13.2 科学探究：物质的比热容（教学课件）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（沪科版）

第十三章  内能与热机 上海科学技术出版社 义务教育物理课程标准实验教科书编写组  编著 致老师、同学 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约80MB. ppt共有48张、3段视频，可根据需要选择点播. ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. 视频 资源 （1）演示实验—《比较不同物质的吸热能力》 （2）视频讲解—《比热容在生活中的应用》 （3）课堂总结—《比热容》 免责 声明 ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 第二节 科学探究：物质的比热容 第十三章  内能与热机 学习目标 1 理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。（物理观念） 2 会查比热容表，能根据物质的比热容解释简单的物体温度变化和吸放热问题。（科学思维） 3 知道水的比热容大这一特点在生活中的一些应用。（物理观念、科学思维） 4 能计算有关物质的比热容、温度变化或吸放热等简单问题。（物理观念） 5 会运用控制变量法结合转换法设计和进行实验，能积极与他人交流探究结论，并能对数据进行初步评价。（科学探究） 学习新课 01 课堂总结 02 课后作业全解 03 综合提升训练 04 目录导航 导入新课 想一想 烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽；傍晚太阳西落，沙子很快凉了下来，但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样？ 第二节 科学探究：物质的比热容 01 学习新课 知识一 探究物质吸热或放热规律 1. 观察同种物质的吸热本领 （1）过程及现象：甲、乙两装置的水壶中分别盛有质量相同的水，使甲升高的温度大于乙升高的温度。甲装置加热用的时间长，吸收的热量多。 结论：水吸收热量多少与水升高的温度有关。 （2）过程及现象：甲装置的水壶中水的质量大于乙中水的质量，升高相同的温度。甲装置加热用的时间长，吸收的热量多。 结论：水吸收热量的多少与水的质量有关。 甲 乙 煤气灶烧水 想一想：物体吸收热量后，温度可能升高了。那么，在升高相同温度的情况下，不同物体吸收的热量都是相同的吗？ 归纳：通过分析（1）（2）可知，对于同一种物质，质量相同时，升高温度越高，吸收热量越多；升高相同温度时，质量越大，吸收热量越多。 知识一 探究物质吸热或放热规律 2. 探究不同物质的吸热本领 【提出问题】质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量是否相同，有什么规律? 【实验器材及设计】酒精灯、相同的烧杯两只，质量相同的水和煤油，温度计两支，搅拌器两只，铁架台两个，钟表，火柴、天平（或量筒和密度表）。 知识一 探究物质吸热或放热规律 【设计实验与制订计划】 进行实验前，应该有所计划或安排，以便做实验时可以有条不紊地收集所需要的数据。 在探究时，主要考虑当物体温度变化时，物体的质量和物质的种类对所吸收热量的影响。用“控制变量”的方法研究物质种类的影响，即取相同质量的不同物质做实验。 实验的关键要有两个单位时间内供热能力基本相同的供热装置（热源）。用两种液体作对比，研究温度变化和吸收热量的关系。 知识一 探究物质吸热或放热规律 【进行实验与收集证据】 （1）取相同质量的水和煤油分别倒入两只烧杯中。按图组装实验器材。 （2）观察并记录加热前两液体的初温度t1，预先设定好液体加热的末温度 t2。 （3）分别给两液体加热，记下加热的开始时刻。加热时，上下反复缓慢地提拉搅拌器。 （4）当一种液体温度达到t2时，记录该液体加热的最终时刻，计算该液体加热的时间 t。对另一液体作同样的观察、操作和记录。当热源相同时，两液体升高温度相同的情况下，加热时间越长的液体从热源吸热越多。 （5）改变两液体的初温和末温，重复上述操作，在下表记录数据。 （6）将用过的煤油和水倒在指定的器皿内。整理好实验器材。 知识一 探究物质吸热或放热规律 液体 质量m/g 初温t1/℃ 末温t2/℃ 加热时间t/min 液体吸热情况 “多”或“少” 水 100 20 42 6 多 煤油 100 20 55 10 少 水 200 煤油 200 实验记录数据表 知识一 探究物质吸热或放热规律 【分析与论证】 将各组的实验数据公布交流，通过对这些数据的研究和分析，我们发现： （1）相同质量的水，升高相同的温度时，其吸收的热量几乎是相同的，用煤油做的实验也能得出相同的结论； （2）相同质量的水和煤油，升高相同的温度时，水吸收的热量比煤油多。 