12.3 《物质的比热容》教学设计-2025--2026学年沪粤版九年级上册物理

该初中物理教学设计聚焦“物质的比热容”核心知识，通过播放沿海与沙漠昼夜温差对比视频导入，引导学生探究不同物质吸热性能差异，衔接温度、热量等前序知识，为后续热机学习奠定基础。 以实验探究为主线，学生分组用控制变量法比较水和砂石吸热，绘制温度变化图像分析数据，体现科学探究与科学思维。结合“早穿棉袄午披纱”等生活现象解释原理，强化物理观念与科学态度，助力学生提升探究能力，为教师提供结构化教学支架。

12.3 《物质的比热容》课时教案 学科 初中物理 年级册别 九年级上册 共1课时 教材 沪粤版《九年级物理上册》 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容是“内能与热机”单元的核心知识点之一，位于教材第12章第三节。教材通过对比沿海地区与沙漠地区的昼夜温差现象引入课题，引导学生探究不同物质吸热、放热性能的差异，进而引出“比热容”的概念。教材以实验探究为基础，结合生活实例和公式计算，层层递进地构建了比热容的物理意义、单位、计算方法及实际应用，体现了从现象到本质、从理论到实践的教学逻辑。该内容不仅为后续学习热量传递、热平衡、能量守恒等知识奠定基础，也对培养学生的科学探究能力、数据分析能力和模型建构意识具有重要意义。 学情分析 九年级学生已掌握温度、热量、质量等基本概念，具备一定的实验操作能力和初步的数据记录与分析能力。他们对生活中常见的“水暖”“散热”现象有一定直观体验，但缺乏对“不同物质吸热能力不同”的系统认知。部分学生可能将“吸热多”误解为“升温快”，存在思维误区。此外，学生对抽象物理量如“比热容”的理解较困难，尤其在建立“单位质量、单位温度变化下吸收热量”的量化关系时易出现认知障碍。教学中需借助真实情境、分组实验和类比推理，帮助学生突破难点，发展科学思维。 课时教学目标 物理观念 1. 能说出比热容的定义，并能用符号c表示，明确其单位为J/(kg·℃)，理解其物理意义是“1kg物质温度升高1℃所吸收的热量”。 2. 能根据实验数据判断不同物质在相同条件下吸热性能的差异，归纳出“质量相等的不同物质，升高相同温度，吸收的热量不同”的结论，形成物质属性的认知。 科学思维 1. 能设计并实施控制变量法的实验方案，合理选择实验器材，准确记录加热时间与温度变化数据，提升实验设计与操作能力。 2. 能从实验图像中提取关键信息，分析水和砂石的吸热性能差异，运用比较、归纳等方法进行逻辑推理，发展数据分析与建模能力。 科学探究 1. 能围绕“不同物质吸热性能是否相同”提出可验证的问题，制定实验计划，完成探究活动，经历完整的科学探究过程。 2. 能在实验过程中观察现象、发现问题（如受热不均），主动调整策略（如搅拌、使用相同规格烧杯），体现探究中的反思与改进意识。 科学态度与责任 1. 能结合“沿海与沙漠温差大”等生活现象解释自然规律，体会物理知识在解释自然现象中的价值，增强科学探究兴趣。 2. 能理解水作为“天然调温剂”的作用，认识到水资源保护的重要性，树立节约能源、保护环境的责任意识。 教学重点、难点 重点 1. 比热容的概念及其物理意义，掌握其定义式 的含义。 2. 通过实验探究得出“质量相等的不同物质，升高相同温度，吸收的热量不同”的结论，理解比热容是物质的一种属性。 难点 1. 理解比热容的物理意义，尤其是“单位质量、单位温度变化”这一标准条件的深层含义，避免与“吸热总量”混淆。 2. 从实验数据或图像中准确分析两种物质的吸热性能差异，建立“比热容大→温度变化小”的因果关系，并用于解释生活现象。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 多媒体课件、酒精灯、铁架台、烧杯（2个）、温度计、搅拌器、电子天平、砂石、水、秒表、投影仪 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，激发探究兴趣 【5分钟】 一、创设情境，引发思考 （一）、播放视频片段：同一天内沿海与沙漠的气温对比 1. 教师播放一段天气预报视频，展示某日同一纬度下，沿海地区与沙漠地区的气温变化曲线图，突出显示昼夜温差的显著差异。 2. 