10.1 热量 比热容 课件-2024-2025学年沪科版九年级物理上册（五四学制·上海专用）

第10章 内能 九年级上册•沪教版 （五四•学制） 第1节 热量 比热 18 世纪初到19世纪中叶，热机的出现和广泛使用促进了工业的迅速发展。热机的工作过程涉及内能及其转化。本章我们将学习热机所涉及的物理学基础知识。 通过本章内容的学习，你将了解热量、比热容、内能和热值等基本概念，知道热机的工作原理；感受热机的发明对提升社会生产力的作用和影响，增强节能和环保的意识；初步形成能量观念。 导入新课 第1节 热量 比热容 盛夏时节，烈日暴晒下的海水和沙子的温度都会升高。当你赤足漫步在海滩时，一定会感觉到沙子比海水的温度更高。 为什么我们会有这种感受呢？ 热量 01 物质的吸放热与哪些因素有关 02 比热容 03 课堂总结 04 提升训练 05 第1节 热量 比热容 一、热量 第1节 热量 比热容 一、热量 【问题】当你赤足漫步在海滩时，会感觉到脚底下的沙子比较热。为什么我们会有这种感受呢？ 【分析】能量从温度高的太阳辐射到温度低的沙子，又从沙子传导到温度更低的脚底，这是一种热传递现象。 1. 热量 在物理学中，把物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少称为热量。热量通常用Q表示。 在国际单位制中，热量的单位与能量的单位相同，都是焦耳，简称焦，符号是J。 2. 比较不同物质的导热性 【自主活动】如图所示，木棒和铜棒安装在金属支架上，在这两根棒的末端分别用凡士林等距离地粘上一根牙签。用酒精灯加热金属支架A端，观察哪根牙签先落下。 【实验现象与分析】 通过上述实验发现，粘在铜棒上的牙签落下时，木棒上的牙签还牢牢地粘在上面。这说明铜棒的导热性比木棒的导热性强。 一、热量 【结论】大量实验表明，不同物质的导热性一般不同。 铜、铁、铝等物质容易导热，制成拖鞋的塑料、橡胶、木材等物质则不容易导热。 如图所示，水壶的把手用塑料制成，可以防止提起水壶时手被烫伤。壶身则用容易导热的金属制成，可以将炉火的热量更快地传递给壶中的水。 一、热量 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 第1节 热量 比热容 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 【问题】烧水时，水吸收的热量与哪些因素有关呢？ 【分析】大家都有这样的经验：烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量多，把一壶水烧开比把它烧成温水需要的热量多。 可见，水吸收的热量和它的质量有关，也和它升高的温度有关。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。 【问题】相同的日照时间，海水升温少，砂石升温多，这是什么原因呢？ 【自主活动】 （1）实验器材与装置 如图所示，利用红外加热器、温度传感器、电子天平、搅拌器、烧杯等器材，测量质量相同的水和干燥砂石吸收热量后温度变化的相关数据。 （2）需要测量的物理量 ①用天平分别测出质量都是m的水和砂石； ②用温度传感器测水和砂石的初温t0、末温t； ③用停表记录加热时间t。 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ （3）研究方法 实验中用到的方法有控制变量法和转换法。 ①控制变量法：探究物质吸收的热量可能与质量、升高的温度、物质的种类有关时，应该控制两个量不变，每次实验只能改变一个量。 ②转换法：因为热量无法直接测量，所以我们可以用加热时间来比较物质吸收的热量。 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 【进行实验与收集数据】 （1）取质量相等的水与砂石各200g。 （2）按照如图所示安装器材。观察温度传感器的示数，记下加热前水和砂石的温度。 （3）接通电源，同时对水和砂石加热相同的时间，观察并读出两只温度传感器的示数。 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ （4）实验数据记录表格 物质 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 砂石 200 20 55 35 相等 【分析与论证】 （1）质量相等的水和砂石吸收相同的热量（加热的时间相同），升高的温度不相同，砂石升高的温度比水的多。 推理：质量相等的水与砂石升高的温度相同，吸收的热量不相同，水吸收的热量比砂石多。 表明水和砂石吸热本领不一样。 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ （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。 大量实验表明： 物质吸收或放出的热量与物质的质量、升高或降低的温度，以及物质的种类有关。 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 【交流与讨论】 （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. 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ （2）探究影响物质的吸放热因素实验，常用的两种装置 如图所示为该实验常见的两种装置。甲装置用电加热器加热，散热集中，可以控制水与食用油在相同的加热时间内吸收的热量基本相等； 乙装置中两酒精灯在相同的时间放出的热量被水吸收的量很难控制相同，误差可能大一些，因此有条件时，尽量选择甲装置。 