第1节 热量 比热容（教学课件）物理人教版2024九年级全一册

第1节 热量 比热容 第十三章 内能 物理九年级全一册 •人教版 学习目标 01 02 03 04 物理观念 了解比热容概念及单位，知道其是物质的属性，会查比热容表并了解常见物质比热容大小关系，明确热量概念及单位，掌握热量的计算。 科学思维 通过实验探究物质吸放热情况以建立比热容概念，并了解物理学中常用的比值定义法这一科学方法。 科学探究 通过科学探究，体会控制变量法和转换法在实验过程中的应用，学会分析和处理实验数据，总结发现物理规律。 科学态度与责任 在学生体验科学探究过程中激发主动学习兴趣，借演示实验培养其乐于观察、勤学好问的科学态度，鼓励查找资料以养成自主学习习惯。 重点难点 教学重点 教学难点 了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。 能用比热容解释简单的自然现象，感受物理和生难点活的密切关系。 课堂导入 在学习物态变化时，我们经常说物体吸热或放热。 你知道水吸收和放出的热有多少呢？ 沸腾吸热 液化放热 热量 1.定义： 在热传递过程中，传递的热的多少 叫作热量。 2.单位： 焦耳，简称焦，符号：J。 3.影响热量的因素 同种物质吸收热量与质量、温度变化量有关 ①烧开一壶水和烧开半壶水，哪个需要的时间长? 烧开一壶水需要的时间长 把一壶水烧开需要的时间长 质量不同 温度变化量 不同物质吸收热量又该如何比较呢？ ②把一壶水烧开和烧成温水，哪个需要的时间长? 探究新知 【实验】比较不同物质的吸热情况 实验器材： 烧杯、电加热器、天平、电子计时器、数字温度计、电源。 实验方法： 控制变量法、转换法 用电加热器加热水 用电加热器加热食用油 实验方案： 利用相同的电加热器加热质量相等的水和食用油，使它们升高相同的温度 。 电加热器每秒放出的热量是一定的，在加热液体时时，可认为液体每秒吸收的热量相同。 演示实验 探究新知 实验过程： 用相同热源，分别加热质量相同的水和食用油，使其升高相同的温度，比较加热时间的长短（吸收热量的多少）。 升高的温度/℃ 加热时间/min 食用油 5 3 水 5 4 质量相等的食用油和水，升高相同的温度，水的加热时间长。 代表水吸收的热量多 探究新知 实验结论 不同物质 ， 在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。 物体吸收热量的多少，不仅与其质量及温度的变化，及其种类有关，还与它是什么物质有关。 怎样表示不同物质这种性质上的差别呢？ 比热容 探究新知 交流与合作： 1.控制食用油和水的质量保持不变 2.使用完全相同的热源加热 控制变量 完全相同热源，单位时间放出的热量相同。 3.用加热时间的长短表示吸收热量的多少 4.实验中还需要测量食用油和水升高的温度 初温和末温 转换法 探究新知 在“比较不同物质吸热情况”时，教材中的实验思路如下：用相同的电加热器加热质量相等的水和食用油，使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少。按照 该思路利用如图所示装置进行实验。 ①吸收热量的多少没办法直接测量，则上述方案中还需要 记录___________，从而比较水和食用油吸收热量的多少； ②我们还可以设计另外一种思路：用相同的电加热器加热质量相等的 水和食用油，控制加热时间相同，比较它们升高的温度。该方案中， 温度升高较多的物质吸热能力较____（选填“强”或“弱”）。 解：①实验中通过比较加热的时间来比较水和食用油吸收热量的多少，需要记录加热时间，比较水和食用油吸收热量的多少； ②可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少，用时较多的，说明吸收的热量多，则吸热能力强； 可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少，温度升高较小的，则吸热能力强，温度升高较大的，吸热能力弱；故答案为：（1）加热时间；（2）弱。 【学习任务一】比较不同物质吸热的情况 弱 加热时间 探究新知 比热容 物理学中常用比热容来描述不同物质的吸热能力。 1.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 叫做这种物质的比热容，用c表示。 m∆t Q 2.表达式： m∆t Q c＝ 探究新知 3.单位： J/（kg·°C）。读作：焦耳每千克摄氏度。 Q的单位：焦耳（J） m的单位：千克（kg） ∆t的单位：摄氏度（℃） m∆t Q c＝ 4.物理意义： 单位质量的某种物质，温度降低1℃所放出的热量，与它温度升高1℃所吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。 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。 探究新知 1.不同物质的比热容一般不同，也有些物质是相同的；同种物质的比热容可能不同。 液体比热容通常大于固体比热容，水银例外。 2.c水=4.2×103J/(kg ·℃) 1kg水温度升高(或降低)1°C吸收(或放出)4.2×103J的热量。 有关因素：物质种类、状态。 无关因素：质量、温度、吸收或放热的多少。 通过表格可以发现： 探究新知 比热容是反映物质吸热能力强弱的物理量，比热容越大， 越不容易升温，也不容易降温。 比热容是物质的特性。不同的物质，比热容一般不同。 探究新知 当你赤脚奔跑在滚烫的沙滩上，投向蔚蓝的大海时，你也许会发现，同样在太阳照射下，为什么沙子这么烫，而海水却这么凉呢？ 　　因为沙子的比热容比海水的比热容小，吸收相同热量，相同质量的沙子比海水温度上升高快，所以在烈日当空的海边玩耍，感到沙子烫脚，海水却凉凉的。 探究新知 5.比热容的应用 常见物质中，水的比热容最大，是4.2×103J/（kg·℃）。 