第1节 热量 比热容（表格式教学设计）物理人教版2024九年级全一册

第1节 热量 比热容（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 热量 比热容 教学 目标 物理观念 了解热量的概念、单位。知道什么是物质的比热容，知道比热容的单位及其读法；知道比热容是物质的一种属性。 科学思维 会査比热容表，能利用比热容解释海边与沙漠昼夜温差不同等问题。 科学探究 通过探究，比较不同物质的吸热情况。 科学态度 与责任 通过设计实验、进行实验，体会控制变量法在科学探究中的应用，培养自己动脑解决问题的能力。 教材 分析 本节内容要求通过实验探究认识物体温度变化时吸收或放出热量的能力，即研究物质的比热容。因为物体吸热、放热现象与生活紧密相关，所以教科书开头就提出生活中常见的问题，显得比较自然，引导学生思考，也体现了物理教学中从生活走向物理的理念。比热容是用来表示物质特性的物理量。从分析物理事实到抽象出这个概念，再提升到理解这个概念的内涵，对学生思维能力的要求是很高的。做好实验和做好对实验数据的分析很重要。比热容的单位是由三个物理量的单位复合而成，在应用时也给学生带来一定的困难，所以这一概念的教学难度是比较大的。 本节内容由“比热容”和“热量的计算”两部分构成。比热容的概念和应用、热量计算都是这节课的重点，比热容概念的建立是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已学过物态变化，知道一些热传递现象，具有一定的热学基础知识。但对于比热容这一较为抽象的概念还比较陌生。 2. 思维能力分析：学生已具备一定的观察实验现象，自主分析实验数据的能力，对利用控制变量法进行科学探究的过程较为熟悉，但在实验方案的设计和实验器材的选取上受到一定限制，因此要在对学生引导的同时启发学生思考。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对身边的物理现象充满好奇心，喜欢通过实验和探究学习新知识，但在理解抽象概念时可能会遇到困难。不同学习风格的学生，有的擅长动手实验，有的偏好理论推导，需要兼顾不同学习需求。 教学重点 比热容的概念和应用、热量计算。 教学难点 比热容概念的建立。 教学 器材 烧杯2个、2支温度计、食用油、水、电加热器、天平、滴管等。 多媒体ppt，包含视频：《比较不同物质的吸热能力》、《用传感器比较不同物质的比热容》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】 （1）水吸热的多少：在学习物态变化时，我们经常说物体吸热或放热。例如在烧水的时候，水会吸热。我们怎样才能知道水吸收的热的多少呢? （2）你去过大海边吗？烈日下的中午，当你在水中游泳上岸时，脚踩在沙子上与在水中的感觉有什么不同？而到了傍晚，脚踩在沙子上与在水中的感觉又有什么不同？ 【回答】白天海水凉，沙滩烫脚。傍晚沙滩凉，海水却还暖暖的。 【追问】同样的太阳照射下，为什么沙子和水的温度不同？这与物质的吸（放）热能力有关。 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、热量 1. 热量 （1）概念：加热水的过程就是热传递的过程。在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。 （2）单位：焦耳，符号为J。1g水温度升高1℃时吸收的热量约为4.2J。 2. 演示实验——比较不同物质吸收热量的情况 【提问1】烧水时，水吸收的热量与哪些因素有关呢？ 【分析】根据日常生活经验，可以得出：水的质量越大、温度升得越高，它吸收的热量就越多。别的物质也是这样。 【提问2】不同的物质，例如水和食用油，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量是不是一样多呢? 【设计并进行实验】 （1）取质量相等的水与食用油各200g。 （2）按照如图所示安装器材。观察温度计的示数，记下加热前水和食用油的温度。 （3）接通电源，同时对烧杯中的水和食用油加热相同的时间（大约3～5min），观察并读出两只温度计的示数。 （4）实验记录表格。 液体 质量m/g 初温t0/℃ 末温t1/℃ 升高的温度（t1-t0）/℃ 加热的 时间 水 200 20 42 22 相等 食用油 200 20 55 35 相等 【分析与论证】 （1）质量相等的水和食用油吸收相同的热量（加热的时间相同），升高的温度不相同，食用油升高的温度比水的多。 推理：质量相等的水与食用油升高相同的温度，吸收的热量不相同，水吸收的热量比食用油的多。