【实验结论】更多的实验可以使我们得出结论： 相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量相等； 相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等。 知识一 探究物质吸热或放热规律 【反思评估】 （1）各组实验数据可能有较大的差异。原因之一是实验中所使用的酒精灯在相同的时间内供给的热量有差异，因此，实际上研究对象在单位时间内吸收的热量并不完全相等；原因之二是实验中有热量损失。同学们想想，还会有其他原因导致误差吗？如何改进？ （2）判断物质吸热能力强弱的两种方法 ①加热相同的时间，通过比较温度变化的快慢来判断物体吸热能力的强弱，温度变化快的吸热能力弱； ②升高相同的温度，通过比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱，加热时间长的物体吸热能力强。 该实验既可以用方法①比较物质吸热能力的强弱，也可以用方法②比较物质吸热能力的强弱. 知识一 探究物质吸热或放热规律 视频演示——《比较不同物质的吸热能力》 【例题1】为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。 （1）从表中数据可知，水和食用油的质量______（选填“相同”或“不相同”），加热结束时，食用油的温度比水温度_____（选填“高”或“低”）； （2）实验中，如要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，水吸收的热量______（选填“大于”“小于”或“等于”）食用油吸收的热量； （3）实验表明，_____（选填“水”或“食用油”）吸热的能力更强； （4）实验中加热时间是用来表示_________的， 这一做法运用的实验方法是 __________ 。 转换法 知识一 探究物质吸热或放热规律 物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃ 水 60 20 6 45 食用油 60 20 6 68 相同 高 大于 水 吸热多少 （1）从表中数据可知，水和食用油的质量相同，都为60g。 加热结束时，食用油的温度为68℃，大于水的温度45℃，则食用油的温度比水温度高。 （2）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，根据转换法，水吸收的热量大于食用油吸收的热量。 （3）因水和食用油的质量相同，加热相同时间，吸收相同热量，食用油升高的温度比水多，可知水吸热的能力更强。 （4）用两个相同的装置进行加热，相同时间水和食用油吸收的热量相同，由转换法，实验中加热时间是用来表示吸热多少的。 知识一 探究物质吸热或放热规律 知识二 物质的比热容 1. 比热容 比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比。 想一想 通过前面的实验我们知道：不同物质吸热的能力不同。那么应该怎样比较不同物质的吸热能力？ 科学家对以上现象进行了详细研究，并由此揭示出物质的一种特性，这种特性被称为比热容。 2. 单位 比热容的单位是焦/（千克·℃），符号是J/（kg·℃），读作“焦耳每千克摄氏度”。如水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。读作4.2×103焦耳每千克摄氏度. 知识二 物质的比热容 3. 比热容的计算公式 当物体温度升高时，比热容的计算公式为 当物体温度降低时，比热容的计算公式为 Q 表示物质吸收或放出的热量，单位是焦耳（J） m 表示物体的质量，单位是千克（kg） t1 表示物体的初温度，t2 表示物体的末温度，单位是摄氏度（℃） 4. 物理意义 反映了在条件相同的情况下，物质吸收或放出热量的能力。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。表示1kg水温度升高或降低1℃时吸收或放出的热量是4.2×103J. 知识二 物质的比热容 5. 理解比热容 （1）比热容表 物质 比热容c/J·kg-1·℃-1 物质 比热容c/J·kg-1·℃-1 水　 4.2×103 铝 0.88×103 酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103 煤油 2.1×103 铁、钢　 0.46×103 冰 2.1×103 铜　　 0.39×103 蓖麻油 1.8×103 汞 0.14×103 砂石 0.92×103 铅 0.13×103 由比热容表可知，物质不同，比热容也不同。可见比热容是物质的特性之一，因此可以利用比热容进行物质的鉴定。 知识二 物质的比热容 （2）比热容反映了不同物质吸热（放热）本领的不同，比热容大的吸热（放热）本领大。 （3）比热容是物质的一种特性，它只与物质种类和状态有关。 同种物质，状态不同其比热容不同，例如水的比热容是冰的比热容的2倍。除此之外与其他一切因素都没有关系。在处理相关问题时，不要受干扰因素的影响而做出错误的判断。 c水=4.2×103J/（kg·℃） c冰=2.1×103J/（kg·℃） 知识二 物质的比热容 6. 水的比热容 （1）特点：水的比热容比较大，在吸收或放出相同热量的情况下，水的温度变化要小些。 （2）现象及应用 ①沙漠地区昼夜温差很大，而沿海地区昼夜温差不大。这是什么原因呢？ 相同质量的海水和沙石，经过相同时间的日照，吸收的热量相同，由于海水的比热容大于沙石的比热容，则海水的温度变化比沙石的温度变化要小；所以沿海地区昼夜温差小，而沙漠地区昼夜温差大。 知识二 物质的比热容 ②水比热容大的特点在生产、生活中的利用 如用水取暖；汽车发动机在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。 北方冬天暖气片里流动的是水 发动机中的水循环 知识二 物质的比热容 ③为解决城市的热岛效应，不少城市修建人工湖来调节气温，为什么？ 因为水的比热容比较大，和其他液体相比，如果它们吸收相等的热量，水温升高比较小；如果它们放出相等的热量，水温降低较小。在相同情况下，水能使周围物体的温度变化减少，所以说水对气温的调节起较大作用。 修建人工湖，利用水的 吸热本领强，来调节气温 知识二 物质的比热容 视频讲解——《比热容在生活中的应用》 【例题2】关于比热容，下列说法正确的是（　　） A．比热容跟物体吸收或放出的热量有关 B．物体的质量越大，它的比热容越大 C．比热容是物质的一种特性，只与物质的种类、状态有关 D．同一种物质在固态和液态下的比热容是相同的 ABC．比热容是物质的一种特性，比热容与物质吸收热量的多少、温度变化、物体质量大小都没有关系，故AB错误，C正确； D．同一种物质在固态和液态下的比热容是不同的，如冰和水的比热容不同，故D错误。 故选C. C 知识二 物质的比热容 【例题3】下列生活事例中：①热水袋中用热水取暖；②火箭用液态氢作为燃料；③精密仪器中用银作为导线；④汽车发动机用水作为冷却剂，应用到物质比热容大的特点的有_________（填序号）。 ①由于水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以热水袋用水来取暖，故和水的比热容有关； ②火箭用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢的热值大，相同质量的液态氢与其它燃料相比，完全燃烧放出的热量多； ③精密仪器中用银作为导线，因为银的导电性比较强； ④由于水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，故汽车发动机用水作为冷却剂。 所以应用到物质比热容大的特点的有①④。 ①④ 知识二 物质的比热容 知识三 热量的计算 1. 热量的计算 根据比热容公式C （1）物体温度升高时，所吸收的热量为： Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为： Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体的末温度。 （3） 各物理量单位的选择 m 表示物质的质量，单位：kg t表示改变的温度，单位：℃ c 表示物质比热容，单位： J/（kg·℃） Q 表示吸收或放出的热量，单位：J 知识三 热量的计算 2. 物质吸热和放热公式的适用对象 物质吸热和放热公式适用于物态不发生变化时物体升温（降温）过程中吸热（放热）的计算。如果过程中存在着物态变化，则不能使用该公式。例如，冰熔化为水时，冰的温度（或冰水混合物的温度）没有变化，但需要从外界吸收热量。 3. 热平衡 （1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高.若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”. （2）热平衡方程：Q吸 = Q放 【例题4】为使每个学生喝上放心安全的直饮水，济阳区大部分学校购置了饮水机。某饮水机的出水温度在20～45℃之间，适合学生直接饮用。水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），求该饮水机将35kg水由15℃加热至35℃需要吸收多少热量？ 