13.1 热量 比热容 教学设计 -2025-2026学年人教版九年级全一册物理

该初中物理教学设计聚焦“比热容”概念建立与“热量计算”，通过沙土与水暴晒温度对比、“早穿皮袄午穿纱”俗语、海滩沙子与海水温度差异等生活实例导入，搭建从生活经验到物质吸热能力差异的认知支架，衔接实验探究与概念建构。 以科学探究为主线，用控制变量法探究水和食用油吸热能力，类比密度定义比热容强化科学思维，结合“小资料”及人工湖缓解热岛效应等实例深化物理观念，多样化导入激发兴趣，易错辨析与随堂检测巩固理解，提升学生探究能力与应用能力，为教师提供结构化教学方案，助力高效课堂。

13.1热量 比热容 第1课时 比热容 教学目标 课标要求 通过实验,了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。 学科素养 物理观念 1.了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性; 2.会查比热容表,了解一些常见物质的比热容; 3.尝试用比热容解释简单的自然现象。 科学思维 通过实验进行简单分析,在教师的引导下建立比热容的概念。 科学探究 经历应用控制变量法科学探究物质的吸、放热规律过程。 科学态度与责任 通过解释简单的自然现象,加强物理与生活的联系,树立有利用物理知识解释生活现象的意识。 教学重难点 教学重点 通过实验探究建立比热容的概念,运用比热容说明简单的自然现象。 教学难点 从分析物理事实到抽象出比热容的概念,再到理解比热容的物理意义。 成因:学生不理解为什么通过三个物理量的比值,可以定义出一个新的物理量。 对策:先从日常生活经验出发,指出物质吸收(或放出)的热量相同时,升高(或降低)的温度可能不同,为引出比热容做铺垫,再通过实验“比较不同物质吸热的情况”引导学生观察、对比、分析,从而明确比热容的概念。 课前准备 教师准备 等体积、等表面积的一箱沙土和水,两个烧杯,一定量的水和食用油,两支温度计,两个相同规格的电加热器等。 [续表] 教学流程 [续表] 新课导入激发兴趣 教师活动 学生活动 设计意图 导入方式一:提前准备等体积、等表面积的一箱沙土和水,在太阳下暴晒一段时间,请学生分别感知它们的温度。 将两只手伸入分别沙土和水中,感知温度。 让学生切身体会不同物质的吸热能力不同。 导入方式二:提问:哪个地方有“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”的现象?为什么会出现这种情况呢? 我们一起来研究它的物理成因。 学生回答问题。 通过俗语让学生进一步了解我国的地大物博以及气候的多样性,激发学生探究的欲望,同时使学生产生民族自豪感。 导入方式三:展示图片并提出问题:烈日炎炎的夏季,白天海滩上的沙子热得烫脚,但海水却非常凉爽;傍晚太阳西落,沙子很快凉了下来,但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件,为什么沙子和海水的温度不一样? 观看视频,回答沙子吸热升温比水快;沙子放热降温比水快。 通过生活实例导入,让学生感受不同物质的吸、放热能力不同,体会物理的有用和有趣。 进行新课 教师活动 学生活动 设计意图 任务一:探究物质吸热能力(重点) 1.教师提问:(1)相同的煤气炉,烧开一壶水与烧开半壶水需要加热的时间一样吗? (2)相同的煤气炉,把同一壶水加热到80 与加热到40 需要加热的时间一样吗? (3)水在温度升高时吸收的热量与什么有关? (4)质量相同的水和食用油,升高相同温度时,它们吸收的热量是否也相等? 2.实验探究 实验目的:探究不同物质在质量相同、升高相同温度时,吸收的热量是否相等。 设计实验:(教师引导学生进行设计) (1)如何控制水和食用油的质量相等? (2)如何控制水和食用油升高相同的温度? (3)如何比较它们吸收热量的多少? 学生思考回答问题。 学生思考回答问题。 通过日常生活中常见的吸、放热现象,使学生认识到物质在加热时吸收的热量与质量和温度变化量有关,为后面实验中的控制变量法做铺垫。 (4)若用酒精灯加热水,电加热器加热食用油可以吗? (5)选择哪种加热方法更好?为什么? (6)请你为该实验设计一个记录数据的表格。 