表明水和食用油吸热本领不一样。 （2）换用其他物质进行实验，发现在质量相同，升高的温度相同时，不同物质吸收的热量也不同。 【实验结论】 质量相等的不同物质，升高的温度相同，吸收的热量不相等。 【引导学生完成以下讨论】 （1）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。 （2）该实验常用的两种装置 甲 乙 【播放视频】——《比较不同物质的吸热能力》 【例题1】琪琪同学利用如图甲所示的装置，探究“不同物质的吸热能力”。 （1）实验中，琪琪在两个相同的烧杯中装入质量相同的水和花生油。并选择两个规格 （填“相同”或“不同”）的电加热器同时对两杯液体加热； （2）实验中，通过 （填“升高的温度”或“加热时间”）比较两种液体吸收热量的多少；这种物理研究方法叫做 （填“控制变量”或“转换法”）； 甲 乙 （3）琪琪根据实验的数据绘制出了如图乙所示的图像，由于图像可知，加热5min时，b物质的温度上升的更明显，说明b的吸热能力 （填“强”或“弱”），此时a、b两种液体吸收的热量关系是：Qa Qb（填“>”、“＜”或“=”）。由图像可知a物质是 （填“水”或“花生油”）。 【答案】（1）相同；（2）加热时间，转换法；（3）弱，=，水 知道热量的概念与单位。 以烧水为例，讨论影响水吸收热量的因素，提出问题。 设计实验，知道实验实验器材；知道需要测量的物理量；设计实验记录表格；实验所用方法。 观看演示实验并收集数据。 对实验数据进行分析论证，归纳出结论： 质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等。 进行交流讨论，知道判断物质吸热能力强弱的两种方法。 知道该实验常用的两种典型装置。 观看视频，加深对探究过程的理解。 做例题1，知道探究“不同物质的吸热能力”的过程与方法。会用图像分析吸热的有关问题。 学习新课 二、比热容 【通过数据分析，引入比热容的概念】 我们看看通过精确实验获得的两组实验数据： 1kg的水，温度升高1℃，需要吸收4.2×103J的热量。 3kg的煤油，温度升高2℃，需要吸收12.6×103J的热量。 水与煤油，哪一种物质吸热的能力更强？你能否比较？ 【师生分析】我们只需计算出1kg煤油温度升高1℃时吸收的热量，再与1kg的水温度升高1℃时吸收4.2×103J的热量进行比较即可。计算方法： =2.1×103J /（ kg·℃） 即： 1. 比热容 （1）引入比热容的意义：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的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。 （3）定义式： c= Q表示物质吸收的热量，单位是焦耳（J） m表示物体的质量，单位是千克（kg） Δt表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃） 吸热时Δt =t末温- t0 放热时Δt=t0-t末温 c表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号：J/(kg·℃) （4）实验证明： 单位质量的某种物质，温度降低1°C所放出的热量，与它温度升高1°C所吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。 （5）比热容的物理意义：例如，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。表示的物理意义：1kg水温度升高或降低1℃时吸收或放出的热量是4.2×103J。 （6）一些物质的比热容 【提问】分析物质的比热容表，回答问题： ①不同种物质的比热容是否相同？ ②同种物质在不同状态时，比热容值是否不同。 ③在表中一些物质的比热容中，比热容最大的是哪种物质？ 【归纳】①不同种物质，比热容值一般不同。 ②同种物质在不同状态时，比热容值不同。例如，水的比热容与冰的比热容不同。 ③水的比热容最大。 2. 运用比热容知识解释有关现象 【分析两个典例】 （1）生物体内水的比例为何很高？ 【分析】根据Δt=Q /cm进行分析。质量相同的不同物质，当吸收或放出同样的热量时，比热容较大的物质温度变化较小。因此，比热容大的物质对调节温度有较强的作用。从表中可以看出，水的比热容较大。当环境温度变化较快的时候，水的温度变化相对较慢。 生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成严重损害。 （2）为什么沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小？ 【分析】水的比热容是沙子的4倍多。质量相同的水和沙子，要使它们上升同样的温度，水会吸收更多的热量；如果吸收或放出的热量相同，水的温度变化比沙子小得多。 3. 水的比热容比较大的应用 （1）分析水的比热容比较大的意义 水的比热容大，在质量一定、升高相同温度时，吸热多，故用水作冷却剂效果好。水的比热容大，在质量一定、降低相同温度时，放热多，故用水取暖效果好。 （2）水的比热容比较大的应用：取暖、降温、调节气温。 【师生共同分析实例】 ①用水取暖。冬天，房间里暖气片里为什么用水循环放热？ ②用水冷却。汽车发动机为什么用水来冷却? 有什么好处? ③用水调节气温。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？ 【播放视频】——《比热容在生活中的应用》 4. 拓展实验—用传感器比较不同物质的比热容 【讲解】如图所示，用铁夹将温度传感器及分别盛有质量相同的水和食用油的两支试管固定在铁架台上，温度传感器的探头部分要分别与试管内的水和食用油接触良好。温度传感器通过数据采集线与计算机相连接。 在计算机上打开与此仪器配套的专用软件，点击“开始记录”，同时打开红外加热器开关，对盛有水和食用油的试管进行加热，在计算机上可以得到水和食用油的温度—时间图像，进而比较它们的比热容。 【播放视频】——《用传感器比较不同物质的比热容》 【例题2】关于比热容，下列说法中错误的是（　C　） A．比热容可用来鉴别物质 B．水的比热容较大，可用作汽车发动机的冷却剂 C．一桶水的比热容比一杯水的比热容大 D．沙的比热容较小，所以沙漠地区昼夜温差较大 【例题3】下表是一些物质的比热容[J/（kg·℃）]。根据表中数据，下列判断正确的是（　C　） 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 沙石 0.92×103 铜 0.39×103 A．不同的物质，比热容不可能相同 B．在阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢 C．质量相等的铝块和铜块升高相同的温度，铝块吸收的热量多 D．因为水的比热容较大，所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大 思考问题，引出比热容的概念。 通过数学知识推导并建立比热容的概念。 理解掌握比热容的物理意义、定义、单位、数学表达式，知道比热容是物质的特性。 阅读课本第4页，查看比热容表格，回答3个问题。 通过讨论回答，会运用比热容知识解释2个典型现象，加深对比热容的理解。 知道水的比热容比较大的应用。可以列举生活中的实例。 拓展实验可实现数据采集、处理、分析和图像绘制同时进行。克服了传统实验测量不够准确，数据分析处理所需大量时间的缺点，节省课程时间，提高了教学效率。 做例题2并进行展示，知道比热容的概念及其应用。 做例题3并进行展示，会看物质的比热容表格，分析解释有关问题。 学习新课 三、热量的计算 1. 热量的计算 【引导学生推导出热量公式】 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）公式Q=cm (t-t0) = cm△t各物理量单位的选择 根据公式Q=cm (t-t0) = cm△t 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 2. 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 c1m1（t1-t01）＝c2m2（t2-t02） 【例题4】如图所示的盒装牛奶的质量为250克，小明用热水加热，使牛奶的温度由22℃升高到42℃。求： （1）牛奶升高的温度Δt； （2）牛奶吸收的热量Q吸 [c牛奶=2.5×103 焦/(千克·℃)]； （3）若不考虑热量损失，热水放出的热量全部被牛奶吸收，小明至少要用52℃的热水多少千克？[c水=4.2×103焦/(千克·℃)]（计算结果保留1位小数） 【答案】（1）牛奶升高的温度Δt=42℃-22℃=20℃ （2）牛奶吸收的热量1.25×104J （3）热水的质量约0.3kg。 思考问题，用数学方法进行计算，从而推导出热量的计算公式。 知道热平衡概念，会进行有关的热量计算。 做例题4并进行交流回答。会运用热量公式进行有关计算。 学习新课 四、地球的温室效应 学生阅读课本第6页～7页《地球的温室效应》，回答问题： 什么是温室效应？