12.3 物质的比热容（教学课件）物理沪粤版2024九年级上册

观众朋友晚上好，欢迎回家关注天气。今天我们进入惊蛰节气，这个节气期间冷空气与微油在，而暖空气是实力渐增，冷暖空气对峙也是导致这个时候的天气往往是冷暖交替，阴晴雨雪，变化多端。那目前身处北方的这股冷空气，它的影响已经接近尾声，但是很快又有新的一股实力更强的冷空气到来。在他的影响之下，下周我们国家多数地方都会经历降温，还有雨雪。那么具体来看，明天除了长江下游这一带会有比较明显的降温之外，其他多数地方气温都是稳中有升的。但是到了后天，新的这股冷空气的影响就开始展现出来。当然暂时这个降温幅度还不大，下周二也就是大后天的时候，冷空气所带来的降温，无论是范围还是力度都会明显的加大，那么到时候像东北一带最高气温会纷纷的跌破零度，而在西北、华北、黄淮到长江中下游一带，最高气温大多会跌到个位数，很多地方的降温幅度会超过十度，甚至是超过15度，除了降温之外，还会有大范围的降水铺展开来。当然今天晚上到明天，其实还是属于前一股冷空气逐渐离开，而新的冷空气暂时还没有赶到的时候。所以这个时候的降水也不多，主要是在黑龙江的东北部这一带会有一些大到暴雪出现。另外要注意的是在降水稀少的甘肃东南部，这里还要注意防范森林火灾的发生。后天的时候东北一带降雪会继续消减，而在黄河以南降水开始增多。那么到了下周二，这个降水的范围会明显的扩大，而且其中在湖南北部还有江西北部这一带还会有大到暴雨出现。那同时随着气温的下降，大概在十号前后，长江中下游这一带还可能会经历由雨转雪的变化。我们来看具体的城市天气。北京晴转多云，零下1到10摄氏度。哈尔滨多云转晴，零下7度到2度。长春晴零下6度到3度。沈阳晴零下6度到6度。天津晴转多云，2到12度。呼和浩特晴，零下7度到6度。乌鲁木齐晴零下7度到3度。银川多云转晴，零下1度到11度。西宁多云转晴，零下8度到15度。兰州晴，零下1度到16度。西安多云，4到15度。拉萨晴转多云，零下2度到13度。成都多云转晴，10到24度。重庆晴，14到25度。贵阳晴转多云，9到20度。昆明晴，7到21度。太原晴，零下5度到15度。石家庄晴转多云，2到16度。济南多云。5到17度。郑州多云，5到19度。合肥多云。10到19度。南京阴转多云，10到19度。上海小雨转多云。10到17度。武汉多云转晴，8到22度。长沙多云，13到22度。南昌阴转晴，14到24度。杭州阵雨转多云，13到19度。福州阵雨，15到24度。台北多云转小雨，17到25度。南宁阴，17到23度。海口多云，19到26度。广州多云，18到25度。香港多云，18到23度。澳门多云，19到23度。知识成就梦想，拼搏成就梦想，实干成就梦想。我的梦，中国梦。北京，晴转多云，零下1到10摄氏度。 小胖子刚打完球感觉好渴，回家直接抄起一杯水就喝，烫死了，过了好一会儿他又回来喝这杯水，还是好热，勉强能喝，这水怎么这么不容易凉呢？其实这很大程度上因为水的比热容很大，什么意思？这可以看成水能够储存很多的热量，所以改变它的温度并不是很容易。在自然界中水比热容大为我们带来了很多的优势。像海边的城市对比起那一路的城市，往往更加适合人类生存。假设太阳给两个城市带来的热量相同，那这边水更多，而这边陆地更多，水的比热比陆地更大。看看公式，热量一样，质量认为差不多。那比热越大，温度变化就越小，所以海边城市的昼夜温差就会小一些，所以从早到晚人们的衣装不用相差太多，容易适应。而那一路的城市就没有这么气候宜人了。说个极端的沙漠，沙子比热远小于水，所以沙漠的昼夜温差特别的大白天太阳一晒温度蹭蹭的升高。正午的时候沙漠气温可达40度以上，而太阳一落山没能量了，温度又嗖嗖的下降，到了半夜气温基本上就零度了。这样大的温差，一天里就又要穿短袖又穿棉袄，果然不适宜人类居住啊。