第01讲 热量 比热容（暑假预习讲义）新九年级物理新教材沪科版（五四学制）

第01讲 热量 比热容 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 比热容 热量 1. 先通过分析烧水壶的哪些部分导热性好，再转入烧水的情境， 探究物质吸放热与哪些因素有关。 2. 通过实验探究得出不同物质的吸放热性质不同，引入比热容的概念，并运用比热容的知识解释生活中的现象。 学习重点：比热容的概念和应用；热量计算。 学习难点：比热容概念的建立。 情｜境｜启｜思 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（图10-1-1）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？ 概｜念｜构｜建 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. 不同物质的导热性 大量实验表明，不同物质的导热性一般不同。铜、铁、铝等（金属）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。 3. 物质的吸放热与哪些因素有关 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。 4. 比热容 （1）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。比热容用c表示。 （2）定义式： c= Q表示物质吸收的热量，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（℃）； c表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号为J/(kg·℃)。 5. 水的比热容相对较大，水的这一热学特性的实际应用 （1）城市道路通过洒水降温，这是因为水蒸发时要吸收热量。同时，由于水的比热容较大，路面上的水在温度升高时，会吸收大量的热量。 （2）调节地表温度。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。 （3）汽车发动机的冷却剂。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。 （4）航天服的液冷服和通风服：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。 6. 热量的计算 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 深｜研｜精｜炼 知识点01 物质的吸放热与哪些因素有关？ 1. 热传递 （1）热传递：当你赤足漫步在海滩（图10-1-1）时，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。 （2）对热传递的理解 ①发生热传递的条件：不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②方向：由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分。 2. 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。 3. 比较比较不同物质的导热性 如图10-1-2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。 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。 大量实验表明，不同物质的导热性一般不同。铜、铁、铝等（金属）物质容易导热，塑料、橡胶、木材等物质则不容易导热。（最后两空选填“容易”或“不容易”） 如图10-1-3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。 4. 不同物质吸收的热量与哪些因素有关 （1）水吸收的热量与哪些因素有关 烧水时，加热时间越长，水吸收的热量就越多，水温就越高。即质量相同时，温度升高得越多，水吸收的热量就越多。烧开一壶水比烧开半壶水所需时间长，说明升高相同的温度，水的质量越大，吸收的热量越多。 （2）不同物质吸收的热量与哪些因素有关 【自主活动】如图10-1-4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。加热器在相同时间放出的热量相等。 设计表格并将水和干燥砂石在加热过程中的温度与加热时间记录在表中，或者描绘两种物质的温度随加热时间变化的图像。 物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 温度变化/℃ 加热时间/min 水 干燥砂石 根据数据或图像所反映的情况讨论水和干燥砂石吸热性质的差异。 【实验现象】在上述实验中，要使质量相同的水和砂石升高相同的温度，水需要加热的时间长，说明水吸收的热量更多。