温室效应加剧的原因是什么？温室效应加剧对人类的主要影响是什么？ 【教师归纳】 1. 温室效应 地表受热后，也会产生热辐射，向外传递热量。地球表面大气层中的二氧化碳等气体会吸收这种向外的热辐射，因此地表的温度会维持在一个相对稳定的水平。这就是温室效应。 2. 温室效应加剧的原因 大气层中的大部分二氧化碳是自然产生的，然而现代工业大量燃烧煤炭和石油，产生了过量的二氧化碳。另外，人类大量砍伐森林，削弱了植物因光合作用对二氧化碳的消耗。这些都加剧了地球的温室效应。过度的温室效应是近年来全球气侯变暖的重要原因。 3. 温室效应加剧对人类的影响 如果地球表面的温度过高，将会导致两极的冰川融化，使得海平面上升，有些沿海城市面临建筑下沉和海水侵蚀等严重问题，大片良田盐碱化。温度的升高还会影响全球气候，使得一些地区暴雨成灾，而另外一些地区干旱少雨，土地变成了荒漠。 阅读课本第6页～7页《地球的温室效应》，回答问题。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．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 【答案】D. 【解析】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，升高的温度一定大。 故D正确。所以选D。 2. 质量相同的铜和铅吸收的相同的热量时，铜比铅的温度升高得 （选填“多”或“少”）；质量相同的铜和铅升高相同的温度，吸收热量多的是 （选填“铜”或“铅”）。已知c铜=0.39×103 焦/（千克·℃）， c铅=0.13×103 焦/（千克·℃） 【答案】 少 铜 【详解】由Δt=Q/cm可知，质量相同的铜和铅吸收的相同的热量时，由于铜比铅的比热容大，所以铜比铅的温度升高少。 由Q=cmΔt可知，质量相同的铜和铅升高相同的温度，由于铜比铅的比热容大，所以铜吸收热量较多。 3. 生产生活中，我们常利用水的比热容大这一性质。下列事例中与这一性质无关的是（ ） A. 福岛核电站受损后灌注海水降温 B. 沿海地区的气温变化小 C. 晚间，在春播秧田里灌水保温 D. 在发烧病人的额头上擦冷水降温 【答案】D。 【解析】A. 灌注海水降温，是因为水的比热容大，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，不符合题意； B. 因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收相同的热量，水温度变化较小，所以沿海地区的气温变化小，不符合题意； C. 水的比热容大，相同质量的水和其它物质，降低相同的温度，水放出的热量多，所以晚上向秧苗田里放水，水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗，不符合题意； D. 在发烧病人的额头上擦温水降温，是利用水蒸发吸热的原理，符合题意。 所以选D。　 4. 依据表格中的数据，下列说法正确的是（ ） 物质 比热容c/【J/(kg·°C)】 水 4.2×103 煤油 2.1×103 砂石 约0.92×103 A．一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容变小 B．水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较多 C．水的比热容表示水的温度升高1°C吸收的热量是4.2×103J D．质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度升高得较多 【答案】D 【详解】A．比热容是物质特有的一种物理属性，只跟物质的种类、状态有关，所以一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容不变，故A错误； B．根据Q=cmΔt可知，相同质量的水和沙石放出相等热量，由于沙石的比热容比水小，则沙石的温度降低得较多，故B错误； C．水的比热容表示的是1kg的水温度升高（或降低）1°C时吸收（或放出）的热量是4.2×103J，故C错误； D．根据Q=cmΔt可知，相同质量的水和煤油吸收相等热量，由于煤油的比热容比水小，则沙石的温度升高得较多，故D正确。 故选D。 5. 如图是“探究水和煤油的吸热能力”的实验装置。