由题意可知水的温度的变化量为 Δt=t2-t1=35℃-15℃=20℃ 则水吸收的热量为 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×35kg×20℃=2.94×106J 知识三 热量的计算 02 课堂总结 第二节 科学探究：物质的比热容 课堂总结（1） 比热容 科学探究：物质的比热容 热量的计算 物质吸热或放热规律 相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量相等； 相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等。 ①物理意义：用来比较物质吸热能力的物理量。 ② 定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量 与它的质量和升高温度乘积之比，叫这种物质的比热容。 ③ 公式： C ④ 单位：J/（kg·℃） ⑤比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容。 ⑥水的比热容的特点与应用. ①影响吸放热的因素：物质种类、质量、升高的温度。 ②吸热公式：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt ③放热公式：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 课堂总结（2） 视频总结——《比热容》 03 课后作业全解 第二节 科学探究：物质的比热容 课后作业全解 1．沿海地区，昼夜温差较小，而内陆沙漠地区的昼夜温差较大，这主要是因为（   ）。 A．海水的密度小，砂石的密度大 B．海水的比热容大，砂石的比热容小 C．海水的内能多，砂石的内能少 D．海水吸收热量少，砂石吸收热量多 海水的比热容大，白天，吸收相同的热量时，它升温少；晚上，放出相同的热量时，它降温少，因此沿海地区的昼夜温差小；相反，内陆沙漠地区的昼夜温差大。 B 课后作业全解 2．水的比热容较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务，下列事例中与它的这一特性无关的是（   ）。 A．让流动的热水流过散热器供暖 B．汽车发动机用循环水冷却 C．夜晚向稻田里放水以防冻坏秧苗 D．夏天洒水降温 夏天洒水降温是利用了水蒸发吸热。 D 课后作业全解 3．将质量和初温均相同的铝、铜、铁三个金属球（c铝＞c铁＞c铜），浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度 _______。从沸水中吸热最多的是 _____ 球，吸热最少的是 ______球。 浸没在沸水中煮较长的一段时间，则三个球的温度是相同的； 由Q=cmΔt得，当物体的质量、升高的温度都相同时，比热容越大的吸收的热量越多，比热容越小的吸收的热量越少，因此铝球吸收的热量最多，铜球吸收的热量最少。 相同 铝 铜 课后作业全解 4．若将一瓶煤油倒去一半，则留下的一半（   ）。 A．密度不变，比热容变为原来的一半 B．密度和比热容都不变 C．比热容不变，密度变为原来的一半 D．密度、比热容都变为原来的一半 密度、比热容都是物质的特性，它们都不随物体质量的变化而变化。 B 课后作业全解 5．若100g水从20℃升温至90℃，要吸收多少热量？一根铁钉的质量约10g，从1000℃的红热状态冷却至25℃，会放出多少热量？ 【c水=4.2×103J/(kg·℃)，c铁=0.46×103J/（kg·℃）】 水吸收的热量为 Q吸=c水m水Δt水=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（90℃-20℃）=2.94×104J 铁钉放出的热量为 Q放=c铁m铁Δt铁 =0.46×103J/（kg•℃）×0.01kg×（1000℃-25℃）=4.485×103J 课后作业全解 1. 如何设计一个好的实验方案？ 答：（1）明确探究目的和已有条件，制定计划与设计实验的过程。（2）尝试选择科学的探究方法及所需要的器材。（3）要选择合适的研究方法。一般常用的方法有控制变量法、转换法、现象或数据归纳法等。（4）要根据需要列出实验器材、设计实验步骤和记录表格等。 04 综合提升训练 第二节 科学探究：物质的比热容 综合提升训练 1. 关于比热容，下列说法正确的是（　　） A．比热容跟物体吸收或放出的热量有关 B．物体的质量越大，它的比热容越大 C．比热容是物质的一种特性，只与物质的种类、状态有关 D．同一种物质在固态和液态下的比热容是相同的 ABC．比热容是物质的一种特性，比热容与物质吸收热量的多少、温度变化、物体质量大小都没有关系，故AB错误，C正确； D．同一种物质在固态和液态下的比热容是不同的，如冰和水的比热容不同，故D错误。 C 故选C. 综合提升训练 比热容是物质本身的一种特性，与物质的质量、温度升高度数、吸收的热量无关，故AB错误；热量是热传递过程中传递的能量多少，高温物体不一定放热，故C错误；由吸热公式Q吸＝cmΔt分析可知：质量相等的水和煤油，吸收相同的热量，因为煤油的比热容小，故升高的温度一定大. 故D正确. 