同样，质量相同的水和砂石降低相同的温度，水放出的热量也比砂石多。 【实验结论】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。 （3）用其他装置探究不同物质吸收的热量与哪些因素有关 如图所示，热源用相同规格的电加热器或酒精灯。 【例1】探究“物质的吸热能力”实验中，用相同的酒精灯分别加热质量相同的水和煤油，记录数据如下： 物质 加热时间/min 初温/℃ 末温/℃ 水 5 20 30 煤油 5 20 40 （1）实验中，用______表示物质吸收热量的多少； （2）分析数据可知，_______的吸热能力更强（选填“水”或“煤油”）； （3）由此得出结论：不同物质的吸热能力不同，比热容越大，吸热能力_______（选填“越强”或“越弱”）。 【答案】（1）加热时间 （2）水 （3）越强 【详解】（1）用相同的酒精灯分别加热质量相同的水和煤油，在相同时间内二者吸收的热量相同，故实验中用加热时间表示水和煤油吸收热量的多少。 （2）根据题中表格数据可知，在加热相同时间的情况下，水升高的温度比煤油升高的温度低，说明水在升高相同的温度时，吸收的热量更多。 （3）比热容是反映物质吸、放热能力的物理量，根据Q=cm Δt可知，在质量和升高温度相同的情况下，比热容大的，吸收热量更多，故比热容越大，吸热能力越强。 【探究归纳】探究物质吸热能力的实验中的控制变量法与转换法 1. 控制变量法：探究物质吸热能力的实验需要应用控制变量法，根据控制变量法的要求分析问题。用相同的热源对液体加热，液体在相等时间内吸收的热量相等。质量相同的不同液体升高相同的温度，吸收的热量越多，液体吸热能力越强；或者质量相同的不同物质吸收相同的热量，升高温度少的吸热能力强。 2. 转换法：物质吸收热量的多少难以直接测量，所以该实验中使用加热时间长短反映吸收热量的多少。 【即练1】小华和小红中午赤脚在海边玩耍，站在沙子上感觉比站在海水中烫。晚上他们又来到海边，仔细测试沙子和海水的温度，发现沙子比海水凉。小华认为，可能是海水和沙子吸（放）热的本领不一样。于是他们各取海水和沙子样品，用如图所示的装置进行探究。 （1）小华和小红是在探究物体吸收的热量与___________是否有关，烧杯中的海水和沙子应保持相同的___________； （2）把酒精灯放在烧杯中央的目的是为了使两烧杯在相同的时间内吸收的热量相等，从而通过记录___________来代替两杯物体吸收热量的多少。 【答案】（1）物质的种类；质量和初温；（2）加热时间 【详解】（1）小华和小红选取了海水和沙子两种不同的物质进行实验，所以他们是在探究物体吸收的热量与物质的种类是否有关。 根据控制变量法，探究物质种类对吸热的影响时，需保持其他变量相同，所以烧杯中的海水和沙子应保持相同的质量和初温。 （2）把酒精灯放在烧杯中央，是为了让两烧杯在相同时间内吸收的热量相等。由于相同的加热装置，加热时间越长，物体吸收的热量越多，因此可以通过记录加热时间来代替两杯物体吸收热量的多少。 【即练2】如图甲，小明用传感器比较不同物质的比热容：他用铁夹将温度传感器及分别盛有甲、乙两种液体的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头部分要与试管内的液体良好接触，两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连。打开红外加热器开关对盛有液体的试管进行加热，在计算机上可以得到相应的温度-时间实验图线。 （1）实验前，除让两个试管内的液体初温相同外，还必须控制它们的______相同； （2）实验时，对两种物质加热相同的时间，通过比较______来比较它们的吸热本领； （3）某次实验中，在计算机上得到的温度-时间实验图线如图乙所示。分析图像可知，______（选填“甲”或“乙”）液体的吸热本领强； 【答案】（1）质量；（2）升高的温度；（3）乙 【详解】（1）实验前，除让两个试管内的液体初温相同外，根据比较不同物质吸热能力的方法，还必须控制它们的质量相同。 （2）实验时，对两种物质加热相同的时间，吸热相同，通过比较升高的温度来比较它们的吸热本领。 （3）根据温度-时间实验图线知，升高，甲、乙加热时间分别为和，乙液体吸收的热量多，说明乙液体的吸热本领强。 知识点02 比热容 1. 比热容 （1）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。比热容用c表示。 （2）定义式： c= Q表示物质吸收的热量，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（℃）； c表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号为J/(kg·℃)。 （3）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。每种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量无关，它仅与物质的种类和状态有关（均选填“有关”或“无关”）。 ②比热容反映了物质的吸热能力，比热容越大，越不容易升温，也不容易降温。 ③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，在数值上也等于它的比热容。 （4）运用比热容解释有关现象 想一想：同一天上海的日温差比新疆库尔勒小（图10-1-5），你能用比热容的知识解释这一现象吗？ 上海是沿海地区水较多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小。同样的道理，新疆库尔勒属内陆地区，其昼夜温差则较大，所以同一天上海的日温差比新疆库尔勒小。 2. 水的比热容与实际应用 常见物质中水的比热容较大。表明在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。 （1）城市道路通过洒水降温，这是因为水蒸发时要吸收热量。同时，由于水的比热容较大，路面上的水在温度升高时，会吸收大量的热量。 （2）调节地表温度。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。 （3）汽车发动机的冷却剂。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（图 10-1-6），可以更多地吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 汽车发动机常用乙二醇水溶液作冷却剂 （4）航天服的液冷服和通风服：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（图10-1-7）。 3. 热量的计算 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 【例1】我国许多城市中都建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，在盛夏时期能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是因为水的比热容较______（选填“大”或“小”）。水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），单位读作：______________，其物理意义为质量为1千克的水，温度升高1℃时_________为4.2×103焦。现有一人工湖湖水吸收一定热量，水温升高2℃，若这些热量被同等质量的砂石吸收（c砂石<c水），则砂石升高的温度将________2℃。（填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】 大 焦每千克摄氏度 吸收的热量 大于 【详解】水的比热容较大，相同质量的水和土壤、砂石比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少，所以盛夏时能大大减弱周围地区的“热岛效应”。 水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），单位读作：焦每千克摄氏度；其物理意义是每千克的水升高或降低1℃吸收或放出的热量。 因为砂石的比热容小于水的比热容，所以根据公式△t=Q吸/cm可知，质量相同的水喝砂石，吸收热量相同时，砂石升高的温度高，所以砂石升高的温度大于2℃。 【探究归纳】理解比热容的概念 1. 比热容是物质的一种特性，其大小与物质的种类及其状态有关，而与物体的质量、升高（或降低）的温度、吸收（或放出）的热量均无关。 2. 水比热容大的几种应用： （1）“冷却”、“取暖”均利用水的比热容大的特点; （2）“调节气温”：根据公式c＝Q/mΔt可知，相同质量的水和沙石（或泥土）相比，吸收相同的热量，水升高的温度低，所以沿海或江河区域的昼夜温差小。 3. 图像法在比热容问题中的应用 一般情况下横轴表示加热时间，纵轴表示温度。解答方法有两种: （1）选取相同的加热时间，比较温度的变化，在相同的加热时间内，温度变化小的比热容大； （2）选取相同的温度变化，比较所用的加热时间,温度变化相同时，加热时间长的比热容大。 【即练1】图是根据某沿海城市和某内陆城市一年内气温随月份变化的图线。下列说法正确的是（　　） A．虚线是内陆城市的气温图线，因为砂石的比热容较小 B．虚线是内陆城市的气温图线，因为砂石的比热容较大 C．虚线是沿海城市的气温图线，因为水的比热容较小 D．虚线是沿海城市的气温图线，因为水的比热容较大 【答案】D 【详解】根据比热容的定义可知，相同质量的不同物质吸收相同的热量，比热容大的物质温度变化小，由图可得，实线温度变化大，是内陆城市的气温图线，因为砂石的比热容较小；虚线温度变化小，是沿海城市的气温图线，因为水的比热容较大，故D正确，ABC错误。 故选D。 【即练2】由热量计算公式得到，那么物质的比热容（    ） A．跟物体吸收的热量成正比 B．跟物体质量成反比 C．跟物体的温度变化成反比 D．跟以上三项都无关 【答案】D 【详解】比热容 c 是物质的一种特性，与物体吸收的热量 Q、物体的质量 m 和温度变化 Δt无关。