提问引导：“同学们，你们注意到没有？同样是白天晒太阳，为什么海边的气温升得慢，而沙漠里的沙子却烫得让人不敢踩？夜晚又为何海边凉得慢，沙漠却冷得刺骨？” 3. 组织学生自由发言，鼓励描述自己的生活经验，如“夏天沙滩很烫，海水却很凉”“冬天海边不那么冷”等。 4. 教师小结：“这些现象的背后，其实隐藏着一个重要的物理原理——不同物质在吸热和放热方面的能力不一样。今天，我们就来揭开这个秘密，研究‘物质的比热容’。” （二）、提出核心问题，明确探究任务 1. 教师板书课题：“12.3 物质的比热容”，并强调本节课要解决的关键问题： “质量相等的水和砂石，加热相同时间，谁的温度升得更高？为什么？” 2. 引导学生思考：“如果加热时间相同，说明它们吸收的热量大致相等。那么，温度变化不同，说明什么？” 3. 指出：“这正是我们今天要探究的核心——不同物质的吸热性能差异。” 4. 明确本节课的学习目标：通过实验探究，认识比热容的概念，学会计算热量，并能用它解释生活中的常见现象。 1. 观看视频，关注气温变化曲线。 2. 结合自身经历回答问题，表达对温差现象的观察。 3. 思考教师提出的问题，尝试解释原因。 4. 明确本节课的学习任务与目标。 评价任务 情境关联：☆☆☆ 问题聚焦：☆☆☆ 目标明确：☆☆☆ 设计意图 通过真实生活情境导入，利用学生熟悉的“海边与沙漠温差”现象，激发好奇心与探究欲望；设置驱动性问题，引导学生从现象出发思考本质，建立“不同物质吸热能力不同”的初步认知，为后续实验探究做好心理与思维铺垫。 实验探究，构建概念 【20分钟】 一、设计实验方案，明确变量控制 （一）、分组讨论，制定实验计划 1. 教师将全班分为6个小组，每组4人，指定组长负责组织协调。 2. 发放实验任务卡，要求各组围绕“探究水和砂石的吸热性能”展开讨论，填写以下内容： - 实验目的：比较质量相等的水和砂石在相同加热时间内温度升高的情况。 - 实验器材：两个相同规格的烧杯、酒精灯、铁架台、温度计、搅拌器、电子天平、秒表、水、干燥砂石。 - 实验变量： （1）自变量：物质种类（水 vs 砂石） （2）因变量：温度升高值（Δt） （3）控制变量：质量、加热时间、初始温度、加热方式（同一酒精灯）、烧杯规格、是否搅拌。 3. 教师巡视指导，提醒学生注意安全事项，如“使用酒精灯时要远离易燃物”“搅拌时要扶稳烧杯”“温度过高时佩戴隔热手套” 4. 请一组代表汇报方案，其他组补充完善，最终形成统一实验流程。 二、实施实验，收集数据 （一）、分组实验，动手操作 1. 教师发放实验记录表（表12-3-1），每组一份，要求记录每次加热1分钟后水和砂石的温度变化。 2. 操作步骤如下： （1）用电子天平称取100g水和100g干燥砂石，分别倒入两个相同规格的烧杯中。 （2）测量并记录两者的初始温度，统一记为20℃。 （3）将两个烧杯固定在铁架台上，同时点燃酒精灯，开始加热。 （4）每隔1分钟，用温度计测量一次水和砂石的温度，并记录在表格中。 （5）每1分钟需用搅拌器轻轻搅拌，确保受热均匀，避免局部过热。 （6）连续加热6分钟，停止加热，整理仪器。 3. 教师在各组间巡回指导，重点关注： - 是否严格控制变量（如质量、加热时间） - 搅拌是否及时、均匀 - 温度读数是否准确 - 实验安全是否落实 4. 鼓励学生在实验中发现问题，如“为什么砂石升温特别快？”“为什么水升温慢？” 三、分析数据，得出结论 （一）、汇总数据，绘制图像 1. 教师邀请各组汇报实验数据，将典型数据填入黑板上的大表格中。 2. 引导学生使用坐标纸或PPT绘图工具，绘制“温度随时间变化曲线图”（即图12-3-4的简化版）。 3. 提问：“从图像中你能看出什么？水和砂石的升温速度有什么不同？” 4. 学生观察图像后回答：“水的升温曲线更平缓，砂石的升温曲线更陡峭。” 5. 教师追问：“加热相同时间，谁升高的温度更多？这说明什么？” 6. 学生得出结论：“加热相同时间，砂石升高的温度远大于水。说明在吸收相同热量的情况下，砂石的温度变化更大。” （二）、归纳规律，引出概念 1. 教师引导总结：“这表明，不同物质在质量相等、吸收热量相等时，温度变化不同。这种差异是由物质本身决定的，我们称之为‘吸热性能’。” 2. 引出新概念：“物理学中，为了定量描述这种性能，引入了一个新的物理量——比热容。” 