实验记录如下表：    物质 初温/℃ 加热时间/min 末温/℃ 水 20 4 30 煤油 20 4 40 （1）实验中利用相同规格的电加热器给水和煤油加热，需要控制水和煤油的 （选填“质量”或“体积”）相等； （2）本实验是通过比较 来反映水和煤油吸热能力的强弱；分析数据可知 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力较强； （3）若实验中水的质量是200g，加热4min，水吸收的热量为 J； （4）汽车发动机用水作冷却剂，这是利用了水 的性质。 【答案】（1）质量；（2）水和煤油升高的温度，水；（3）8.4×103；（4）比热容大。 【详解】（1）由于物质吸热多少与质量有关，所以比较水和煤油的吸热能力，需要控制水和煤油的质量相等。 （2）由于水和煤油吸收热量的多少无法直接测量，利用转换法，通过比较水和煤油升高的温度来反映水和煤油吸热能力的强弱； 分析数据可知，质量相同的水和煤油加热相同的时间，吸收相同的热量，水的温度升高的较慢，表明水的吸热能力较强。 （3）水吸收的热量为 Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×200×10-3kg×（30℃-20℃）=8.4×103J （4）汽车发动机用水作冷却剂，这是利用了水比热容大的性质，在质量相同、升高的温度相同的情况下，水吸收的热量较多，降温效果较好。 6. 小明探究不同物质吸热升温的属性，他设计如图所示的实验装置。 ①实验中，水和煤油吸收热量的多少是通过     来反映的（填“温度计示数”或“加热时间”）。 ②实验中除了水和煤油的质量相同，还有______必须相同。  ③他得到如下实验数据，分析表格中数据可以得出的初步结论是： 。 物质 质量m/kg 升高温度Δt/℃ 加热时间t/min 水 0.1 10 2 煤油 0.1 10 1 ④如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油， 升高的温度更高。 ⑤实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与④结论不符，你认为可能的原因是：____________。 ⑥另一组的小华采用加热相同时间比较升高的温度来进行探究，你认为他的方案可行吗？_______（选填“可行”或“不可行”）。 【答案】①加热时间；②加热方法；③质量相等的不同物质，升高相同温度时，吸收的热量不等；④煤油；⑤水的导热性能好(煤油的导热性能不好）或煤油里温度计玻璃泡插入比较浅；没有用搅拌棒搅拌等；⑥可行。 【解析】①探究不同物质吸热升温的属性，由于是相同的酒精灯加热，即沙子和水在相同的时间内吸收的热量相等，所以可以利用加热时间的长短来反映物体吸收热量的多少。 ②要探究物质吸热升温的属性，根据控制变量法，要控制沙子和水的质量相等、吸收的热量相同，即加热方法应该相同。 ③分析表格中数据发现，质量相等的水与煤油，升高相同温度时，水加热时间长，水吸收的热量多，故可得出结论：质量相等的不同物质，升高相同温度时，吸收的热量不等。 ④根据质量相等的水与煤油升高相同的温度，水吸收的热量多；进行推理可得：质量相等的水与煤油加热相同的时间，煤油升高的温度比水的多。 ⑤发现刚开始加热时，情况与④结论不符，即煤油升高的温度没有水的多。可能的原因是：水的导热性能好(煤油的导热性能不好）或煤油里温度计玻璃泡插入比较浅；没有用搅拌棒搅拌等。 ⑥采用加热相同时间比较升高的温度来进行探究，可根据升高的温度判断出吸收热量的多少，所以方案可行。 板 书 设 计 第1节 热量 比热容 一、热量：在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。单位是J。 二、比热容 ①影响物质吸热能力的因素：质量、升高的温度、物质种类。 ②物理意义：用来比较物质吸热能力的物理量。 ③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的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。 ④公式： c = ⑤单位：J/（kg·℃） ⑥比热容是反映物质自身性质的物理量。不同物质，比热容一般不同。 二、热量的计算 吸热公式：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt 放热公式：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 课 堂 小 结 第1节 热量 比热容 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$