13.1 热量 比热容 教学设计-2025-2026学年人教版（2024）九年级物理全一册

本文围绕“热量 比热容”展开，承接热传递概念，为“热机效率”等后续学习奠基。通过实验探究、生活实例分析等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养。 该设计亮点在于情境导入激发兴趣，实验探究发挥学生主体。从学生层面提升理解应用能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点。

第1节 《热量 比热容》教学设计 一、教学目标 （一）物理观念 1.明确热量的定义，知道热量的单位是焦耳（J），能举例说明生活中常见的吸热、放热现象。 2.通过实验探究，了解比热容的物理意义，知道比热容是物质的一种特性，记住水的比热容. 3.能运用比热容知识解释海滩昼夜温差、暖气用水循环等简单自然现象和生活应用。 4.掌握热量计算公式Q=cm△t，能明确公式中各物理量的含义及单位，会用公式进行简单的热量计算。 （二）科学思维 1.通过对比质量相等的不同物质（如水和食用油）升高相同温度时吸收热量的差异，归纳不同物质吸热的特点。 2.结合比热容定义，能根据公式Q=cm△t及变形公式进行简单的逻辑推导，解决实际的热量计算问题。 （三）科学探究 1.能运用控制变量法设计 “探究不同物质吸热能力” 的实验方案，明确需控制的变量（物质质量、初温、加热方式）和需观察的量（温度变化、加热时间）。 2.参与实验操作，准确记录实验数据，能对数据进行分析、比较和归纳，得出 “不同物质吸热能力不同” 的结论。 （四）科学态度与责任 1.感受比热容知识在生活、生产中的广泛应用，认识到物理知识与人类生活的密切联系。 2.结合水的比热容特点，了解其在调节气候、节能等方面的作用，提高关心自然环境、关注能源利用的意识。 二、教材分析 本节内容选自 2024 年人教版九年级物理上册，是“热和能”章节的核心内容。从教材逻辑来看，此前学生已学习热传递的基本概念，本节 “热量” 是对热传递过程中“能量传递多少”的量化描述，而 “比热容” 是解释“不同物质吸热/放热能力差异”的关键物理量，同时为后续学习“热机效率”“内能利用”奠定基础，具有承上启下的作用。 根据《初中物理新课程标准》要求，本节需以实验为核心，引导学生“了解比热容”并“解释简单自然现象。其中，比热容概念因涉及“质量、温度变化量、热量”三个物理量，且抽象程度较高，成为本节乃至全章的难点；而比热容的概念理解、热量计算公式的应用则是本节重点，教材通过实验探究、生活实例分析、公式推导三个环节，帮助学生逐步突破重难点。 三、学情分析 九年级学生已具备以下学习基础：在知识层面，知道热传递现象，了解质量、温度等物理量的测量方法；在方法层面，已掌握控制变量法（如探究影响摩擦力大小的因素）、转换法（如用海绵凹陷程度反映压力作用效果）、比值定义法（如密度、速度）等科学探究方法，能独立完成简单的实验操作；在思维层面，抽象逻辑思维初步发展，但对多物理量关联的抽象概念（如比热容）仍需借助具体实验和生活实例辅助理解。 同时，学生可能存在的学习困难的地方有：一是易混淆 “热量” 与 “温度”，误认为 “温度高的物体热量多”；二是对比热容 “物质特性” 的理解不深入，可能认为 “物质质量越大、温度变化越大，比热容越大”；三是在热量计算中，易混淆 “温度变化量△t” 与 “初温 / 末温”，忽略单位统一（如将质量单位 “克” 直接代入公式）。 四、教学重难点 （一）教学重点 1.比热容的概念：明确比热容的定义、单位、物理意义，理解比热容是物质的特性。 2.热量的计算：掌握公式Q=cm△t，能规范进行简单的吸热、放热计算。 （二）教学难点 1.理解比热容的物理意义：突破 “质量、温度变化量、热量” 三者的关联，认识到 “比热容与物质种类、状态有关，与质量、温度变化无关”。 2.运用比热容解释现象：能结合 “相同质量的不同物质，吸收/放出相同热量时，比热容大的温度变化小” 的规律，分析生活、自然中的相关现象。 