3. 板书定义： “比热容（c）在数值上等于1kg的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。” 4. 介绍单位：“单位是焦每千克摄氏度，写作 J/(kg·℃)。” 5. 举例说明：“比如，水的比热容是4.2×10³ J/(kg·℃)，意味着1kg水温度升高1℃需要吸收4200J的热量。” 6. 提问：“为什么水的比热容比砂石大？这对气候有什么影响？” 7. 学生结合图像回答：“因为水比热容大，吸收同样热量，温度升高少，所以沿海地区昼夜温差小。” 1. 小组讨论，设计实验方案，明确变量控制。 2. 分工合作，按步骤进行实验，认真记录数据。 3. 观察实验现象，发现异常情况并尝试解决。 4. 分析数据，绘制图像，得出“砂石升温快，水升温慢”的结论。 评价任务 方案合理：☆☆☆ 操作规范：☆☆☆ 数据准确：☆☆☆ 设计意图 通过“议题式+合作探究”模式，让学生亲身经历“提出问题—设计实验—收集数据—分析结论”的完整科学探究过程，强化控制变量法的应用；借助图像分析，实现从感性认识到理性认知的飞跃；在真实实验中培养严谨求实的科学态度，建立“比热容是物质属性”的核心观念。 概念深化，应用拓展 【15分钟】 一、理解比热容的物理意义 （一）、概念辨析，突破思维误区 1. 教师提出反例：“如果有人说‘水比砂石吸热多’，对吗？” 2. 引导学生辨析：“吸热多少取决于质量和温度变化，不能只看物质种类。只有在‘质量相等、温度变化相等’的前提下，才能比较比热容大小。” 3. 举例说明： - 1kg水升高1℃，吸热4200J； - 1kg砂石升高1℃，吸热920J； - 所以水的比热容更大，吸热能力更强。 4. 强调：“比热容大 ≠ 吸热多，而是‘每单位质量每单位温度变化’吸热多。” 二、学习热量计算公式 （一）、推导公式，理解结构 1. 教师板书比热容定义式：2. 引导学生变形，得到吸热公式：3. 解释公式中各符号含义： - Q：吸收的热量（J） - c：比热容（J/(kg·℃)） - m：质量（kg） - (t₂ - t₁)：温度变化量（℃） 4. 说明：若物体降温，则用 计算放出热量。 三、例题讲解，规范书写 （一）、展示课本例题，逐步解析 1. 教师投影题目： “质量为2kg的砂石，温度从10℃升高到20℃，吸收了多少热量？” 2. 引导学生按步骤解答： （1）查表：砂石比热容 （2）质量 （3）温度变化 （4）代入公式： （5）计算结果： 3. 强调书写规范： - 写出公式 - 代入数值与单位 - 最后写出答语 4. 提问：“如果换成水，吸收的热量会是多少？” 5. 学生计算后回答：“约为 ，是砂石的4.5倍以上。” 四、联系生活，解释现象 （一）、解释“早穿棉袄午披纱”现象 1. 教师提问：“西北沙漠地区‘早穿棉袄午披纱’，这是为什么？” 2. 学生结合比热容知识回答： “因为沙漠地区砂石多，比热容小，白天吸收太阳热量后温度迅速升高，中午非常炎热；夜晚散热快，温度急剧下降，所以早晚温差极大。” 3. 教师补充：“这也解释了为什么城市热岛效应明显——混凝土、沥青比热容小，吸热快，散热也快。” （二）、解释“用水取暖与降温”原理 1. 教师展示图12-3-3（a）（b）：暖气片、发动机冷却系统。 2. 提问：“为什么用热水取暖？为什么用水给发动机降温？” 3. 学生回答：“因为水比热容大，能携带大量热量而不升温太快，适合长时间供热；降温时也能吸收大量热量，防止设备过热。” 4. 教师总结：“水是自然界最理想的‘热载体’，因为它比热容大、来源广、成本低。” 1. 参与概念辨析，纠正“吸热多=比热容大”的错误认知。 2. 理解热量公式的推导过程，掌握公式结构。 3. 模仿例题格式，独立完成简单计算题。 4. 运用比热容知识，解释生活中的常见现象。 评价任务 概念清晰：☆☆☆ 计算规范：☆☆☆ 解释合理：☆☆☆ 设计意图 通过概念辨析突破思维定势，强化对“比热容是属性而非总量”的理解；通过例题示范，规范解题流程，提升计算能力；通过生活化案例，实现知识迁移，使抽象物理量“可视化”“生活化”，增强学生对物理价值的认同感。 课堂小结，巩固提升 【5分钟】 一、构建知识网络 （一）、引导学生回顾本课内容 1. 