加热时间/min 水的温度/ 食用油的温度/ 实验步骤(教师演示): (1)两个相同烧杯中分别加入100g的水和食用油,两个烧杯中插入规格相同的电加热器和温度计,观察并记录加热前水和食用油的温度; (2)同时接通两个规格相同的电加热器的电源,对水和食用油加热一段时间(根据实际情况而定); (3)每隔一分钟记录一次水和食用油的温度; (4)处理实验数据。 实验分析: (1)实验数据中哪个物理量说明了水和食用油吸收热量的多少? (2)100g的水和食用油在加热5min时,谁的温度变化量更大? (3)当100g的水和食用油的温度从10 升高到60 时,谁吸收的热量更多? 总结: (1)质量相等的不同物质,在吸收的热量(加热时间)相同时,升高的温度一般不同。 (2)质量相等的不同物质,在升高的温度相同时,吸收的热量(加热时间)一般不同。 (3)也就是说,不同物质,吸收热量的能力一般不同。 分析实验数据。 学生思考并回答。 学生和老师一起总结。 通过逐层提问帮助学生认识每一个被控制的物理量应该选择什么样的实验仪器,提高学生设计实验的能力。 演示实验让学生深刻理解控制变量法。 通过分析实验数据可以将抽象的物理概念转变为具体的数值,便于学生理解比热容概念的内涵。 通过两种不同的控制变量使学生理解水的吸热能力比食用油更好。 任务二:了解比热容的概念 (1)引入:为了表示这种性质上的差别,物理学中引入了比热容这一物理量。 教师提问:①如果我们要比较水和食用油的比热容,我们需要控制哪些变量不变,然后比较哪个物理量? ②例如比较水和食用油的密度时,控制体积为1m3,比较质量的大小。所以密度的定义是什么? 类比可得:比较水和食用油的比热容时,控制质量为1kg,温度变化量为1 ,比较吸收热量的多少。 (2)比热容的定义:(难点) 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(比值定义法)。比热容用符号c表示。 单位质量的某种物质,温度降低1 所放出的热量,与它温度升高1 所吸收的热量相等,数值上也等于它的比热容。 (3)比热容定义式:c=。 教师提问:热量、质量、温度变化量的国际单位分别是什么? 由定义式可直接得出比热容单位。 (4)比热容单位: 焦每千克摄氏度,符号是J/(kg )。 (5)比热容物理意义:(难点) 比热容反映了物质吸收或放出热量的能力,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。 易错辨析 关于比热容,下列说法中正确的是( ) A.比热容跟物质吸收或放出的热量有关 B.物质的质量越大,它的比热容越大 C.比热是物质自身的性质,与质量、吸收或放出的热量均无关 D.质量相同的不同物质,吸收或放出同样热量时,比热容较大的物质温度变化较大 答案:C 学生思考回答。 学生通过类比密度的定义来理解比热容的定义。 学生回答。 学生思考比热容的物理意义和“自身性质”的内涵。 学生思考并回答。 利用密度与比热容的类比引导学生建立比热容的概念。 通过密度的定义和物理意义总结出:比值定义法的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用的物理量的大小而改变。使学生更好地理解比热容是物质本身的一种性质,它与热量、质量、温度变化量无关。 任务三:知道物质比热容的应用 (1)引导学生阅读课本第12页“小资料”。提问:表格中谁的比热容最大?这意味着什么? 教师引导回答:水的比热容c=4.2 103J/(kg ),它有什么意义? (2)教师引导学生思考:为什么同一位置的海水和沙子在同一时刻的温度不一样?(课标建议) 教师总结:因为海水与沙子受光照的时间完全相同,即吸收的热量相同,但是海水的比热容比沙子的比热容大,所以海水升高的温度比沙子小;没有日照时,海水降低的温度比沙子小。 学以致用 1.水的比热容较大,人们往往利用它的这一特性,为生产、生活服务。下列事例中与它的这一特性无关的是( ) A.培育水稻秧苗往稻田里灌水 B.冬天,让热水流过暖气片来取暖 C.冬天,北方菜窖里放几桶水,以防窖内的菜被冻坏 D.发电厂用循环流动的水冷却发电机 答案:C 2.从比热容的角度思考人体内水的比例很高有什么好处。 答案:在吸收或放出相同热量时,由于水的比热容较大,温度的变化量较小,人体内水的比例很高有助于调节人体的温度,以免温度变化对人体造成损害。 学生回答。 学生分析并回答。 学生思考并回答。 引导学生分析水的比热容最大,吸收或者放出相同热量时温度变化量最小。