第三节 比热容（教学课件）物理北师大版（北京）2024九年级全一册

第十二章 内能及其应用 物理九年级全一册 •北师大版（北京） 第三节 比热容 学习目标 01 02 03 04 物理观念 深入理解比热容的概念，清晰知晓比热容是物质的一种固有属性，明确不同物质比热容一般不同，同种物质状态不同比热容也不同。 科学思维 通过对比热容相关探究实验的设计与实施，深度理解并熟练运用控制变量法，如在探究不同物质吸热能力时，控制质量、加热时间等因素 。 科学探究 学会根据实验目的，科学合理地提出问题、作出假设，设计严谨的实验方案，选择合适的实验材料和仪器设备，如在探究实验中选择水和煤油作为研究对象。 科学态度与责任 深刻认识到物理知识与生活、生产以及自然环境的紧密联系，了解比热容在气候调节、能源利用等方面的重要应用，增强关注自然、关心社会、服务人类的责任感，积极运用所学物理知识为解决实际问题贡献自己的智慧和力量 。 重点难点 教学重点 教学重点 熟练运用比热容知识解释生活、自然和生产中的各种相关现象，如解释为什么沿海地区昼夜温差小，而内陆地区昼夜温差大。 透彻理解比热容概念的本质内涵，克服由于概念抽象而带来的理解困难，尤其是理解比热容如何反映物质的吸热或放热能力 。 假期到海边旅行的时候我发现一个有趣的现象：白天，我们在沙滩上玩耍时，脚下的沙子热得发烫，可海水却依旧清凉；到了夜晚，沙子很快就凉了下来，海水却还是暖暖的。 思考：同样是在太阳的照射下，为什么沙子和海水的温度变化如此不同呢? 课堂导入 “为什么沙漠地区的昼夜温差比沿海地区大呢？” 5℃~38℃ 18℃~24℃ 探究新知 对于不同的“高温物体”和“低温物体”其吸热、 放热的多少是否有不同呢？又与哪些因素有关？ 高温物体 低温物体 放热，温度降低 吸热，温度升高 内能减少 内能增加 热传递 热 量 探究新知 烧开一壶水和烧开半壶水相比，哪种情况吸收的热量多？ 为什么？ 能够说明什么问题？ 半壶水 满壶水 说明物质吸热（放热）的能力与物体质量有关。 √ 探究新知 将“吸收热量多少”转换为“同一热源加热时间长短” 7 烧开一壶水与烧温一壶水相比，哪种情况吸收的热量多？为什么？说明什么？ 说明物质吸热（放热）的能力与物体温度变化有关。 探究新知 　　同样的日照条件，海水的温度和沙滩不一样。白天，海水凉，沙滩烫脚。傍晚，沙滩凉了下来，海水却还暖暖的，这是为什么呢？说明什么问题？ 说明物质吸热（放热）的能力与物体种类有关。 探究新知 热源相同、加热时间相同 9 因此物体吸收的热量与哪些因素相关？ Q m、Δt、X ？ 探究新知 实验准备 探究实验：比较不同物质的吸热能力 探究新知 控制食用油和水的质量不变。 实验中，需要控制哪个物理量不变？ 探究新知 用完全相同的热源加热相同的时间。(转换法) 如何让食用油和水吸收相同的热量？ 探究新知 食用油和水在单位时间吸收的热量也相同。 用加热时间的长短表示吸收热量的多少。 完全相同的热源，单位时间放出的热量相同。 探究新知 食用油和水升高的温度 实验中，还需要测量哪个物理量？ ——初温和末温。 探究新知 用完全相同的电加热器，分别加热质量相等的食用油和水，每隔相同时间，测量并记录它们的温度。 控制变量 物理量 水、食用油 天平 温度计 相同加热器、停表 实验器材 升高的温度Δt 吸收热量 质量m 物质种类 自变量 因变量 (加热时间) 转换法 探究新知 Δt表示水升高的温度。 Δt=t末-t初 加热时间/min 食用油的温度/℃ 水的温度/℃ 实验一：吸收相同热量（加热相同时间），比较升高温度 实验二：升高相同温度，比较加热时间 探究新知 17 探究新知   加热时间/min 升高的温度/℃ 食用油 6   水 6   加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 食用油的温度/℃ 30 31.4 33.1 35 37.1 39.5 42 水的温度/℃ 30 30.6 31.3 32.2 33.4 35 36.8 12 6.8 质量相等的食用油和水，加热相同的时间， 水升高的温度少。 探究新知 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 食用油的温度/℃ 30 31.4 33.1 35 37.1 39.5 42 水的温度/℃ 30 30.6 31.3 32.2 33.4 35 36.8   升高的温度/℃ 加热时间/min 食用油 5 水 3 5 5 质量相等的食用油和水，升高相同的温度，水的加热时间长。 探究新知 质量相等的食用油和水， 水升高的温度少。 加热相同的时间， 吸收相同的热量， 质量相等的食用油和水， 水的加热时间长。 升高相同的温度， 水吸收的热量多。 食用油和水的吸热能力不同。 不同物质的吸热能力不同。 探究新知 保持水的质量不变， 改变水升高的温度， 测量并记录加热时间。 