当然，在生活中，人们也常常利用水比热大这个性质，像是冬天的暖气里面流的是什么？正是水，为什么不用油一类的东西呢？我们试试把这俩液体加热到同一温度，再通过供暖管道输送到各户人家。对比液体的温度和室温相差的虽然一样，但是油的比热容基本是水的一半，质量还小一些，所以管子里的液体降到室温放的热量，油放出的不到水的一半，不觉得这个装油的暖气有点太太冷了吗？当然类似的应用还有水冷却装置，电脑发烧友让电脑高速运转，就可以用专门的水冷却装置来降温，效果杠杠的。另外如果你的汽车发动机要开锅了，最好也是选择水来做冷却物质。因为毕竟它比热大，升一定的温度能够吸收更多的热量。那话说回来，比热小的物质有可用性吗？其实也是有的。美国的航天领域正在尝试一种新材料，他们把这种材料放到火炉中烧红，加出来之后竟然可以直接用手拿，这是因为这种材料的密度、比热容都很小，导热能力又很弱，所以仅仅贴着手指的一小部分，对手指放了热，热量又非常少，就不会烫伤手指了，有没有感觉很神奇呢？总结一下，水这种物质比热容很大，在生活中可以用于减小温差，或者用来释放吸收热量，你记住了吗？呵呵嗯。 比较不同物质的吸热情况。实验开始需要的实验器材有适量的水、适量的沙子、两只小烧杯、石棉网、铁架台、两只相同的温度计、酒精灯、火柴、天平，用天平测量两只小烧杯的质量。两只小烧杯的质量相等，现在在两只小烧杯中分别加入质量相等的沙子和水。现在将两只烧杯取下。将石棉网放在铁架台上。将两只烧杯同时放在石棉网上。让温度计的玻璃泡完全浸没在沙子和水中。用酒精灯给沙子和水加热。此时，温度计的读数为30摄氏度，观察温度计在一定时间内的示数变化。此时沙子的温度为100摄氏度，水的温度为50摄氏度。沙子的温度升高了70摄氏度，水的温度升高了20摄氏度。实验结果，等质量的沙子和水吸收相同的热量时，沙子的温度升高的多。由此可知等质量的沙子和水升高相同的温度时水吸收的热量多。大量实验表明，不同的物质质量相等时，升高相同的温度时，吸收的热量不同。 沪粤版 九年级上册 第十二章 内能与热机 12.3 物质的比热容 学习目标 1．科学观念：理解比热容的概念，能运用比热容知识解释生活中如沿海与沙漠昼夜温差、用水取暖降温等现象，构建 “物质吸放热性能与比热容相关” 的物理观念，认识物质属性对自然现象和技术应用的影响； 2．科学思维：通过探究水和砂石吸放热性能的实验，经历提出问题、设计实验、分析数据、归纳结论的过程，培养科学探究思维；利用比热容公式进行热量计算，提升逻辑推理和数学运算融合的科学思维能力； 3．科学探究：经历 “探究不同物质吸放热性能” 的完整实验过程，学会控制变量法的应用，能准确获取、处理实验数据，培养观察、分析、归纳能力，提升科学探究素养； 4．科学态度与责任：感受物理知识与生活的紧密联系，激发对物理学科的兴趣；在实验和分析中培养严谨、实事求是的科学态度，认识科学知识对解释自然现象、解决实际问题的价值，增强科学责任意识。 重点难点 教学重点： 1．理解比热容的概念，明确其是物质的一种属性，掌握比热容的单位、物理意义； 2．熟练运用热量计算公式Q吸= cmΔt进行吸、放热计算，解决实际问题； 3．利用比热容知识解释生活中常见的热现象，如沿海与沙漠昼夜温差差异、用水做冷却剂和取暖介质等，深化对物理知识应用的理解。 1．构建比热容概念：由于比热容概念抽象，学生难以直接感知，需通过实验数据对比、分析，理解 “质量相等的不同物质，升高（或降低）相同温度时，吸（放）热量不同” 这一本质，进而建立比热容概念，突破对 “物质吸放热性能差异” 的模糊认知 ； 2．灵活运用比热容知识解决复杂实际问题：实际情境中，涉及多种因素（如不同物质混合、温度变化方向判断等），学生需准确提取信息、选择公式、分析变量，合理运用比热容知识解释和计算，突破知识应用的灵活性与综合性障碍； 3．