比热容是指单位质量的物质温度升高1摄氏度所吸收的热量。因此，比热容是物质本身的性质，不随外界条件的变化而变化。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 1．如图所示，盛夏时节，烈日暴晒下的海水和沙子的温度都会升高。当你赤足漫步在沙滩时，一定会感觉到沙子与海水的温度不同。同样的日照条件下，一定质量的沙子和海水温度不一样的原因是（      ） A．沙子的比热容比海水的比热容小，温度升高的多 B．沙子的比热容比海水的比热容小，温度升高的少 C．沙子的密度比海水的大 D．沙子的颜色比海水的淡 【答案】A 【详解】同样的日照条件下，一定质量的沙子和海水吸收的热量是相同的，但是沙子的比热容比海水的比热容小，温度升高的多，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．汽车发动机用水作冷却剂是因为（　　） A．水的无毒无害 B．水没有腐蚀作用 C．取水方便 D．水的比热容大 【答案】D 【详解】汽车发动机工作时产生大量的热，这些热如果不迅速转移，就可能损害发动机，因此利用水的比热容大的特点，即相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，水把这些热迅速吸收，使发动机的温度不致升得太高，与水的无毒无害、腐蚀性以及使用方便无关，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 3．如图为白天海陆风形成的示意图。海陆风形成的原因是：与海洋相比，陆地的土地（　　） 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 【答案】A 【详解】因为水的比热容比陆地的土地的比热容大，由Q=cm Δt可知，等质量的水和陆地的土地，在相同日照条件下，吸收相同热量，陆地的土地升温较快，气温较高，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．两个质量不同的金属块，放出相同热量时降低的温度相同，那么（　　） A．质量大的金属块的比热容小 B．质量大的金属比热容大 C．两金属的比热容相同 D．两金属的比热容大小无法确定 【答案】A 【详解】根据公式Q放=cmΔt可得 ，已知两金属块放出的热量及降低的温度相同，则质量大的金属块的比热容较小，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 5．根据表中提供的一些物质的比热容[J/（kg•℃）]，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 0.84×103 沙石 0.92×103 铜 0.39×103 A．不同物质的比热容不可能相同 B．在阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢 C．沿海地区比内陆地区昼夜温差小 D．质量相等的铝块和铜块降低相同的温度，铜块放出的热量多 【答案】C 【详解】A．比热容是物质本身的一种特性，不同物质比热容一般不同，但也有相同的，例如表格中的煤油与冰的比热容均为2.1×103 J/（kg•℃），故A错误； B．因为湿泥土中含有较多的水，所以干泥土比湿泥土的比热容小，根据可知，质量相等的干泥土和湿泥土吸收相等的热量后，干泥土的温度变化大，则干泥土比湿泥土升温快，故B错误； C．水的比热容较大，白天，相同质量的水和泥土比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区的昼夜温差比内陆地区的昼夜温差小，故C正确； D．由表可知，铝的比热容为0.88×103 J/（kg•℃），铜的比热容为0.39×103 J/（kg•℃），铝的比热容大于铜的比热容，由可知，质量相等的铝块和铜块，降低相同的温度，铝块放收的热量多，故D错误。 故选C。 6．水的比热容为______（填单位符号），它表示的物理意义是______。一杯热水变凉了，它的比热容将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 1kg的水温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量是 不变 【详解】[1][2]水的比热容是4.2×103J/(kg・℃)，它的物理意义是质量为1kg的水温度每升高（降低）1℃，所吸收（放出）的热量是4.2×103J。 [3]比热容是物质的本质属性，与温度无关；一杯热水变凉了，它的比热容不变。 7. 上海属于沿海城市。在受太阳照射的条件相同时，沿海地区的昼夜温差比内陆地_______，这是因为水的比热容_______的原因（前两空均选填“大”或“小”）。如图的两座城市中，城是_______上海（选填“甲”或“乙”）。 【不定项】下列事实中同样是利用水的上述特性的是________（选填序号）。 A. 