Q=cm∆t ①调节气温(水的温度难改变) ∆t= Q cm 一定质量的水，吸收(或放出)热量时，水的温度变化小，有利于调节气温。 白天，海水吸收热量，由于海水比热容大，温度上升小。 晚上，海水放出热量，由于海水比热容大，温度下降小。 白天，沙子吸收热量，由于沙子比热容小，温度上升大。 晚上，沙子放出热量，由于沙子比热容小，温度下降大。 沿海地区温差小 沙漠地区温差大 探究新知 想想议议 我国北方楼房中的暖气用水作为介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中，用水作为输送热量的介质有什么好处？ 由Q=cm∆t可知,一定质量的水与比热容小的物质相比，升高(或降低)相同温度时，水吸热(或放热)多，用水作为冷却剂或取暖调介质效果更好。 生产生活中，还有没有用水来加热或散热的情况？ 探究新知 ②冷却或取暖（水的吸热、放热本领强） 热水袋取暖 水来给汽车发动机散热 打铁匠用水冷却烧红的铁 探究新知 海陆风和陆海风 对流是夏季海岸形成微风的原因。风有时吹向海岸，有时吹向陆地。白天，在炎热的日光下，暖空气从陆地上升起，海洋上来的冷空气进行补充，形成了吹向海岸的海陆风。请用比热容分析夜间会形成什么样的风。 夜晚，失去了太阳热辐射的海水和沙石都要降温，比热容小的沙石温度降得更快，导致陆地上方的气温低于海水上方的气温。海水上方温度较高的热空气上升，陆地沙石上方温度较低的冷空气流动到海水上方进行补充。这样就形成了夜间由陆地吹向海洋的陆海风。 探究新知 【实验】用传感器比较不同物质的比热容 　　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的开关， 对盛有水和食用油的试管进行加执在计算机上 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。 比热容实验装置 食用油 水 演示实验 探究新知 夏天，海边的昼夜温差小，这是因为水的比热容较大。下列现象中不能反映水的这一特性的是（　　） A．北方供暖系统用水循环散热 B．春天的夜晚，农民往稻田里灌水以防秧苗冻坏 C．在发烧病人的额头上擦冷水降温 D．城区建造人工湖以降低“热岛效应”造成的夏季高温 解：A、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水释放的热量多，所以北方供暖系统用水循环散热，故A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，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，故B不符合题意； C、在发烧病人的额头上擦冷水降温，水蒸发会从额头吸热而降低额头的温度，不是利用水的比热容大的特点，故C符合题意； D、城市修建人工湖，使水的覆盖面积增大，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，温度升高的少，可以减弱热岛效应，故D不符合题意。故选：C。 【学习任务二】利用比热容解释生活中的现象 C 探究新知 热量的计算 m∆t Q c＝ 放热降温 吸热升温 Q放＝cm∆t＝cm(t0－t) Q吸＝cm∆t＝cm(t－t0) 如果用Q吸表示吸收的热量，c表示比热容，用m表示物质的质量，t0和t分别代表物体初、末状态的温度，用t表示物体后来的温度，则 探究新知 【例题】沙子的比热容约为0.92×103J／(kg·°C) ，这表示质量是1kg的沙子温度升高1°C时吸收的热量约为0.92×103J。把质量是2kg、温度为20°C 的沙子加热到30°C，沙子吸收的热量约为多少？利用这些热量给质量是2kg、温度为20°C 的水加热，水的温度会上升到大约多少摄氏度？ 答：沙子吸收的热量约1.84×104J；水的温度会上升到大约22°C。 解 ： 2kg温度为20°C 的沙子加热到30°C温度时，沙子吸收的热量是 Q= cm∆t =0.92×103J/（kg·°C）×2kg×10°C＝1.84×104J 利用该热量对2kg、温度为20°C 的水加热，水的温度变化约为 cm Q ∆t＝ ＝ 1.84×104J 4.2×103J/（kg·°C）×2kg ≈ 2°C 则水的温度会上升到大约22°C。 探究新知 在如图所示的“胶囊胃镜”是一种磁控微型机器人，重0.05N，患者吞服后15分钟即可完成胃部检查。胶囊的质量为____g,胶囊材料比热容为2000J/（kg•℃）， 胶囊进入胃部后，温度从25℃上升到37℃， 该过程胶囊吸收_____J的热量。（g取10N/kg） 解：由G=mg可知，胶囊的质量m=G/g=0.05N/10N/kg=0.005kg=5g 胶囊吸收的热量：Q吸=cmΔt=2000J/（kg•℃）×0.005kg×（37℃-25℃）=120J。 故答案为：5；120。 【学习任务三】热量的计算 5 120 探究新知 科学·技术·社会·环境 地球的温室效应 　　太阳通过执辐射把能量输送到地面，温暖了地球，养育了万物。 　　地表受热后，也会通过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执辐射 ，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。适度的温室效应是维持地球上生命生存环境的必要保证。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候变暖的重要原因。 　　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被淹和海水侵蚀等严重问题，大片良田盐碱化。温度的升高还会影呴全球气候 ， 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。