实验:水吸收的热量Q吸与升高的温度Δt的关系 探究新知 t初/℃ t末/℃ Δt/℃ t/s 实验:水吸收的热量Q吸与升高的温度Δt的关系 探究新知 t初/℃ 40 40 40 40 40 40 40 t末/℃ 41 42 43 44 45 46 47 Δt/℃ 1 2 3 4 5 6 7 t/s 48 99 145 196 245 297 349 实验:水吸收的热量Q吸与升高的温度Δt的关系 探究新知 t/s Δt/℃ 图像是一条过原点的直线。 实验:水吸收的热量Q吸与升高的温度Δt的关系 探究新知 水吸收的热量Q吸与升高的温度Δt成正比。 在水的质量一定时， t/s Δt/℃ 实验:水吸收的热量Q吸与升高的温度Δt的关系 探究新知 改变水的质量， 每次水的温度升高2℃， 测量并记录加热时间。 实验:水吸收的热量Q吸与质量m的关系 实验:水吸收的热量Q吸与质量m的关系 m/g t/s 探究新知 m/g 100 120 140 160 180 200 t/s 86 99 120 135 154 175 实验:水吸收的热量Q吸与质量m的关系 探究新知 t/s m/g 图像是一条过原点的直线。 实验:水吸收的热量Q吸与质量m的关系 探究新知 水吸收的热量Q吸与质量m成正比。 实验:水吸收的热量Q吸与质量m的关系 在升高的温度一定时， t/s m/g 探究新知 水吸收的热量Q吸 与质量m成正比； 与升高的温度Δt成正比。 与mΔt 成正比？ 水吸收的热量Q吸 探究新知 实验:水吸收的热量Q吸 与质量和升高的温度乘积m△t的关系 t初/℃ 20.1 21.3 22.3 23.7 25.1 t末/℃ 21.3 22.6 24.0 25.5 26.9 △t/℃ 1.2 1.3 1.7 1.7 1.8 m/g 97.8 107.7 113.1 120 127.4 m△t /g·℃ 117.4 140.0 192.3 216 229.3 t/s 90 103 140 155 172 87.8 87.8 64 19.1 20.1 1 探究新知 m△t/g·℃ t/s 图像是一条过原点的直线。 实验:水吸收的热量Q吸 与质量和升高的温度乘积m△t的关系 探究新知 m△t/g·℃ t/s 水吸收的热量Q吸 与质量和升高的温度乘积m△t成正比。 其他物质是否成立？？？ 实验:水吸收的热量Q吸 与质量和升高的温度乘积m△t的关系 探究新知 食用油和水两种不同物质， 吸收的热量都与质量和升高的 温度乘积成正比，但比值不同。 探究新知 1. 同种物质的质量与体积成正比； 2. 物质不同, 它们的质量与体积的比值也不同。 这反映了不同物质的不同性质——密度。 探究新知 Q m∆t 比热容 c= m V 密度ρ= Q与m∆t成正比， m与V成正比， 不同物质比值不同。 不同物质比值不同。 探究新知 比热容 2、物理意义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量。（单位质量的某种物质，温度降低1℃所放出的热量。） 注意：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。 　　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。 　　比热容用符号c 表示，它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg · ℃)。 探究新知 不同物质，比热容一般不同。 探究新知 大多数液体的比热容都大于固体的比热容， 只有液态金属水银例外。 探究新知 同一种物质，比热容相同吗？ 同一种物质，比热容不一定相同。 探究新知 42 水 表格中，哪种物质的比热容最大？ 探究新知 水的比热容的含义？ 1kg的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103 J。 1kg的水温度降低1 ℃放出的热量是4.2×103 J。 探究新知 读一读铝的比热容 铝的比热容是0.88×103焦每千克摄氏度 1kg的铝温度升高或降低1 ℃ 吸收或放出的热量是0.88×103 J。 探究新知 思考 将一桶水用掉一半，水的比热容变吗？ 将一桶水用掉一半，水的密度变吗？ 水的密度不变。 密度 ρ = m V 因为，密度是物质的基本性质。 密度与质量、体积无关。 探究新知 m∆t 比热容： Q c= 比热容是反映物质自身性质的物理量 比热容的大小与 吸收的热量、质量、升高的温度无关！ 思考 探究新知 将一壶水的温度升高10℃，与将同一壶水的温度升高20℃相比，水的比热容变吗？ 思考 水的比热容不变。 因为比热容是反映物质自身性质的物理量，与物质升高的温度无关。 探究新知 让一杯水放出1000J的热量，与让同一杯水放出2000J的热量相比，水的比热容变吗？ 思考 水的比热容不变。 因为比热容是反映物质自身性质的物理量，与物质吸收或放出的热量无关。 探究新知 3、比热容的应用——解释现象 为什么沿海地区昼夜温差小,沙漠地区温差大？ 