教师提问：“今天我们学到了哪些关键知识点？” 2. 学生回答： - 不同物质吸热性能不同 - 比热容是物质的一种属性 - 定义：1kg物质升高1℃吸收的热量 - 单位：J/(kg·℃) - 公式： - 水的比热容最大，应用广泛 3. 教师用思维导图梳理知识脉络： “现象 → 问题 → 实验 → 概念 → 公式 → 应用” 二、布置作业，延伸学习 （一）、完成自我评价与作业 1. 教师投影作业题： （1）从表12-3-2中找出比热容最大和最小的物质，写出它们的数值。 （2）解释“早穿棉袄午披纱”的原因。 （3）根据图像（图12-3-4）说明水和砂石的吸热性能差异，并计算加热至第4分钟时水吸收的热量。 （4）太阳能热水器问题：100kg水从25℃升至55℃，吸收多少热量？若用天然气灶加热，效率50%，需燃烧多少立方米天然气？（热值4.2×10⁷ J/m³） 2. 强调作业要求： - 书写规范，有公式、有单位 - 第（3）题需结合图像分析 - 第（4）题分步计算 3. 布置预习任务：“下一节将学习‘热机’，请预习蒸汽机的发展历程，思考热机如何将内能转化为机械能。” 1. 回顾本节课学习内容，参与知识梳理。 2. 记录作业要求，明确完成任务。 3. 预习下一课内容，思考热机原理。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 作业完成：☆☆☆ 预习积极：☆☆☆ 设计意图 通过结构化小结帮助学生形成系统知识框架；通过分层作业满足不同层次学生需求，既巩固基础又拓展思维；预习任务为下一课时做好衔接，体现知识的连贯性与整体性。 作业设计 一、基础巩固 1. 填空：比热容的单位是______，读作______。水的比热容是______ J/(kg·℃)。 2. 判断正误：（1）比热容大的物质吸热一定多。（ ） （2）质量相等的两种物质，升高相同的温度，比热容大的吸收热量多。（ ） 3. 请写出计算物体吸收热量的公式：________________________。 二、能力提升 4. 某同学用同一酒精灯加热质量均为500g的水和煤油，加热相同时间后，水的温度升高了10℃，煤油的温度升高了20℃。已知煤油的比热容为 ，求水的比热容。 （提示：加热时间相同，吸收热量近似相等） 三、综合应用 5. “早穿棉袄午披纱，围着火炉吃西瓜”形象地描述了我国西北地区昼夜温差大的特点。请用比热容的知识解释这一现象。 6. 一台太阳能热水器内装有100kg的水，初温为25℃。若在阳光照射下，水温升高到55℃，求水吸收的热量。 （已知水的比热容 ） 7. 若改用热效率为50%的天然气灶加热这些水，天然气的热值为 ，则需要完全燃烧多少立方米的天然气？ （结果保留两位小数） 【答案解析】 一、基础巩固 1. J/(kg·℃)；焦每千克摄氏度；4.2×10³ 2. （1）×；（2）√ 3. 二、能力提升 4. 解：煤油吸收热量： 水吸收热量相同： 由 得： 答：水的比热容为 。 三、综合应用 5. 因为西北地区沙石多，比热容小，白天吸收太阳热量后温度迅速升高，夜晚散热快，温度急剧下降，所以昼夜温差大。 6. 7. 有效热量 天然气需提供总热量： 所需体积： 答：需要燃烧0.60立方米的天然气。 板书设计 12.3 物质的比热容 一、现象引入 沿海 vs 沙漠 —— 昼夜温差大 二、实验探究 控制变量：质量、加热时间、初始温度 结果：砂石升温快，水升温慢 三、比热容 定义：1kg物质升高1℃吸收的热量 符号：c 单位：J/(kg·℃) 公式： 四、应用举例 • 水的比热容大 → 调节气候 • 早穿棉袄午披纱 → 沙石比热容小 • 用水取暖/降温 → 吸热能力强 五、计算示例 教学反思 成功之处 1. 以真实生活情境导入，有效激发学生探究兴趣，课堂氛围活跃。 2. 实验设计合理，学生全程参与，动手能力与合作意识显著提升。 3. 通过图像分析与例题示范，实现了从抽象概念到具体应用的顺利过渡。 不足之处 1. 部分学生在理解“比热容是属性”时仍存在混淆，需加强辨析练习。 2. 实验中个别小组搅拌不充分，导致数据偏差，应提前强调操作细节。 3. 作业中计算题部分学生单位换算错误较多，需在后续教学中强化单位意识。 学科网（北京）股份有限公司 $