甲 乙 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 视频演示——《比较不同物质的吸热能力》 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 【例题1】某项目式学习小组探究海陆风的成因。 【任务一】探究沙子和水的吸热能力 （1）设计如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。在完全相同两箱子中装入_______和______相同的水和沙子，用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，是为了保证相同时间内水和沙子______________相同； （2）依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图乙所示，可知在相同时间内，沙子升高的温度比水升高的温度_____ ，说明____的吸热能力强。 质量 初温 高 水 吸收的热量 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 【解析】 （1）根据比较不同物质吸热能力方法，要控制不同物质的质量相同，在完全相同两箱子中装入质量相等且初温相同的水和沙子，由转换法，用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，是为了保证相同时间内水和沙子吸热相同。 （2）根据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像，可以观察到在相同时间内，沙子升高的温度比水升高的温度高。这说明水在吸收相同热量时，温度升高的较慢，即水的吸热能力强。 二、物质的吸放热与哪些因素有关？ 三、比热容 第1节 热量 比热容 三、比热容 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。那么应该怎样表示不同物质这种性质上的差别呢？ 我们来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？ 21 液体 质量 m（kg） 升高的温度 △t（℃） 吸收的热量 Q（J） 水 1 1 4.2×103 煤油 3 2 12.6×103 【J/（kg·℃）】 4.2×103 2.1×103 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： 结论：比较物质吸热的能力可比较 该比值越大，物质的吸热能力越强。 三、比热容 22 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，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）的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。 （3）定义式：比热容 即 三、比热容 23 公式c中各物理量及其单位 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） 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·℃) 三、比热容 24 （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1kg水温度升高或降低1℃时，吸收或放出的热量是4.2×103J。 （6）根据比热容公式计算其他物理量 计算物体吸收或放出的热量： Q=cmΔt 计算物体升高或降低的温度： 计算物体的质量： 三、比热容 25 （7）理解比热容 ①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。每种物质都有自己的比热容，与质量、温度、吸收的热量无关，它仅与物质的种类和状态有关。 ②比热容反映了物质的吸（放）热能力，在质量相等、温度的变化量相等时，物质的比热容越大，吸收或放出的热量越多。 三、比热容 26 （8）一些物质的比热容 物质 比热容c /[J·（kg·℃）-1] 物质 比热容c /[J·（kg·℃）-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　 0.46×103 冰　 2.1×103 铜 0.39×103 砂石 0.92×103 汞 0.14×103 三、比热容 27 分析物质的比热容表，回答问题： ①不同种物质的比热容值是否相同？ 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？ 【分析】 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。 三、比热容 28 2. 运用比热容知识解释有关现象 （1）为什么沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小？ 同一天上海的日温差比新疆库尔勒小，你能用比热容的知识解释这一现象吗？ 三、比热容 29 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。 夏天，阳光照在海上，尽管海水吸收了许多热量，但是由于它的比热容较大，所以海水的温度变化并不大，海边的气温变化也不会很大。而在沙漠，由于沙子的比热容较小，吸收同样的热量，沙子的温度会上升很多，所以沙漠的昼夜温差很大。 三、比热容 30 （2）海陆风的成因 在沿海地区，白天的风通常从大海吹向陆地，而晚上的风却从陆地吹向大海，这种风叫“海陆风”。海陆风是怎么形成的呢? 海风和陆风通常在炎热、晴朗的天气产生。由于陆地和大海升温和降温的快慢不同，从而使空气形成了对流。 （1）海风的形成原因 白天，陆地比大海升温快，地面附近密度较小的热空气上升，海面较冷的空气就会来补充，于是冷空气沿海面吹向陆地，形成海风。 