会用比热容分析生活中的现象。 课堂小结 1.我们这节课学习的主题是什么?我们经历了哪些过程? 物体的比热容;通过实验探究得出物体吸热能力不同,引出比热容定义。对比热容的意义和物质比热容的应用进行探究。 2.比热容是通过什么方法定义出来的?让我们写出比热容的定义式和单位。 用类比法和比值定义法;c=;比热容的单位为J/(kg )。 3.生活中的什么现象可以用比热容来解释? 在城市内修建人工湖,可以有效地缓解热岛效应(答案不唯一)。 4.这节课我们学习了比热容的知识,下节课我们来学习比热容的计算。 随堂检测 1.下列有关比热容的说法中,正确的是( ) A.夏天在河边游玩感觉河水凉,但河边的岩石却很烫,原因是水的比热容比岩石小 B.汽车发动机用水来冷却,是因为水具有较大的比热容 C.比热容是物质的一种特性,只与物质的质量有关 D.铜的比热容比铝小,所以在吸收相同的热量后铜升高的温度一定比铝高 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( ) 水 4.2 103 铝 0.88 103 煤油、冰 2.1 103 干泥土 约0.84 103 沙石 约0.92 103 铜 0.39 103 A.物质的比热容与物质的状态无关 B.100g水的比热容是50g水的比热容的两倍 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.寒冬季节,放在室外盛有水的水缸会破裂,主要是因为水的比热容较大 3.沙石的比热容是0.92 103J/(kg ),它表示的意义是_ _。 4.一般的温度计用水银作为测温物质,是因为水银的比热容_,当温度变化时需要吸收和放出的热量_,这样对被测物体的温度影响小,并且水银的热膨胀性能强,温度改变时,体积变化大,容易观察。 5.小明为探究不同物质吸热升温的属性,设计了如图所示的实验装置进行实验。实验数据记录如表。 物质 质量m/kg 升高温度 t/ 加热时间t/min 水 0.1 10 2 煤油 0.1 10 1 (1)实验中,水和煤油吸收热量的多少是通过_(填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。 (2)从表中数据可知,水和煤油质量_(填“相同”或“不相同”)。 (3)分析表格中数据可以得出的初步结论是:_。 (4)如果加热相同的时间,质量相同的水和煤油,_升高的温度更高。 (5)实验中小明发现:刚开始加热时,情况与④结论不符,你认为可能的原因是:_。 (6)另一组的小华采用加热相同时间比较升高的温度来进行探究,你认为他的方案可行吗?_。 答案 1.B 2.C 3.1kg的沙石温度升高(降低)1 需要吸收(放出)0.92 103J的热量 4.小;少 5.(1)加热时间 (2)相同 (3)质量相等的不同物质,升高相同温度时,吸收的热量不同(4)煤油(5)水的导热性能好,煤油的导热性能不好(或煤油里温度计玻璃泡插入比较浅,没有用搅拌棒搅拌等) (6)可行 第2课时 热量 教学目标 学科素养 科学思维 1.会进行物体吸热、放热的简单计算; 2.会利用比热容的公式进行简单推导。 教学重难点 教学重点 热量计算。 教学难点 会利用比热容公式进行简单计算。 成因:学生第一次接触比热容公式,不能很好地进行变形和推导。 对策:利用数学上简单乘除法的计算类比公式的推导。 教学流程 新课导入激发兴趣 教师活动 学生活动 设计意图 导入方式:提问比热容的定义、定义式、单位、物理意义分别是什么? 回忆所学知识,回答问题。 回忆旧知,为比热容的计算做铺垫。 进行新课 教师活动 学生活动 设计意图 任务:会利用比热容公式进行简单计算 1.公式推导: 原始公式为:c=(物体的质量为m,比热容为c,温度变化值为 t)。 学生认知计算热量的公式及其推导式 进行新课 教师活动 学生活动 设计意图 利用数学上简单乘除法的计算1=类比公式的推导。 “1”相当于“c”的位置,“6”相当于“Q”的位置,“2”相当于“m”的位置,“3”相当于“ t”的位置。 根据6=1 2 3类比可知物体在温度变化过程中吸收或放出的热量Q=cm t。 根据2=类比可知物体的质量m=。 根据3=类比可知物体在吸放热过程中温度变化量 t=。 2.注意: (1)各个物理量的单位:质量单位用千克(kg),温度单位用摄氏度( )。 (2) t是温度的变化值,既不是初温也不是末温,注意区分温度“升高到”和“升高了”。 (3)物体吸热升温和放热降温的计算公式相同,注意温度的变化。 3.题型 (1)基础计算。 例1 现有质量为200g的某液体,其温度为10 ,吸收了2.3 104J的热量后,温度升高到60 ,求该液体的比热容。 解:由Q=cm t可得,该液体的比热容为c===2.3 103J/(kg )。 例2 为了给同学解释“沙漠地区昼夜温差大,而沿海地区昼夜温差小”这一现象,小尉采用了计算的方法。已知水的比热容为4.2 103J/(kg ),干泥土的比热容为0.84 103J/(kg )。 (1)求10kg的水升高5 需要吸收的热量; (2)若这些热量全部被等质量的干泥土吸收,求干泥土升高的温度。 学生计算。 学生计算。 利用数学上简单乘除法的计算类比公式的推导,学生更容易接受。 通过这两个例题对公式c=、 Q=cm t、 t=在题中的应用,使学生能够掌握简单的比热容计算方法,并且能从简单计算切入逐步提高计算难度。 解:(1)根据公式Q吸=cm t可知,10kg的水升高5 需要吸收的热量为 Q吸=cm t=4.2 103J/(kg ) 10kg 5 =2.1 105J。 (2)根据公式Q吸=cm t可知,这些热量全部被等质量的干泥土吸收,干泥土升高的温度为 t土===25 。 (2)热传递计算(Q吸=Q放)。 例3 在标准大气压下,将质量为100g的铜块从沸水中取出,迅速投入到质量为200g,温度为10 的某液体中,混合后的共同温度是25 。若不计热量损失,则这种液体的比热容为多少? [已知c铜=0.4 103J/(kg )] 解:铜块的质量m铜=200g=0.2kg, 铜块放出的热量Q铜放=c铜m铜 t铜=0.4 103J/(kg ) 0.2kg (100 -25 )=6000J, 若不计热量损失,这些热量被液体全部吸收,则Q液吸=Q铜放,即c液 0.2kg (25 -10 )=6000J, 解得c液=2 103J/(kg )。 (3)关于温度-时间图象的计算 例4 实验测得0.5kg某物质温度随时间变化的图象如图所示,已知该物质在固态下的比热容c1=2.1 103J/(kg )。假设这种物质从热源吸热的功率恒定不变,根据图象解答下列问题: (1)求在最初的2min内物质吸收的热量; (2)求该物质在液态下的比热容。 学生计算。 学生分析图象,并利用图象信息进行计算。 通过分析实际的热传递问题使学生认识到两个物体的热量、质量、温度变化量在题中是怎样体现的。 通过分析温度-时间的图象使学生完成由图象中各点与题中各物理量的一一对应关系。 解:(1)在最初2min内,物质处于固态的吸热升温过程,物质升高的温度 t1=0 -(-20 )=20 , 所以,物质吸收的热量 Q吸=c1m t1=2.1 103J/(kg ) 0.5kg 20 =2.1 104J。 (2)该物质的吸热功率 P===175W。 由图象可知,10min~12min内物质处于液态,t′=2min=120s, 物质温度升高 t2=10 ,因吸热功率恒定不变,所以,吸收的热量为 Q吸′=Pt′=175W 120s=2.1 104J。 该物质在液态下的比热容 c2===4.2 103J/(kg )。 课堂小结 1.热量的计算公式是什么? Q=cm t。 吸热:若物体的温度由t0升到t,则物体吸收的热量Q吸=cm(t-t0)。 放热:若物体的温度由t0降到t,则物体放出的热量Q放=cm(t0-t)。 2.注意:比热容公式中的 t是温度的变化量,如温度“降低了”“升高了”等词的出现就表示变化量。 随堂检测 1.用两个相同的电热器给质量同为2kg的物质甲和水加热,它们的温度随时间的变化关系如下图所示,据此判断甲物质10min吸收的热量为[水的比热容c=4.2 103J/(kg )]( ) A.5.04 105JB.4.2 105JC.2.52 105JD.条件不足,不能计算 2.水的比热容较大,生活中,我们常用水来加热或散热,例如:冬天常用热水袋取暖,把质量为2kg,温度为90 的热水装入热水袋中,到温度降为30 的时候,这些水放出了_J的热量;如果用相同质量、相同温度的沙来取暖,沙会冷得_(填“快些”或“慢些”)。[c水=4.2 103J/(kg )]。 答案 1.C 2.5.04 105;快些 学科网(北京)股份有限公司 $