五、教学器材 （一）教师演示器材 多媒体课件（含海滩昼夜温差图片、暖气系统示意图、实验视频备用）、数字化温度传感器（2 个，可选，用于更精准测量温度）、相同规格电加热器（2 个）、烧杯（2 个，500mL）、天平（含砝码）、温度计（2 支，量程 0-100℃）、秒表、石棉网、搅拌棒、水（常温）、食用油（常温）、三脚架。 （二）学生分组器材（每 4 人一组） 相同规格电加热器（2 个）、烧杯（2 个，250mL）、天平（含砝码）、温度计（2 支）、秒表、石棉网、搅拌棒、水（约 200g / 组）、食用油（约 200g / 组）、实验数据记录表（提前打印）。 六、教学过程（40 分钟） （一）导入新课（5 分钟） 1.情境创设：教师播放两段视频（或展示图片）——①夏季白天，游客在海滩上赤脚走在沙子上，表情灼热，随后跳入海水却感到凉爽；②夏季傍晚，夕阳下的沙子已变凉，海水却仍有暖意。 2.问题引导：“同学们，同样在太阳照射下（吸收相同热量），为什么沙子和海水的温度变化差异这么大？白天沙子烫、海水凉，傍晚沙子凉、海水暖，这背后隐藏着什么物理规律？” 3.学生思考与交流：邀请 2-3 名学生分享想法（如 “海水多，沙子少”“海水和沙子不一样” 等），教师不急于点评，而是引导：“要解开这个谜团，我们需要先了解‘物质吸热能力’的差异，今天就来学习‘热量’和‘比热容’。”（板书课题：热量 比热容） 设计意图：通过生活化情境引发认知冲突，激发学生的好奇心和探究欲，自然衔接本节课核心问题 —— 不同物质吸热能力差异，为后续实验探究铺垫。 （二）探究新知：热量的概念（5 分钟） 1.回顾旧知，引出概念：教师提问：“在之前学习物态变化时，我们提到‘冰吸热熔化’‘水放热凝固’，大家思考：‘吸热’‘放热’描述的是什么过程？传递的是什么？” 学生结合已有知识回答，教师总结：“在热传递过程中，传递的‘热’的多少，我们称之为热量，用符号Q表示。” 2.明确单位：“热量的单位和能量单位一致，都是焦耳（J） 。大家可以记住一个常用数据：1g 水温度升高 1℃时，吸收的热量是 4.2J，这为我们后续学习比热容埋下伏笔。” 3.实例巩固：“生活中还有哪些吸热或放热的例子？比如‘烧水时水吸热’‘冬天手冷时搓手放热’，谁能再举 2 个例子？” 学生举例（如 “饭菜冷却时放热”“夏天空调制冷时室内空气吸热”），教师点评，强化 “热量是热传递过程中能量的‘量’” 的认知，避免学生将 “热量” 与 “温度” 混淆（强调 “温度是状态量，热量是过程量”，暂不深入，后续结合比热容进一步区分）。 设计意图：从旧知过渡到新知，降低概念理解难度；通过实例巩固，让学生感知热量的实际意义，为后续比热容探究中 “用加热时间反映吸热量” 的转换法铺垫。 （三）探究新知：比热容（10 分钟） 1. 实验探究：不同物质的吸热能力（7 分钟） 1.提出问题：“我们知道，不同物质（如水和食用油）的吸热能力可能不同，如何通过实验验证？” 2.设计实验： （1）控制变量：教师引导学生思考 “要比较‘吸热能力’，需要控制哪些量相同？”，学生小组讨论后回答，教师总结需控制的变量：①物质质量相等（用天平测量）；②物质初温相同（用温度计测量，若初温不同，可先放置一段时间调整）；③加热方式相同（用相同规格电加热器，保证相同时间内放出热量相同）。 （2）转换法：“如何判断物质吸收热量的多少？” 学生可能想到 “加热时间”，教师肯定：“相同规格电加热器，加热时间越长，放出的热量越多，物质吸收的热量也越多（忽略热量损失），因此用‘加热时间’间接反映‘吸热量’。” （3）观察对象：“我们需要观察什么？”—— 每隔 1 分钟记录一次两种物质的温度，比较 “升高相同温度时所需的加热时间”，或 “相同加热时间内温度的升高量”。 3.实验操作： （1）学生分组实验：①用天平称取 200g 水和 200g 食用油，分别倒入两个相同烧杯；②将烧杯放在石棉网上，用相同电加热器同时加热，插入温度计（注意温度计玻璃泡不接触烧杯底和壁）；③用秒表计时，初始记录初温t0，之后每 1 分钟记录一次温度t1，t2，t3，填入数据记录表；④当其中一种物质温度升高约 10℃时，停止加热，记录最终加热时间。 （2）教师巡视指导：重点关注天平使用（左物右码、砝码取用）、温度计读数（视线与液柱上表面相平）、加热时的安全（避免触电、防止液体溅出），及时纠正操作错误。 4.数据分析：各小组展示数据，教师选取 2-3 组典型数据（如 “水和食用油从 20℃加热到 30℃，水需加热 4 分钟，食用油需加热 2 分钟”），引导学生归纳：“质量相等的水和食用油，升高相同温度时，水的加热时间更长，说明水吸收的热量更多 —— 这意味着水的吸热能力比食用油强。” 2. 比热容的概念（3 分钟） 1.概念推导：教师引导：“为了定量描述物质的吸热能力，物理学中引入‘比热容’的概念。我们发现，‘吸热量Q’与‘物质质量m’‘温度变化量△t’有关，且对于同种物质，Q/m△t的比值是一个定值；对于不同物质，这个比值一般不同。因此，我们定义：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，用符 号c表示。” 2.单位与物理意义： （1）单位：“根据定义，比热容的单位是‘焦每千克摄氏度’，符号为J/(Kg.℃) （2）水的比热容：“大家看教材中的‘常见物质比热容表’，水的比热容是4.2×103J/(Kg.℃)，谁能说出它的物理意义？” 学生思考后回答，教师补充：“它表示 1kg 的水，温度升高（或降低）1℃时，吸收（或放出）的热量为4.2×103J—— 这也是水的吸热能力强的定量体现。” 3.特性强调：“比热容是物质的一种特性，就像密度一样，与物质的质量、温度变化量、吸放热多少无关，只与物质的种类和状态有关（如冰的比热容是2.1×103J/(Kg.℃)，与水不同）。” 设计意图：通过分组实验，让学生亲身体验 “不同物质吸热能力差异”，为比热容概念的建立提供实验依据；通过比值定义法推导概念，符合学生已有的 “密度、速度” 学习经验，降低抽象概念的理解难度；强调 “特性”，帮助学生建立正确的物理观念。 （四）探究新知：比热容的应用（7 分钟） 1.解释导入问题：“现在我们回到课前的‘海滩温差’问题，谁能结合比热容知识解释？” 学生分组讨论后，邀请小组代表发言，教师补充总结：“沙子的比热容约为0.92×103J/(Kg.℃)，远小于水的比热容。白天，沙子和海水吸收相同热量（太阳照射），根据‘Q=cm△t’，质量相同的情况下，比热容小的沙子温度升高快，所以沙子烫、海水凉；傍晚，两者放出相同热量，比热容小的沙子温度降低快，所以沙子凉、海水暖。” 2.分析暖气用水循环： （1）展示暖气系统示意图：“北方冬天的楼房，暖气管道里流动的是水，为什么不用沙子或其他物质？” （2）学生思考回答，教师引导：“相同质量的水和其他物质（如煤油），降低相同温度时，根据Q=cm△t，水的比热容大，放出的热量更多，能向室内散发更多热量，取暖效果更好 —— 所以暖气常用水作为循环物质。” 3.拓展其他应用： （1）“汽车发动机的冷却系统为什么用水作冷却剂？”（水吸热能力强，吸收相同热量时温度升高慢，能有效带走发动机热量） （2）“为什么沿海地区昼夜温差小，内陆地区昼夜温差大？”（沿海地区水多，比热容大，温度变化小；内陆地区砂石多，比热容小，温度变化大） （3）学生举例其他应用（如 “热水袋装热水取暖”），教师点评，强化 “比热容大的物质，吸放热能力强，温度变化慢” 的规律。 设计意图：通过 “解决旧问题、分析新实例”，让学生体会比热容知识的实用价值，将抽象概念与生活实际结合，突破 “用比热容解释现象” 的难点。 （五）探究新知：热量的计算（8 分钟） 1.公式推导： （1）分步提问引导：“已知水的比热容是4.2×103J/(Kg.℃)，那么：①2kg 的水温度升高 1℃，吸收多少热量？ （2）归纳公式：“对于任意物质，若比热容为c，质量为m，温度变化量为△t，则吸收或放出的热量Q=cm△t。其中，Q表示热量（单位 J），c表示比热容，m表示质量（单位 kg），△t表示温度变化量（单位℃）。 2.