理解实验中控制变量法的严谨性：在探究水和砂石吸放热性能实验里，需精准控制质量、加热条件（同一酒精灯、相同加热时间）等变量，学生要深刻理解控制变量法对实验结论可靠性的影响，突破对实验设计逻辑的深层理解难点 。 教学难点： 下面播放中央电视台一天的天气预报的录像片段，注意观察我国各省内城市最高气温和最低气温，看看能不能从中发现什么规律。 情景引入 为什么内陆的昼夜温差比沿海地区大呢？ 5~38℃ 24~28℃ 01 02 CONTENTS 不同物质的吸热、放热性能 比热容 探究新知 03 热量的计算 PART ONE 不同物质的吸热、放热性能 观察思考 沿海地区（如厦门）昼夜温差 24~ 28℃ 、沙漠地区昼夜温差 5~38℃ ， “同一纬度，沿海和沙漠昼夜温差为啥差异大？” 生活现象引入 这里就涉及不同物质吸收、放岀热量的能力等问题，也就是说物体吸热、放热不仅与温度、质量有关，还跟物质的种类有关 知识回顾 同学们，我们已经知道，当水的质量相等、温度变化也相同时，它吸收或放出的热量是相等的。那换成不同物质，比如水和砂石，在质量一样、温度变化相同的情况下，它们吸收或者放出的热量，也会相等吗？这就是咱们接下来要探究的问题 。 探究问题提出 请同学们阅读课本P33，活动 实验操作 活动：探究水和砂石的吸热、放热性能 实验对象：100g 水、100g 干燥砂石 实验器材：相同规格烧杯、酒精灯、搅拌棒、温度计、天平 实验思路：用同一盏酒精灯加热，搅拌使受热均匀，观察相同加热时间（如 1min）内温度变化 实验步骤： ①用天平称取 100g 水和 100g 砂石，分别放入相同烧杯 ②安装实验装置，温度计玻璃泡浸没在物质中（不碰容器底和壁） ③点燃酒精灯同时加热，搅拌，记录初始温度 ④每隔 1min 记录水和砂石温度，填入设计好的表格（含加热时间、水升高温度、砂石升高温度列） 加热时间t/min 1 2 3 4 5 6 …… 水升高的温度Δt水/℃ 砂石升高的温度Δt砂/℃ 思考 活动：探究水和砂石的吸热、放热性能 如何通过数据判断水和砂石吸放热性能？ 对比相同加热时间（即吸热量近似相同时）温度变化差异 实验结论 ①质量相等的不同物质，在吸收相同的热量时，不同物质升高的温度不相等，吸热能力强的物质，温度变化小，温度难改变 ②质量相等的不同物质，在升高相同的温度时，不同物质吸收的热量不相等，吸热能力强的物质，加热时间长，吸收的热量多 物体温度变化吸放热，与质量、温度变化、物质种类有关 实验操作 活动：探究水和砂石的吸热、放热性能 实验对象：100g 水、100g 干燥砂石 实验器材：相同规格烧杯、酒精灯、搅拌棒、温度计、天平 实验思路：用同一盏酒精灯加热，搅拌使受热均匀，观察相同加热时间（如 1min）内温度变化 实验步骤： ①用天平称取 100g 水和 100g 砂石，分别放入相同烧杯 ②安装实验装置，温度计玻璃泡浸没在物质中（不碰容器底和壁） ③点燃酒精灯同时加热，搅拌，记录初始温度 ④每隔 1min 记录水和砂石温度，填入设计好的表格（含加热时间、水升高温度、砂石升高温度列） 加热时间t/min 1 2 3 4 5 6 …… 水升高的温度Δt水/℃ 砂石升高的温度Δt砂/℃ 拓展总结 活动：探究水和砂石的吸热、放热性能 ①用同一热源在相同时间内加热，提供的热量是相同的          ②用加热的时间来表示吸收的热量多少（转换法） ③用两个相同的烧杯，是控制两个烧杯的受热面积相同，从而在相同时间吸收相同的热量 PART TWO 比热容 比热容定义 阅读思考 不同物质在吸热、放热的能力是不同的，在物理学中用比热容来表示物质的吸热、放热能力 1、一定质量的某种物质，在温度升高(降低)时吸收(放出)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 ②单位：J/（kg·℃），读作焦每千克摄氏度。            