在城市里修建人工湖，美化了环境，还能调节周围的气候； B. 水能载舟亦能覆舟； C. 在较大的河流上建水电站，用水发电； D. 汽车发动机中的冷却剂采用水或水溶液。 【答案】 小 大 甲 AD 【详解】沿海地区水多，水的比热容大，相同条件下升温、降温慢，故昼夜温差比内陆小。 上海是沿海城市，昼夜温差小；城市甲温差（28-20=8℃）小于城市乙（31-15=16℃），故甲是上海。 分析四个选项： A．人工湖利用水的比热容大调节气候，故A符合题意； B．“水能载舟” 是浮力现象，与比热容无关，故B不符合题意； C．水力发电利用水的机械能，与比热容无关，故C不符合题意； D．发动机冷却液利用水的比热容大来吸热降温，故D符合题意。 故选AD。 8. “早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”，是一句描述新疆地区气候特征的谚语。如图所示，同一天，新疆库尔勒的温度差比上海________（选填“大”或“小”），这是由于新疆地表多为砂石和干泥土________较小（选填“热量”或“比热容”或“热值”），导致白天阳光直射时快速升温，夜间散热时，迅速降温。现有质量和初温都相同的水和砂石，若使它们升高相同的温度，则________吸收的热量较多；若使它们放出相同的热量，则________的温度降低较多。（后面两空均选填“水”或“砂石”） 【答案】 大 比热容 水 砂石 【详解】新疆地表多为砂石和干泥土，比热容较小，所以白天升温快、夜间降温快，温差大；上海是沿海城市，水比热容较大，白天升温慢、夜间降温慢，所以新疆库尔勒的温差比上海大。 质量和初温相同的水和砂石，升高相同温度时，由，可知比热容越大吸收热量越多，所以水吸收的热量较多。 质量和初温相同的水和砂石，若它们放出相同的热量，由，可知比热容越小，温度变化越大，所以砂石的温度降低较多。 9. 已知甲、乙两种物质，当它们吸收相同的热量后，甲升高的温度比乙的高。对于它们的质量和比热容的大小关系，可能的情况有m甲＜m乙、c甲＜c乙，还有 ________； _______（写出至少2种情况）。 【答案】 m甲=m乙、c甲＜c乙 c甲=c乙、m甲＜m乙 【详解】由知，当它们吸收相同的热量后，甲升高的温度比乙的高，则c甲m甲＜c乙m乙， 当m甲＜m乙时，有c甲＜c乙 当m甲=m乙时，有c甲＜c乙 当c甲=c乙时，有m甲＜m乙 故可能的情况有m甲=m乙、c甲＜c乙或c甲=c乙、m甲＜m乙。 10. 把质量和初温度都相同的实心铁球、铝球和铜球同时投入正在加热的水中，经过一段时间后，三球的温度变化______（选填“相同”或“不相同”），其中吸收热量最多是______球，这是因为该金属球的比热容最______（已知c铝＞c铁＞c铜）。 【答案】 相同 铝 大 【详解】把质量和温度都相同的铁球、铝球和铜球同时投入沸腾的水中，它们在水中吸收热量，温度升高，当它们的温度与水的温度相同时，热传递就会停止，这时它们的末温相等，等于沸水的温度，由于它们的初温相等，末温也相等，所以它们的温度变化Δt相同。 因为c铝＞c铁＞c铜 m铝=m铁=m铜 Δt相同， 由热量公式：Q=cmΔt可知Q铝＞Q铁＞Q铜 所以吸收热量最多的是铝球，吸收热量最少的是铜球。 11. 在探究“形成热岛效应的原因：比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图所示。 加热时间/min 0 1 2 3 4 甲的温度/℃ 30 34 38 42 46 乙的温度/℃ 22 27 32 37 42 （1）实验中应量取______相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用相同的电加热器加热； （2）当它们吸收相同热量时，通过比较______来判断吸热能力的强弱；分析实验数据可知液体______（A．甲  B．乙）的吸热能力强。 【答案】（1）质量 （2）升高的温度 A 【详解】（1）根据控制变量法，比较不同物质吸热的情况的实验中，应量取质量相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用相同的电加热器加热。 （2）比较物质吸热能力的两种方法：使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；或使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；实验中，当它们吸收相同热量时，通过比较升高的温度来判断吸热能力。 由表可知，加热相同时间，吸收相同热量，液体甲升高的温度较少，则液体甲的吸热能力强。 12. 某学习小组探究沙子和水吸热升温现象。 （1）学习小组设计了如图甲所示装置探究沙子和水的吸热升温现象。在完全相同的两箱子中装入初温和_____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相同时间，是为了保证在相同时间内_____。 （2）在图甲中除了所给的实验器材外，还需要的测量工具有电子天平和_____。 （3）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，据图可知，水和沙子相比_____（选填“A．沙子”“B．水”）的比热容较大，这是因为_____。 （4）（不定项选择）下列事例中属于应用水的这种特性的是_____。 A．给教室洒水，感觉凉 B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸 C．用水冷却汽车的发动机 D．冰熔化成水需要吸收热量 【答案】（1）质量；水和沙子吸热相同；（3）秒表；（3）B；见解析；（4）C 【详解】（1）[1][2]根据控制变量法，探究沙子和水的吸热升温现象，在完全相同两箱子中装入初温和质量相同的水和沙子，用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，相同时间内放出的热量相同，由转换法，相同时间内沙子和水吸收的热量相同。 （2）实验需要测量加热时间，因此需用秒表。 （3）由图乙可知，在相同时间内，沙子升高的温度比水升高的温度多，说明水的吸热能力强，水的比热容较大。 （4）A．给教室洒水，感觉凉，是因为水蒸发吸热，有致冷作用，故A不符合题意； B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸，说明分子做无规则运动，故B不符合题意； C．用水冷却汽车的发动机，是因为水的比热容大，与质量相同的其它物质相比，升高相同的温度，吸收的热量较多，故C符合题意； D．冰熔化成水需要吸收热量，与水的比热容大无关，故D不符合题意。 故选C。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第01讲 热量 比热容 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 比热容 热量 1. 先通过分析烧水壶的哪些部分导热性好，再转入烧水的情境， 探究物质吸放热与哪些因素有关。 2. 通过实验探究得出不同物质的吸放热性质不同，引入比热容的概念，并运用比热容的知识解释生活中的现象。 学习重点：比热容的概念和应用；热量计算。 学习难点：比热容概念的建立。 情｜境｜启｜思 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（图10-1-1）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？ 概｜念｜构｜建 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. 不同物质的导热性 大量实验表明，不同物质的导热性一般不同。铜、铁、铝等（金属）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。 3. 物质的吸放热与哪些因素有关 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。 4. 比热容 （1）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。比热容用c表示。 （2）定义式： c= Q表示物质吸收的热量，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（℃）； c表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号为J/(kg·℃)。 5. 水的比热容相对较大，水的这一热学特性的实际应用 （1）城市道路通过洒水降温，这是因为水蒸发时要吸收热量。同时，由于水的比热容较大，路面上的水在温度升高时，会吸收大量的热量。 （2）调节地表温度。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。 （3）汽车发动机的冷却剂。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。 （4）航天服的液冷服和通风服：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。 6. 热量的计算 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 深｜研｜精｜炼 知识点01 物质的吸放热与哪些因素有关？ 1. 热传递 （1）热传递：当你赤足漫步在海滩（图10-1-1）时，能量从温度 的太阳辐射到温度 的沙子，又从沙子传导到温度更低的脚底，这是一种 现象。 （2）对热传递的理解 ①发生热传递的条件：不同物体或同一物体的不同部分之间存在 。 ②方向：由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分。 2. 热量 在物理学中，把物体在热传递过程中吸收或 能量的多少称为 。热量通常用 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 ，符号是 。 3. 