例题讲解： （1）出示例题：“一个水壶装满质量为 4kg、温度为 20℃的水，标准大气压下将水烧开（末温 100℃），水需要吸收多少热量？” （2）解题步骤： 3.易错点强调： （1）△t是 “温度变化量”，不是初温或末温； （2）公式中各物理量单位必须统一（如质量不能用 “g”，需换算为 “kg”）； （3）吸热和放热公式相同，只需根据 “温度升高 / 降低” 确定\Delta t的计算方式。 设计意图：通过分步推导、规范例题，让学生理解公式的由来，掌握计算方法；强调易错点，帮助学生规避常见错误，突破 “热量计算” 的重点。 （六）课堂小结（3 分钟） 1.知识梳理：教师通过问题引导学生回顾： （1）“什么是热量？单位是什么？”（热传递过程中传递的能量多少，单位 J） （2）“什么是比热容？它是物质的特性吗？水的比热容是多少？”（单位质量物质温度升高 1℃吸收的热量与质量、温度变化量的比值，是特性，水的比热容是4.2×103J/(Kg.℃)） （3）“如何用比热容解释生活现象？”（相同质量的不同物质，吸放热相同时，比热容大的温度变化小） 2.方法总结：“本节课我们用到了哪些科学方法？”（控制变量法、转换法、比值定义法），强调科学方法在物理探究中的重要性。 设计意图：通过问题驱动，帮助学生构建清晰的知识框架，梳理科学方法，巩固本节课核心内容。 （七）课堂练习（2 分钟） 1.基础计算：“质量为 2kg 的水，温度从 20℃升高到 70℃，需要吸收多少热量？”（学生独立计算，教师巡视，选取 1 名学生板演，点评计算过程和结果。 2.现象解释：“为什么农民伯伯在寒潮来临前，会往农田里灌水保护农作物？”（学生口头回答：水的比热容大，降温时放出热量多，能减缓农田温度下降，避免农作物冻伤） 七、板书设计 第1节 热量 比热容 一、热量 1.定义：热传递过程中传递的能量多少 2.符号：Q 3.单位：焦耳（J） 二、比热容（c） 1.探究实验：控制变量法（质量、初温、加热方式）；转换法（加热时间→吸热量） 结论：质量相等的不同物质，升高相同温度，吸热量不同（水 > 食用油） 2.定义：c=Q/m△t（温度升高时吸收的热量与质量、温度变化量乘积之比） 三、热量的计算 1.公式：Q=cm△t 八、课后作业 1.完成教材对应练习题（第 1-3 题），规范书写热量计算过程（写出已知量、公式、代入过程、结果）。 2.列举 3 个生活中应用比热容的实例，并简要解释原理（如 “热水袋装热水”：水的比热容大，放热时温度变化慢，能长时间保暖）。 九、教学反思 （一）成功之处 1.情境导入贴合生活，有效激发了学生的探究兴趣，且通过 “问题首尾呼应”，让学生感受到知识的实用价值，增强了学习成就感。 2.实验探究环节充分发挥学生主体性，分组操作、数据记录、分析归纳均由学生自主完成，教师仅作为引导者，符合 “学生为主体、教师为主导” 的教学理念，同时强化了控制变量法、转换法的应用。 3.比热容概念的推导采用 “实验→现象→比值定义” 的逻辑，结合学生已有的 “密度” 学习经验，降低了抽象概念的理解难度；热量计算通过 “分步提问→归纳公式→例题示范→易错点强调” 的流程，层层递进，学生掌握情况较好。 （二）不足与改进 1.实验时间控制不够精准：部分小组因天平使用不熟练（如砝码取用耗时久）、温度计读数延迟，导致实验耗时超过预期，后续需在课前简要复习天平、温度计的使用方法，或提前准备好等质量的水和食用油，减少操作耗时。 2.学生对 “比热容是物质特性” 的理解仍有薄弱：少数学生在课堂练习中仍认为 “物质质量越大，比热容越大”，后续可增加 “对比相同物质不同质量的比热容” 的补充实验（如 100g 水和 200g 水的比热容测量），或通过习题强化 “特性与质量无关” 的认知。 3.数字化实验工具未充分利用：本节课虽准备了温度传感器，但仅作为备用，未让学生体验数字化测量的精准性，后续可尝试让部分小组用传感器记录温度变化曲线，对比传统温度计数据，丰富实验体验。 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$