海风 三、比热容 31 （2）陆风的形成原因 如图所示，夜晚，陆地比大海降温快，海面的热空气上升，地面附近的冷空气就会来补充，于是冷的空气沿地面吹向大海，形成陆风。 陆风 三、比热容 32 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一些应用 例如，取暖；降温；调节气温等。 三、比热容 33 ①洒水降温 夏季，城市街道通过洒水降温，除了蒸发吸热外，水在温度上升时，可以更多地吸收地表的热量。 ②保护地球 地球表面大部分面积被海水所覆盖。白天，来自太阳的热量大多被海水吸收；夜晚，海水放出大量的热量。因此，整个地表附近温度变化不大，适合生命生存。 城市街道通过洒水降温 三、比热容 34 ③用水或水溶液进行冷却 汽车发动机及发电机线圈中的冷却剂通常都采用水或水溶液，可以更多地吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 我国自主研发的舱外航天服有六层，其中的液冷服和通风服用来帮助航天员出舱活动中散发过剩的体热。通过水在液冷服内部管道中的循环流动，航天员的体温得以及时、有效的调节，对航天员起到保护作用 三、比热容 35 视频讲解——《比热容在生活中的应用》 三、比热容 36 【解析】AC．比热容是物质的一种特性，同种物质的比热容相同，不同物质的比热容一般不同，比热容可用来鉴别物质，故A正确，C错误； B．水的比热容较大，降温时放出的热量比较多，可用作汽车发动机的冷却剂，故B正确，B不符合题意； D．沙的比热容较小，吸收或放出相同的热量，温度变化大，所以沙漠地区昼夜温差较大，故D正确，D不符合题意。故选C。 【例题1】关于比热容，下列说法中错误的是（　　） 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 C 三、比热容 37 【例题2】某项目式学习小组探究海陆风的成因。 【任务一】探究沙子和水的吸热能力 （1）设计如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。在完全相同两箱子中装入_______和______相同的水和沙子，用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，是为了保证相同时间内水和沙子______________相同； （2）依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图乙所示，可知在相同时间内，沙子升高的温度比水升高的温度_____ ，说明____的吸热能力强。 质量 初温 高 水 吸收的热量 三、比热容 【任务二】实验模拟海陆风的形成 （3）取下两箱子的封口盖，在两个箱子的侧面分别开一小孔，用一个两端开口的透明细管AB将其连接，点燃一支香放在细管中部（图丙），通过白烟的流向模拟日晒下海边的风向，阅读信息窗中的知识并分析判断：相同条件下，加热一段时间后，烟将会从AB管的_____管口冒出。依据实验和理论分析，可推断夜间风是________ 。（A．从大海吹向陆地；B．从陆地吹向大海） B B 三、比热容 【解析】 （1）根据比较不同物质吸热能力方法，要控制不同物质的质量相同，在完全相同两箱子中装入质量相等且初温相同的水和沙子，由转换法，用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，是为了保证相同时间内水和沙子吸热相同。 （2）根据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像，可以观察到在相同时间内，沙子升高的温度比水升高的温度高。这说明水在吸收相同热量时，温度升高的较慢，即水的吸热能力强。 三、比热容 【解析】 （3）在实验模拟海陆风的形成时，通过点燃一支 香放在连接两个箱子的透明细管中，观察白烟的流向来模拟日晒下海边的风向。由于水的比热容大，相同条件下，水吸热升温慢，沙子吸热升温快。因此，加热一段时间后，沙子（模拟陆地）的温度会高于水（模拟海洋）的温度。根据信息窗中的知识，空气因受热体积膨胀，密度变小而上升，冷空气会从四面八方流过来。所以，烟将会从管的B（连接沙子的管子，代表热空气上升的地方）管口冒出。 夜间，海洋和陆地的温度会发生变化。由于水的比热容大，放热降温慢，而沙子的比热容小，放热降温快。因此，夜间海洋的温度会高于陆地的温度。根据信息窗中的知识，此时海洋上的空气会受热上升，形成低压区，而陆地上的空气会流向海洋，形成海风，故B符合题意，A不符合题意。故选B。 三、比热容 【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（　　） 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 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 C 三、比热容 42 【解析】 A．由表中数据可知，煤油和冰的比热容相同，故A错误； B．湿泥土中含有水，由表中数据可知，水的比热容较大，由Q=cmΔt 可知，在吸收相同的热量时，水的温度变化量小，所以在阳光照射下，干泥土比湿泥土升温快，故B错误； C．质量相等的铝块和铜块升高相同的温度，由表中数据可知，铝的比热容大于铜的比热容，由Q=cmΔt 可知，铝块吸收的热量多，故C正确； D．因为水的比热容较大，在吸收或放出等量的热量时，水温变化量小，所以沿海地区比内陆地区昼夜温差小，故D错误。故选C。 三、比热容 43 【例题4】将2kg水从15℃加热到25℃，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)]。问： （1）水吸收了多少热量？ （2）砂石的比热容 c砂＝0.92×103J/(kg·℃)] ，如果这些热量被质量相同的砂石完全吸收，砂石的温度升高多少？ 