它是一个复合单位，由质量、温度、热量的单位组合而成 ①公式：                     （定义式）  比热容定义 阅读思考 ③比热容是反映物质吸热或放热能力的物理量，是物质的一种特性，可以用来鉴别物质 ④比热容与物质的种类、和状态有关，与物质的多少、物体的温度和吸、放热的多少等无关， ⑤不同物质，同一物质在不同状态，比热容一般不同 比热容的两个说法 阅读感悟 1． 物质的吸热本领      由Q = cm∆t 知：      质量相等的不同物质升高(降低)相同的温度，比热容大的吸收(放出)的热量大，比热容小的吸收(放出)的热量小 2．物质温度改变难易(控温能力的强弱）     由Q = cm∆t 知：     质量相等的不同物质吸收(放出)相等的热量    ①比热容大，控温能力强，温度升高(降低)得少，温度不易改变    ②比热容小，控温能力弱，温度升高(降低)得多，温度易改变 温度与时间的坐标图像看比热容 由Q = cm∆t知： 质量相等的不同物质吸收(放出)相等的热量（加热时间相同） 1）比热容大，控温能力强，温度升高(降低)得少，温度不易改变 2）比热容小，控温能力弱，温度升高(降低)得多，温度易改变      斜率大的代表物体的比热容小 比热容的应用 —— 生活实例 想一想 水比热容大，质量相同的水和其他物质，降低（或升高）相同温度，水放出（或吸收）热量多，取暖时放热持久、降温时吸热能力强 比热容的应用 —— 生活实例 为什么同一纬度的海滨城市和沙漠地区的气温变化会如此大? 由于海水的比热容大，沙石比热容小，海水与沙石比较，吸收或放出同样的热量，升高或降低的温度较小， 白天在受太阳照射条件相同时， 海水的温度变化要小些， 沿海地区比内陆地区温升慢， 夜晚放热， 沿海地区温度降低也少。 海滨24℃－28℃ 沙漠5℃－38℃ 比热容 总结归纳 应用 分析 致冷 根据公式Q＝cmΔt可知：相同质量的水和其他液体相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，降温效果好 散热 根据公式Q＝cmΔt可知：相同质量的水和其他液体相比，降低相同的温度，水放出的热量多，取暖效果好 调节气温 沿海地区的温度变化比内陆地区小，原因：根据公式Δt＝Q/cm可知：相同质量的水和沙石相比，吸收相同的热量，水升高的温度小，所以沿海地区的温度变化小 运用公式法理解水的比热容大的三种应用： PART THREE 热量的计算 计算公式 推导吸热公式： 得Q吸= cm(t2 - t1) 推导放热公式：同理， Q放= cm(t1 - t2) 各物理量含义（c比热容、m质量、t温度 ） 例题讲解 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。 课堂小结 布置作业 1．依据表格中的数据，下列说法正确的是（　　） A．水的温度升高1℃需吸收4.2×103J的热量 B．一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容不变 C．水和砂石放出相同的热量，水的温度降低得较多 D．使质量相等的水和煤油都升高1℃，煤油吸收的热量较多 【答案】B 物质 比热容c/J(kg•℃)-1 水 4.2×103 煤油 2.1×103 砂石 约0.92×103 【答案】增大 不停地做无规则运动 比热容 2．