第十章第三节《探究——物质的比热容》教学设计2023－2024学年北师大版物理九年级全一册

第三节 探究——物质的比热容 一、教学目标 1．知道热量的概念及其单位． 2．通过实验探究物质的比热容，理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性，会用比热容的知识分析、判断有关问题．会查物质的比热容表． 3．通过探究活动，体会科学探究过程，学习科学探究的常用方法——控制变量法，获得科学探究的乐趣，培养科学探究的能力和实事求是的科学态度． 4．通过查比热容表，知道不同物质的比热容一般不同，同种物质的比热容一般不变．通过比热容知识的广泛应用，认识科学、技术和社会之间的关系．培养将科学服务于人类的意识，学习利用物理知识解释日常生活中实际问题的方法． 二、教学内容分析 本节的主要内容包括两个方面：第一，在只有热传递的过程中，热量是物体内能变化多少的量度；第二，探究物质的比热容，了解比热容的概念、公式和单位，查比热容表，运用比热容知识解释一些简单的现象．因为《标准》对热量的有关计算要求不高，所以教学中不要讲得太深，以免加重学生的负担，让学生把主要的精力放在对物理知识的探究和应用上． 教科书直接给出：在只有热传递的过程中，物体内能的变化可以用热量来量度；指出了热量与物体内能变化的关系：物体吸收多少热量，物体的内能就增加多少，物体放出多少热量，物体的内能就减少多少． 关于不同物质的吸热本领——比热容，教科书采用了实验探究的方式，为学生进行探究学习创造了条件．但对探究的各个具体环节，教学中不应“平均用力”，从提出问题“不同种类的物质，吸收相同的热量，温度升高相同吗”开始，到通过探究得出结论，重点放在设计实验方案和实验探究的过程上，突出实验过程中对变量的控制．在选择实验器材时，用相同的烧杯、相同的电热器，准备相同质量的水和煤油，采用相同的初温，使它们升高相同的温度，比较加热时间是否相同，因此“加热时间的长短”就表示物质吸收热量的多少．用秒表记录加热时间，用温度计测量加热前后物质的温度． ◆为什么在比热容的探究实验中，可以用加热时间的长短来表明吸收热量的多少 这是本节教学的一个重、难点．因为对于功率相同的电热器来说，在正常工作时，加热时间相同，电流通过电热器做的功相同，也就是电流产生的热量相同．如果在不计热量损失的情况下，即假设电热器放出的热量全部被加热物体所吸收，加热时间的长短就可以表示物体吸收热量的多少了． 根据实验数据，通过小组讨论交流得出结论：不同种类物质的吸热本领不同．然后进一步分析指出，大量实验表明，不同种类的物质，在质量和温度变化相同时，所吸收（或放出）的热量一般是不同的，这是由物体本身的性质和状态决定的． ●比热容 为了表示物质吸（放）热能力这种性质，物理学引入了比热容的概念．怎样比较物质的这种性质呢？应该在相同的条件下进行比较，即取质量相同的不同物质，使它们变化相同的温度．为了方便比较，取单位质量（1 kg）的物质，使其温度变化1 K（或1 ℃），因此比热容的定义为某种物质温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量与物质质量和温度变化量的乘积的比． 比热容的单位是由质量、温度、热量三种单位组合而成的复合单位，是初中物理学习的最复杂的一个单位．为了避免死记硬背，要注意引导学生从比热容的物理意义上来掌握复合单位的组成．教科书先直接给出比热容的国际单位J/（kg·K），然后才给出比热容的常用单位J/（kg·℃），要注意引导学生分析它们之间的关系，明确这两个单位相等的原因．对于单位的读法也要注意引导． 通过交流讨论，得出物质比热容的定义式，有利于学生加深对比热容概念的理解．在此基础上，可以直接推导出物体在热传递中吸收（或放出）热量的公式：Q=cm∆t． ◆公式Q=cm∆t的适用范围 该公式只适用于热传递过程中，不发生物态变化时，物体吸收（或放出）热量多少的计算．因为有些物体在发生物态变化时，物体虽然吸热（或放热），但温度保持不变，此时物体的温度变化量∆t=0 ℃，因此不能用公式Q=cm∆t来计算物体吸收（或放出）热量的多少． 教科书中给出了一些常见物质的比热容，学生应该学会使用比热容表．一是对于已知物质，要会查它的比热容值；二是已知某物质的比热容值，要会判断它可能是什么物质；三是进一步明确不同物质的比热容一般是不同的，同种物质的比热容一般不变，如水的比热容较大，而干泥土、砂石、金属的比热容较小，反映了不同物质的吸（放）热本领不同，水和冰的比热容并不相同，说明同种物质的比热容与其所处的状态有关． 水的比热容较大在日常生活和工农业生产中有着广泛的应用．一是一定质量的水吸收（或放出）大量热量，而其本身的温度变化不大，有利于调节气候．如教科书中阐述的沿海地区昼夜温差小，而内陆地区昼夜温差大的物理学原理，就是这方面的应用．二是一定质量的水升高（或降低）一定的温度，吸收（或放出）的热量很多，有利于作为冷却剂或取暖．教科书中选取的北方地区冬季