
感悟新知
6. 水的比热容的应用
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}事例
用冷水冷却
汽车发动机
中午时，沙子比海水热； 傍晚时， 海
水比沙子热
北方的冬天，
用热水取暖
农民常在傍晚时给稻田
灌水，早晨再把水放掉
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}分析
水的比热容大，从发动
机吸收热量后，温度升
高较慢
沙子的比热容比海水小。中午太阳辐射相同热量，水温升高慢；傍晚海水和沙子放出相同的热量，水温降低慢
水的比热容
大， 在输送到用户端时，温度降低，放出的热量较多
傍晚给稻田灌水，夜晚温度降低时，水放出热量更多，可以保护稻田；早晨把水放掉，泥土的比热容小，可以让稻田更快升温
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}结论
相同质量的不同物质吸收（或放出）相同热量时，水升高（或降低）的温度比其他的物质少
相同质量的不同物质升高（或降低）相同温度时，水吸收（或放出）的
热量比其他的物质多
感悟新知
例2
小明去商店购买一把铝壶， 铭牌上的数字显示： 铝壶的质量为1 kg， 能装2 kg 的水。小明往壶内装满10 ℃ 的水并加热到沸腾。已知外界大气压为1 个标准大气压， 铝的比热容是0.88×103 J/（kg· ℃）， 水的比热容是4.2×103 J/（kg· ℃），铝壶最后的温度和沸水的温度相同。则此过程中：
（1）水吸收的热量是多少？
（2） 炉火燃烧放出的热量是多少？（ 不考虑热量在空气中的损失）
感悟新知
思路导引：
感悟新知
热传递过程中的热量关系
温度不同的物体在发生热传递时，热量在物体间转移，直到物体的温度相等时，我们就说达到了“热平衡”。不考虑热量损失时，高温物体内能的减少量等于低温物体内能的增加量。
热平衡方程：Q放=Q吸。
感悟新知
解：（1）水吸收的热量Q水吸=c水m水（t2-t1）=4.2×103 J/（kg·℃）×2 kg×（100 ℃ -10 ℃）=7.56×105 J。
（2）铝壶吸收的热量Q铝吸=c铝m铝（t2-t1）=0.88×103 J/（kg·℃）×1 kg×（100 ℃ -10 ℃）=7.92×104 J，不考虑热量在空气中的损失，炉火燃烧放出的热量Q 放=Q 吸=Q 水吸+Q 铝吸=7.56×105 J+7.92×104 J=8.352×105 J。
感悟新知
2. 将质量为4 kg 的冷水与质量为3 kg、温度为80 ℃的热水混合后，末温为40 ℃，不计热量损失，则冷水原来的温度是多少摄氏度？
解：热水放出的热量Q放＝cm热水(t热－t)＝4.2×103 J/ (kg? ℃)×3 kg×(80 ℃－40 ℃)＝5.04×105 J；不计热量损失，Q吸＝Q放＝5.04×105 J，
由Q吸＝cm冷水(t－t0)得，t0＝t－Q吸cm冷水＝40 ℃－5.04 ×105 J4.2×103 J/（kg? ℃）×4 kg＝10 ℃。冷水原来的温度为10 ℃。
感悟新知
知识点
热量的计算
3
根据比热容的公式，可以得到热量的计算公式，用Δt 表示热传递过程中温度的变化量。
吸热升温时：
Q吸=cm（t2-t1）=cmΔt；
放热降温时：
Q放=cm（t1-t2）=cmΔt。
感悟新知
特别提醒
进行热量计算时注意以下四个问题：
1.注意公式中各物理量的单位。
2.公式只适用于物质状态不变时的吸热升温或放热降温情况。
3. 注意比热容的单位。
4.认真审题，注意是升高了还是升高到。
升高了是指Δt=t末-t初，升高到是指末温t末。
感悟新知
例 3
如图2 所示是“探究不同物质吸热的情况”的实验。将水和煤油分别装在两个相同的烧杯中，然后用两个相同的酒精灯加热并不断搅拌，每隔2 min 记录一次温度。实验记录如下表：
感悟新知
（1） 实验中应量取__________相等的水和煤油，分别倒入__________ （填“相同”或“不同”）的两个烧杯中，实验采用的科学方法是____________ 。
质量
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}加热时间/min
0
2
4
6
8
温度/℃
煤油
20
22
24
26
28
水
20
21
22
23
24
相同
控制变量法
感悟新知
（2） 实验中选用相同的酒精灯给水和煤油加热，是想通过 __________ （填“升高的温度”或“加热时间”）来比较两种液体吸收热量的多少，这里用到了_______法。
加热时间
转换
感悟新知
（3）分析表格数据，当它们的温度从20 ℃升高到24 ℃时，水吸收的热量 __________ （填“多”或“少”），所以__________的吸热能力更强；在不考虑热量损失的情况下，当加热时间相同时，水和煤油吸收的热量__________ ，但煤油的温度变化量__________ （填“大”或“小”），所以__________的吸热能力更弱。
多
水
相等
大
煤油
感悟新知
（4） 实验中水和煤油的质量都是200 g, 根据表格中的数据，算出加热6 min 水吸收的热量是_______________ J；煤油的比热容是_______________J/（kg·℃）。
2.52×103
2.1×103
感悟新知
比较相同质量的某种物质吸（放）热能力强弱的两种方法
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}依据
Q=cmΔt
方法一
Q 相同时，比较Δt。
（1）Δt越小，c 越大，吸( 放) 热能力越强；
（2）Δt越大，c 越小，吸( 放) 热能力越弱。
方法二
Δt 相同时，比较Q。
（1）Q 越小，c 越小，吸( 放) 热能力越弱；
（2）Q 越大，c 越大，吸（放）热能力越强。
课堂小结
科学探究：
物质的比热容
含义
比热容
定义
水的比热容大的应用
课堂小结
科学探究：
物质的比热容
1. 探究不同物质吸热能力的方法：控制变量法。
实验中要保证所比较的不同物质的质量和初温相
同，还要用相同的加热工具，保证让不同物质在
相同时间内吸收的热量相同。
课堂小结
科学探究：
物质的比热容
2. 实验方案：
(1)比较两种物质吸收相同的热量后升高的温度，温
度升高小的，吸热能力强；
(2)让两种物质升高相同的温度，比较它们吸收的热
量，吸收热量多的吸热能力强。
课堂小结
科学探究：
物质的比热容
要求量
计算公式
特别说明
热量
Q＝cmΔt
c为物质的比热容
c的单位是J/(kg·℃)
m为物体的质量
m的单位是kg
Δt为升高或降低的温度
Δt的单位是℃
Q为物质吸收或放出的热量
Q的单位是J
比热容
c＝
质量
m＝
温度
Δt＝
课堂小结
科学探究：
物质的比热容
运用公式时应注意的问题：
(1)物体吸热升温时，Δt＝t－t0；
物体放热降温时，Δt＝t0－t。
(2)运用上述公式进行计算时，一定要注意物理量的一
一对应，且统一各个物理量的单位。
(3)比热容的单位不可去掉分母的括号而写成“J/kg·℃”。
(4)“升高”“升高了”不同于“升高到”。“升高”和“升高
了”是温度的变化量，即Δt；“升高到”是末温，即t。