三、比热容 44 【解析】（1）设水的质量为m水，其升高的温度为 Δt水。在题设过程中，水吸收的热量 Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(25℃-15℃) =8.4×104J （2）由题意可知，砂石所吸收的热量Q砂吸=Q水吸=8.4×104J 2 kg 的砂石吸收相同热量后的温度变化 三、比热容 45 四、课堂总结 第1节 热量 比热容 课堂总结（1） 比热容 热量的 计算 热量 在热传递过程中吸收或放出能量的多少称为热量。单位是J。 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，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）的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。 ③ 公式： C ④ 单位：J/（kg·℃） ⑤是反映物质自身性质的物理量。不同物质，比热容一般不同。 ⑥水的比热容比较大，在吸（放）热相同时，温度变化小。 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 比热容 47 课堂总结（2） 48 五、提升训练 第1节 热量 比热容 提升训练 【解析】比热容是单位质量物质的热容量，是单位质量物质改变单位温度时吸收或释放的内能，属于物质的一种特性，比热容大小跟物质种类和状态有关。 A．物质的比热容跟物体吸收热量多少无关，故A错误； B．物质的比热容跟物体的质量大小无关，故B错误； C．物质的比热容跟物体温度的变化量无关，故C错误； D．物质的比热容跟物体的热量、质量及温度的变化量都无关，故D正确。 1.关于 ，下列说法中正确的是（　　） A．物体吸收的热量越多，比热容越大 B．物体的质量越小，比热容越大 C．物体的温度变化量越小，比热容越大 D．物质的比热容与热量、质量及温度的变化量无关 D 提升训练 2. 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 B 【解析】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。 故选B. 提升训练 3. 从海风形成的示意图可知，海风形成的根本原因是：与海洋相比，陆地的（　　） A．比热容较小，在相同日照条件下升温较快，气温较高 B．比热容较小，在相同日照条件下升温较慢，气温较低 C．比热容较大，在相同日照条件下升温较快，气温较高 D．比热容较大，在相同 日照条件下升温较慢，气温较低 A 提升训练 【解析】与海洋相比，陆地以砂石和泥土为主，砂石和泥土的比热容比水小，在相同的日照条件下，质量相同的砂石、泥土和水，吸收相同热量，根据 可知，砂石和泥土比热容小，上升的温度高，此时陆地表面温度比海面温度高，陆地表面的空气温度高，密度小，热空气上升，海面的冷空气吹过来形成海风。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 提升训练 【解析】 ①增加的水的内能等于吸收的热量1.05×105 J. Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/（kg∙℃）×0.5kg×（70-20）℃=1.05×105J ②不对。水吸收的热量要小于酒精燃烧所放出的热量，因为在给水加热的过程中，不可避免会有热量损失。 4. 某同学在烧杯中装入500g水，测得水的温度为20℃，然后用酒精灯给水加热，直至水温上升到70℃。 ①在上述过程中，水的内能增加了多少? ②有同学认为，水吸收的热量就等于酒精燃烧所放出的热量。你认为对吗?请说明理由。 提升训练 【解析】 （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℃ 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。 提升训练 ①从实验效果考虑，本实验选择_______ （烧杯/易拉罐）作为盛放液体的容器较好，实验中使用玻璃棒的目的是_________。 ②两种液体吸收的热量可通过___________（液体升高的温度/加热时间）比较。 ③根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图所示，分析图像可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，___吸收的热量多；质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时，___升温较高(A/B)。 6. 如图甲所示为“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置，小华用两个相同的容器（用虚线框表示）分别装入质量相等的 A、B 两种液体，用相同的装置加热。 易拉罐 使液体各处受热均匀 加热时间 A B 提升训练 【解析】（1）因为易拉罐比烧杯易传热，且在传热过程中吸热比烧杯少，所以从实验效果考虑，本实验选择易拉罐作为盛放液体的容器较好. 实验中用玻璃棒不断搅拌容器中的液体，目的是使液体各处受热均匀。 （2）用相同的装置对两种液体加热，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间的长短来比较，加热时间长，液体吸热多. （3）分析图像可知，质量相等的 A和B两种液体， 在升高相同温度时，A加热的时间较长，吸收的热量 较多；质量相等的A和B两种液体，在加热相同时间 (即吸收相同热量)时，B升温较高。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$