早晨，小威的妈妈用豆浆机打豆浆，从开始加热到豆浆煮熟的过程中豆浆的内能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”），煮好的豆浆香气四溢的原因是分子在________________，小威在边吃早餐边听天气预报时发现北京的昼夜温差比大连的大，这是因为水的_______________较大。 3．质量均为1kg的三种不同的物质，当温度都升高1℃时所吸收的热量如图所示。根据图中信息可得，不同物质的比热容 ___________（选填“有可能”或“不可能”）相同； ___________物质的比热容最大；若都吸收相同的热量，___________物质的温度变化更小；2kg的乙物质温度升高5℃所吸收的热量为 ___________J。 【答案】有可能 甲 甲 20000 4．如图是用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热时它们的温度随时间变化的图像，其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是（　　） A．t1~t2时间内物质a的温度不变，内能不变 B．如果a、b是同种物质，b的质量大于a的质量 C．温度从T1升高到T2时，a物质吸收的热量比b多 D．b的比热容大于c的比热容 【答案】 B 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf52.84.0 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$我们已经学过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，符号为小C这样看来，某种物质的比热容与其吸收的热量成正比，与其质量和变化的温度成反比了。错。比热容是物质的特性，与密度一样，只与物质的种类有关，而与吸收的热量无关。不随吸收热量的多少而变化，也与其质量无关，不随质量变化而变化，更与它变化的温度无关。不随温度的变化而变化，你知道了吗？来看这题，2000克的铝块温度提高5摄氏度需要吸收多少热量？已知铝的比热容为0.88乘以10的3次方焦耳每千克摄氏度，根据公式Q等于CM乘以delta t代入的比热容，0.88乘以10的3次方焦耳每千克摄氏度。质量2000克与身高的温度5摄氏度，可以算出需要吸收热量8.8乘以10的3次方焦耳。那如果把2000克的水温度提高5摄氏度，需要吸收多少热量？水的比热容为4.2乘以10的3次方焦耳每千克摄氏度，还是根据公式Q等于CM乘以delta t带入水的比热容4.2乘以10的3次方焦耳每千克摄氏度，质量2000克与升高的温度5摄氏度，可以算出需要吸收热量4.2乘以10的4次方焦耳。由此可见，同样质量的铝和水在升高同样温度时，比热容较大的水吸收热量更多。也就是说比热容较大的物质对调节温度有更好的作用，所以我们常用水来给高温物体降温。总结一下，比热容是物质的特性。比热容的相关计算可以利用C等于Q除以M乘以delta t来进行。你明白了吗？呵呵。 小胖子搞来两个小球A和B2者质量相同，初始温度也相同。有一杯一百摄氏度的沸水，不考虑水的蒸发，小胖子先将A球投入水中，过了一会儿二者温度相等时，发现水温变成了90摄氏度。此时将A球取出放入B球，再等到二者温度相等时，发现水温变成了80摄氏度。不计热量损失，A的比热容与B的比热容大小关系如何？别急，分析一下，把A放进去，A吸热水放热吸热，吸多少放热就放多少吸热放热，这就得利用比热容的计算了。那就细细看一下这个过程，将A放入水中，水温从100摄氏度变成90摄氏度，下降了十摄氏度。