以“温室效应”等为关键词在因特网上进行搜索，了解我国为应对温室效应所采取的措施 。 探究新知 课堂小结 比热容 热量 比热容 热量的计算 定义：在热传递过程中，传递的热的多少 叫作热量。 影响热量的因素：不同物质 ， 在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。 物理意义：物理学中常用比热容来描述不同物质的吸热能力。 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，叫这种物质的比热容。 公式： 单位：J/（kg·℃） 比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容。 影响吸放热的因素：物质种类、质量、升高的温度。 吸热公式：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt 放热公式：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 1. 比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容，查表可知，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）表示 _______________________________________________________。一桶水倒掉一半后，剩下的水的比热容_______（选填“变大”“不变”或“变小”）。 解：水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）表示1kg的水每升高（或降低）1℃吸收（或放出）4.2×103J的热量； 水的比热容与水的质量无关，一桶水倒掉一半后，质量减半，但水的比热容不变。 故答案为：1kg的水每升高（或降低）1℃吸收（或放出）4.2×103J的热量；不变。 不变 1kg的水每升高（或降低）1℃吸收（或放出）4.2×103J的热量 课堂练习 点评：本题考查学生对比热容概念的理解，知道物质的比热容只跟物体的种类和状态有关，与物体质量的大小、温度高低、吸收或放出热量的多少均无关。 2. 在探究“不同物质吸热升温的现象”的实验中，不需要控制相同或相等的变量有（　　） A．完全相同的加热方式 B．质量相同的液体a和b C．酒精灯里酒精的质量 D．装液体a和b的容器。 C 课堂练习 解：AD．采用完全相同的加热方式，是为了使酒精灯相同时间放出相同的热量；装液体a和b的容器相同，目的使水和液体在相同的时间吸收相同的热量；故AD有必要； C、根据比较吸热能力的2种方法，要控制不同物质的质量相同，C有必要； B．酒精灯里所加酒精量相同，故B没有必要。 故选：C。 点评：本题探究“不同物质吸热升温的现象”，考查查控制变量法、转换法的应用，为热学中的重要实验。 3.下列现象中，没有利用“水的比热容较大”这个特点的是（　　） A．夏天在地面上洒水，人感到凉快 B．用热水袋捂手，可以保暖较长时间 C．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 D．汽车发动机用水作冷却剂 A 课堂练习 解：A、夏天在地面上洒水，人感到凉快，是利用了水的蒸发吸热，故A符合题意； B、用热水袋捂手，可以保暖较长时间，是因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，可以放出更多的热量，故B不合题意； C、生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，是因为水的比热容大，其温度变化不明显，故C不合题意； D、汽车发动机用水作冷却剂，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，可以吸收更多的热量，故D不合题意。 故选：A。 点评：本题考查了利用水的比热容大的特性，来解释生活中的现象，属热学基础题。 4.用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体（不计热量损失）加热 如图是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（　　） A．都加热时间t，B吸收热量比A吸收热量多 B．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多 C．A的比热容与B的比热容之比为2：1 D．A的比热容与B的比热容之比为2：3 C 课堂练习 解：A、两种质量相等、初始温度也相同的不同液体，分别用两只完全相同的酒精灯加热，相同的时间内吸收的热量相等，故A错误； B、由图象可以看出，当升高的温度相同时，A的加热时间更长，说明A吸收的热量更多，故B错误； CD、利用热量的计算公式Q=cmΔt可知，在质量相等、吸收的热量也相同时，A的温度升高20℃，B的温度升高40℃，由公式c=Q/mΔt知，A与B的比热容之比为2：1，故C正确，D错误。故选：C。 点评：此题考查的是利用图象比较不同物质的比热容，得到正确结论的前提是读懂图象提供的信息，理解比热容的物理意义。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业：把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用指尖感觉钉帽温度变化，并解释发生这种变化的原因。（操作时要注意安全！） 图钉温度会升高；手捏铅笔使图钉钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦对图钉做功，使图钉的内能增加，温度升高。 思路指导 谢谢聆听 谢谢聆听 $$