探究新知 50 水的比热容竟然是沙石的四倍多 探究新知 51 比热容： Q m∆t c= 质量相等的物体， 吸收相同的热量， 比热容大的物体， 温度变化小。 52 由于水的比热容大， 所以海水的温度上升不多， 海边的气温上升也不多。 白天，海边的气温不高。 白天海水吸收很多热量， 由于水的比热容大， 所以海水的温度下降不多， 海边的气温下降也不多。 晚上，海边的气温不低。 晚上海水放出很多热量， 探究新知 白天， 海边的气温不高。 晚上， 海边的气温不低。 沿海地区，昼夜温差小。 探究新知 由于它的比热容较小， 所以沙石的温度上升很多， 沙漠周围的气温上升很多。 白天，沙漠的气温很高。 白天，沙石吸收很多热量， 沙漠地区为什么昼夜温差大？ 沙漠周围的气温下降很多。 晚上，沙漠的气温很低。 由于它的比热容较小， 所以沙石的温度下降很多， 晚上，沙石放出很多热量， 探究新知 　　昆明，又名春城，是云南省的首府。昆明的周边，现在滇池南北长约40千米，东西宽约8千米，总面积300平方千米，湖岸线长163.2千米，最大水深10.4米，平均水深4.4米。那里的气候宜人，四季如春，这与滇池密切相关。你知道其中的缘故吗？ 探究新知 　　谈起夏日海风，你可知道，在沿海地区陆地表面的气温比海面的气温昼夜变化显著，白天和夜晚的风向往往是不同的，你知道白天风是从哪里吹向哪里？夜晚呢？ 　　为什么？ 探究新知 热水缓缓流过暖气片， 暖气片放出热量，使得房屋变得温暖。 用水做为介质，可以达到较好的制暖效果 探究新知 质量相等的液体， 升高相同的温度，水吸收的热量更多。 汽车常用水“冷却剂” 水的比热容较大， 探究新知 59 　　钢筋水泥都市，给我们的生活带来方便的同时，也给我们带来诸多不便，比如，炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3 ℃ ～ 5 ℃，这就是热岛效应，应该如何应对呢？ 种草种树，增加水蒸气蒸腾 修建人工湖，利用水的吸热本领强，来调节气温。 探究新知 　　知道了水的比热容是4.2×103 J/(kg · ℃)，你能根据它的物理意义计算出0.4 kg的水，温度从20 ℃升高到70 ℃，需要吸收的热量吗？ 吸收的热量 　　=4.2×103 J/(kg·℃)×0.4 kg×(70 ℃-20 ℃) 　　=8.4×104 J Q吸= cm(t1-t0) Q放= cm(t0-t1) 提炼公式 吸收的热量=比热容×质量×升高的温度 热量的计算 探究新知 Q=cm△t △t = t初- t末， Q放=cm(t初- t末) 吸热升温：△t=t末- t初， Q吸=cm(t末- t初) 放热降温： 探究新知 62 有一根烧红的铁钉，温度是800 ℃，质量是1.5g。它的温度降低到20 ℃，要放出多少热量?已知铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃) 已知： m=1.5g t初=800℃ 思考 t末=20℃ c =0.46×103J/(kg·℃) =1.5×10-3kg 求：铁钉放出的热量 Q放 探究新知 =0.46×103J/(kg·℃)×1.5×10-3kg ×(800℃-20℃) =538.2 J 答：铁钉放出538.2J的热量。 有一根烧红的铁钉，温度是800 ℃，质量是1.5g。它的温度降低到20 ℃，要放出多少热量?已知铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃) 思考 解： Q放 =cm(t初- t末) 探究新知 将质量、初温分别相等的铁块和铝块放在沸水中煮一段较长的时间（c 铁<c 铝），比较它们吸收热量的多少，正确的是 　A．铁块和铝块吸收的热量一样多　 　B．铝块比铁块吸收的热量多 　C．铁块比铝块吸收的热量多　 　D．条件不足，无法确定 思考 探究新知 Q吸 Q铁吸<Q 铝吸 比较： =cm(t末- t初) 将质量、初温分别相等的铁块和铝块放在沸水中煮一段较长的时间（c 铁<c 铝），比较它们吸收热量的多少，正确的是 思考 已知： c铁<c铝 t铁初= t铝初 m铁= m铝 t铁末= t铝末 探究新知 对于同一物态的某种物质，根据 可知(　　) A.比热容跟热量成正比 B.比热容跟质量成反比 C.比热容跟温度变化成反比 D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是一个恒量 D 探究新知 水约占人体体重的60%～70%，有助于调节体温，原因之一是水具有较大的（　　） A．热值 B．密度 C．温度 D．比热容 D 课堂练习 如图所示,我国北方有些地区冬季供暖用的“暖气”，用水做循环物质，主要是应用了水的比热容_______的性质，在降低相同的温度时能放出　　 (选填“较多”或“较少”)的热量。 较大 较多 课堂练习 插上水稻秧苗的秧田都要蓄上一定的水,使其具有一定的“保温”功能。若一秧田所蓄水的质量为4×103 kg，如果水温升高2 ℃，则水吸收的热量为　　　　　J。