这说明水放出热量，代入公式，Q等于CM乘以delta t水放出的热量就等于水的比热容乘以水的质量乘以变化的十摄氏度。而A吸收了热量，温度升高到90摄氏度，代入公式A吸收的热量等于A的比热容乘以A的质量乘以变化的温度，其中T为AB的初始温度，二者相等。接下来分析，把A取出放入B之后，水温变成了80摄氏度，又下降了十摄氏度。这说明水放出热量，水放出的热量就等于水的比热容乘以水的质量乘以变化的十摄氏度。而B吸收了热量，温度升高到80摄氏度。代入公式，B吸收的热量等于B的比热容乘以B的质量乘以变化的温度，二者相等。观察一下前后两次水的质量没有变化，比热容是定值，都变化了十摄氏度，所以两次水放出的热量相等，那这两式也相等，而两球的质量相等，两边可以约去就得到这个。显然90减T要大于80减T而乘积相等只能A的比热容小于B的比热容，这样就得到了答案。总结一下比热容的综合计算，吸收的热量等于放出的热量，依然它由公式Q等于CM乘以delta t找到对应的比热容，对应的质量和变化了的温度，一切都可以解决。你学会了吗？呵呵。 烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但扑腾跳入海中，却发现海水很凉爽。傍晚太阳西落，水温依然暖洋洋，一上岸却发现沙子已经凉飕飕了。咦，为啥同样的日照条件，沙子和海水温度不一样？太阳照射把能量传向大地，沙子和海水都吸收了热量，但体现在温度变化上却有差异。难道是说不同的物质的吸热性质有差异？别猜了，我们还是来个实验探究一下。既然是比较物质的吸热性质，先选物质。瞅了一眼也只有这两个家伙了，水和煤油。那怎么比较水和煤油吸热情况呢？想一下物质吸热后，温度应该会有变化了。我们可以根据水和煤油的温度变化来比较两个家伙的吸热情况。那就搞两杯质量相同的水和煤油，控制变量，插入两根完全相同的温度计，二者初始温度相同。在水和煤油中各放一个相同规格的电加热器，同时开始加热，每隔一分钟记录下二者的温度，得到如下数据。因为是同规格的电加热器，每秒放出的热量是相同的。它们浸没在水和煤油中，可以认为水和煤油每秒吸收的热量相同，二者同时开始吸热，每一时刻二者吸收的热量都相同，但温度升高却不一样，水上升的要慢一些，而煤油要快一些。看同样质量的水从20摄氏度上升到24摄氏度，需要加热两分钟，吸收的热量多，而同样质量的煤油只需要加热一分钟，吸收的热量少。可见同样升温四摄氏度，二者吸收热量不同，也就是说，相同质量的水和煤油上升相同的温度吸收的热量不同，这代表了两种物质吸热性质的不同。为了表示不同物质这种性质上的差异，物理学中引入了比热容这个物理量，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。比热容用符号小写的C表示，热量的符号为Q质量为M升高的温度用delta t来表示，于是C就等于Q除以M乘以delt t这就是比热容的计算公式，从这个公式就可以得到，比热容的单位，热量的单位焦耳，质量的单位千克，温度的单位为摄氏度，所以比热容的单位为焦耳每千克摄氏度。比如水的比热容为4.2乘以10的3次方焦耳每千克摄氏度，它表示1000克的水，温度升高一摄氏度，需要吸收4.2乘以10的3次方焦耳的热量。当然了，1000克的水温度降低一摄氏度，需要放出4.2乘以10的3次方焦耳的热量。比热容是反映物质自身性质的物理量，不同的物质比热容一般不同。现在可以解释为啥海边白天水比较凉，沙子比较热了。这是因为沙子的比热容等于这个水的比热容大于沙子的。而吸收相同的热量后，比热容大的水上升的温度要低，所以你感觉水相对比较凉一些。好了，总结一下，比热容是物质自身的性质，可以通过C等于Q除以m delta t计算出来，单位为焦耳每千克摄氏度，你明白了吗？呵呵。