故选D. 2. 下列说法正确的是 （ ） A. 一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的一半 B. 吸收热量多的物质，比热容一定大 C. 高温物体放出的热量一定多 D. 质量相等的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度 D 综合提升训练 3. 下列关于比热容的说法正确的是（　　） A．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质 B．将一杯水倒出一半后，剩下的水的比热容也变为一半 C．北方楼房中的“暖气”用水作为介质，是利用了水的比热容大的特点 D．海边昼夜温差变化比沙漠中小，适于居住，是因为水的比热容比沙石的比热容小 A．夏天在室内洒水降温，利用了水汽化吸热，故A错误； B．比热容是物质的一种特性，只跟物体的种类和状态有关，与物体质量和体积无关，将一杯水倒出一半后，剩下的水的比热容不变，故B错误； C．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以北方楼房中的“暖气”用水作为介质，故C正确； D．沿海地区和沙漠地区相比，沿海地区水多，水的比热容大，在相同的吸放热条件下，水的温度变化小，冬暖夏凉，昼夜温差小；沙漠地区多砂石，砂石的比热容较小，在相同的吸热条件下，砂石的温度变化大，故D错误。 C 故选C. 综合提升训练 4. 质量相等的铜块和铁块（c铁＞c铜），在吸收了相等的热量后相互接触，那么（　　） A．热量一定由铜块传给铁块 B．热量可能由铁块传给铜块 C．铜块和铁块之间不可能不发生热传递 D．以上说法均不正确 因铁块和铜块吸收的热量相同，c铁＞c铜 ，且质量相等，根据根据Q=cmΔt可知，铜块升高的温度大于铁块升高的温度；由于不知道铁块和铜块的初温，所以无法确定它们的末温高低，则铁块的末温可能高于、低于或等于铜块的末温；因热传递是从高温物体传向低温物体，所以不能确定是否发生热传递，或热传递的方向，则热量可能由铁块传给铜块，也可能由铜块传给铁块，也可能铜块和铁块之间没有热传递，故ACD不符合题意，B符合题意。 B 故选B. 5. 标准大气压下，一壶质量为2千克，温度为30℃的水，加热到80℃[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]。求： （1）水升高的温度Δt； （2）水吸收的热量Q吸； （3）接着再继续加热，若水又吸收了1.26×105J的热量，求水的末温t末。 （1）水升高的温度为Δt=t-t0=80℃-30℃=50℃ （2）水吸收的热量为 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×50℃=4.2×105J （3）若水又吸收了1.26×105J的热量，升高的温度为 则水的末温为 t末=t+Δt=80℃+15℃=95℃ 综合提升训练 综合提升训练 6. 为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个完全相同的装置做了如图所示的实验．用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值，并用秒表记录加热时间。实验数据记录如下表。 （1）取______质量的水和食用油放入两个相同的容器里，用同样的两个酒精灯对它们加热。加热时，上下缓慢地提拉搅拌器，这是为了使水和煤油________； （2）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给_____加热更长的时间；实验中选择相同规格的酒精灯，是为了可以通过比较_________（选填“加热时间”或“升高的温度”）来判断液体吸收热量的多少； （3）根据表格数据可得出水与食用油的比热容之比是：_____. 受热均匀 相同 9∶5 物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃ 水 60 20 6 45 食用油 60 22 6 67 水 加热时间 综合提升训练 （1）根据比较吸热能力的两种方法，要控制不同物质的吸热相同，故取相同质量的水和煤油放入两个相同的容器里，用同样的两个酒精灯对它们加热；加热时，上下缓慢地提拉搅拌器，这是为了使水和煤油均匀受热。 （2）由表中数据可知，相同质量的水和煤油升高相同的温度，水需要吸收更多的热量，故要给水加热更长的时间；实验中选择相同规格的酒精灯，使水和煤油在相同时间吸收的热量相等，是为了可以通过比较加热时间来判断液体吸收热量的多少。 （3）加热相同的时间，水和煤油吸收相同的热量，水升高的温度为 45℃-20℃=25℃ 煤油升高的温度为67℃-22℃=45℃ 由 知，当水和煤油质量和吸热相同时，有 Lavf59.27.100 $$