若这些热量被同等质量的干泥土吸收，则干泥土升高的温度是　　℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)，c泥土=0.84×103 J/(kg·℃)]  3.36×107 10 课堂练习 把质量为200g、温度为30℃的铝块加热到100℃，铝块吸收的热量是多少焦耳？[c铝= 0.88×103J/(kg·℃) ] 解：m=0.2kg，Δt= 100℃-30℃=70℃ ,c铝= 0.88×103J/(kg·℃) Q吸=cmΔt＝0.88×103J/(kg·℃) ×0.2kg ×70℃＝1.232×104J 答：铝块吸收的热量是1.232×104J。 课堂练习 71 质量为2kg的某物质吸收4.2×104J的热量后，温度升高5℃，则该物质的比热容为多少？该物质可能是什么物质？ 解：m=2kg，Q吸=4.2×104J，Δt= 5℃； 根据Q吸=cmΔt 可得： 故该物质是水。 课堂练习 72 热 量 比 热 容 比较不同物质吸热的情况 实验方法 转换法 控制变量法 实验结论： 不同物质的吸热本领是不同的 比热容      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。 单位： J/(kg·K)、 J/(kg·℃) 定义式： Q=cm△t 水的比热： c水= 4.2 ×       J/(kg ·℃) 应用           暖气中的循环物质是水 汽车发动机冷却物质是水 农业上可保护秧苗不致冻坏 对气候的影响： 沿海昼夜温差小，内陆昼夜温差大 热量 课堂小结 1.（2024•湖北）如图甲，利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体，得到温度随时间变化的图像如图乙，分析可知（　　） A．相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多 B．a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大 C．升高相同温度a所用时间比b少，a的吸热能力比b弱 D．相同时间内a升高的温度比b多，a的吸热能力比b强 C 课堂练习 2.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．物质的比热容与物质的状态无关 B．比热容相同的一定是同种物质 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大 D．100g水的比热容是50g水的比热容的两倍 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103 砂石 0.92×103 铜 0.39×103 C 课堂练习 3. 下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（　　） A．汽车发动机用水作冷却剂 B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷 C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住 D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度 B 课堂练习 4.（2024•安徽）一保温杯中装有质量为200g，温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中，一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃，假设金属块放出的热量全部被水吸收，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则该金属块的比热容为 　　 J/（kg•℃）。  0.6×103 课堂练习 5.打制铁质工具时要淬火以提高工具的硬度。现将一质量为420g、温度为550℃的烧红的铁件淬火，淬火后温度降低到50℃，求：（已知铁的比热容为0.46×103J/（kg•℃），水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），假设整个过程没有热量散失） （1）此过程中铁件释放的热量为多少J？ （2）若这些热量全部用于加热5kg温度为30℃的水，则水温将升高到多少℃？ 课堂练习 解：（1）铁件放出的热量： Q放＝c铁m铁Δt铁＝0.46×103J/（kg•℃）×0.42kg×（550℃﹣50℃）＝9.66×104J； （2）由题知，水吸收的热量Q吸＝Q放＝9.66×104J， 由Q吸＝cmΔt得： Δt水＝ ＝ ＝4.6℃， 水温升高到：t＝Δt水+t0＝4.6℃+30℃＝34.6℃ 课堂练习 谢谢聆听 谢谢聆听 $$