比较比较不同物质的导热性 如图10-1-2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。 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 。 大量实验表明，不同物质的导热性一般 。铜、铁、铝等（金属）物质 导热，塑料、橡胶、木材等物质则 导热。（最后两空选填“容易”或“不容易”） 如图10-1-3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。 4. 不同物质吸收的热量与哪些因素有关 （1）水吸收的热量与哪些因素有关 烧水时，加热时间越长，水吸收的热量就越多，水温就越高。即质量相同时， 升高得越多，水吸收的热量就越多。烧开一壶水比烧开半壶水所需时间长，说明升高相同的温度，水的 越大，吸收的热量越多。 （2）不同物质吸收的热量与哪些因素有关 【自主活动】如图10-1-4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。加热器在相同时间放出的热量相等。 设计表格并将水和干燥砂石在加热过程中的温度与加热时间记录在表中，或者描绘两种物质的温度随加热时间变化的图像。 物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 温度变化/℃ 加热时间/min 水 干燥砂石 根据数据或图像所反映的情况讨论水和干燥砂石吸热性质的差异。 【实验现象】在上述实验中，要使质量相同的水和砂石升高相同的温度，水需要加热的时间长，说明水吸收的热量更多。同样，质量相同的水和砂石降低相同的温度，水放出的热量也比砂石多。 【实验结论】大量实验表明： 物质吸收或放出的热量与物质的 、升高或降低的 ，以及物质的 有关。 （3）用其他装置探究不同物质吸收的热量与哪些因素有关 如图所示，热源用相同规格的电加热器或酒精灯。 【例1】探究“物质的吸热能力”实验中，用相同的酒精灯分别加热质量相同的水和煤油，记录数据如下： 物质 加热时间/min 初温/℃ 末温/℃ 水 5 20 30 煤油 5 20 40 （1）实验中，用______表示物质吸收热量的多少； （2）分析数据可知，_______的吸热能力更强（选填“水”或“煤油”）； （3）由此得出结论：不同物质的吸热能力不同，比热容越大，吸热能力_______（选填“越强”或“越弱”）。 【探究归纳】探究物质吸热能力的实验中的控制变量法与转换法 1. 控制变量法：探究物质吸热能力的实验需要应用控制变量法，根据控制变量法的要求分析问题。用相同的热源对液体加热，液体在相等时间内吸收的热量相等。质量相同的不同液体升高相同的温度，吸收的热量越多，液体吸热能力越强；或者质量相同的不同物质吸收相同的热量，升高温度少的吸热能力强。 2. 转换法：物质吸收热量的多少难以直接测量，所以该实验中使用加热时间长短反映吸收热量的多少。 【即练1】小华和小红中午赤脚在海边玩耍，站在沙子上感觉比站在海水中烫。晚上他们又来到海边，仔细测试沙子和海水的温度，发现沙子比海水凉。小华认为，可能是海水和沙子吸（放）热的本领不一样。于是他们各取海水和沙子样品，用如图所示的装置进行探究。 （1）小华和小红是在探究物体吸收的热量与___________是否有关，烧杯中的海水和沙子应保持相同的___________； （2）把酒精灯放在烧杯中央的目的是为了使两烧杯在相同的时间内吸收的热量相等，从而通过记录___________来代替两杯物体吸收热量的多少。 【即练2】如图甲，小明用传感器比较不同物质的比热容：他用铁夹将温度传感器及分别盛有甲、乙两种液体的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头部分要与试管内的液体良好接触，两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连。打开红外加热器开关对盛有液体的试管进行加热，在计算机上可以得到相应的温度-时间实验图线。 （1）实验前，除让两个试管内的液体初温相同外，还必须控制它们的______相同； （2）实验时，对两种物质加热相同的时间，通过比较______来比较它们的吸热本领； （3）某次实验中，在计算机上得到的温度-时间实验图线如图乙所示。分析图像可知，______（选填“甲”或“乙”）液体的吸热本领强； 知识点02 比热容 1. 比热容 （1）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。比热容用c表示。 （2）定义式： c= Q表示物质吸收的热量，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（℃）； c表示物质的比热容，单位是 ，符号为J/(kg·℃)。 （3）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。每种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量 ，它仅与物质的种类和状态 （均选填“有关”或“无关”）。 ②比热容反映了物质的吸热能力，比热容越大，越不容易升温，也不容易降温。 ③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，在数值上也等于它的 。 （4）运用比热容解释有关现象 想一想：同一天上海的日温差比新疆库尔勒小（图10-1-5），你能用比热容的知识解释这一现象吗？ 上海是沿海地区水较多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的 ；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的 ，使得沿海地区昼夜的温差 。同样的道理，新疆库尔勒属内陆地区，其昼夜温差则较大，所以同一天上海的日温差比新疆库尔勒小。 2. 水的比热容与实际应用 常见物质中水的比热容较大。表明在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。 （1）城市道路通过洒水降温，这是因为水蒸发时要吸收热量。同时，由于水的比热容较大，路面上的水在温度升高时，会吸收大量的热量。 （2）调节地表温度。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。 （3）汽车发动机的冷却剂。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（图 10-1-6），可以更多地吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 汽车发动机常用乙二醇水溶液作冷却剂 （4）航天服的液冷服和通风服：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（图10-1-7）。 3. 热量的计算 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 【例1】我国许多城市中都建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，在盛夏时期能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是因为水的比热容较______（选填“大”或“小”）。水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），单位读作：______________，其物理意义为质量为1千克的水，温度升高1℃时_________为4.2×103焦。现有一人工湖湖水吸收一定热量，水温升高2℃，若这些热量被同等质量的砂石吸收（c砂石<c水），则砂石升高的温度将________2℃。（填“大于”、“小于”或“等于”）。 【探究归纳】理解比热容的概念 1. 比热容是物质的一种特性，其大小与物质的种类及其状态有关，而与物体的质量、升高（或降低）的温度、吸收（或放出）的热量均无关。 2. 水比热容大的几种应用： （1）“冷却”、“取暖”均利用水的比热容大的特点; （2）“调节气温”：根据公式c＝Q/mΔt可知，相同质量的水和沙石（或泥土）相比，吸收相同的热量，水升高的温度低，所以沿海或江河区域的昼夜温差小。 3. 图像法在比热容问题中的应用 一般情况下横轴表示加热时间，纵轴表示温度。解答方法有两种: （1）选取相同的加热时间，比较温度的变化，在相同的加热时间内，温度变化小的比热容大； （2）选取相同的温度变化，比较所用的加热时间,温度变化相同时，加热时间长的比热容大。 【即练1】图是根据某沿海城市和某内陆城市一年内气温随月份变化的图线。下列说法正确的是（　　） A．虚线是内陆城市的气温图线，因为砂石的比热容较小 B．虚线是内陆城市的气温图线，因为砂石的比热容较大 C．虚线是沿海城市的气温图线，因为水的比热容较小 D．虚线是沿海城市的气温图线，因为水的比热容较大 【即练2】由热量计算公式得到，那么物质的比热容（    ） A．跟物体吸收的热量成正比 B．跟物体质量成反比 C．跟物体的温度变化成反比 D．跟以上三项都无关 1．如图所示，盛夏时节，烈日暴晒下的海水和沙子的温度都会升高。当你赤足漫步在沙滩时，一定会感觉到沙子与海水的温度不同。同样的日照条件下，一定质量的沙子和海水温度不一样的原因是（      ） A．沙子的比热容比海水的比热容小，温度升高的多 B．沙子的比热容比海水的比热容小，温度升高的少 C．沙子的密度比海水的大 D．沙子的颜色比海水的淡 2．汽车发动机用水作冷却剂是因为（　　） A．水的无毒无害 B．水没有腐蚀作用 C．取水方便 D．水的比热容大 3．如图为白天海陆风形成的示意图。海陆风形成的原因是：与海洋相比，陆地的土地（　　） 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 4．两个质量不同的金属块，放出相同热量时降低的温度相同，那么（　　） A．质量大的金属块的比热容小 B．质量大的金属比热容大 C．两金属的比热容相同 D．两金属的比热容大小无法确定 5．根据表中提供的一些物质的比热容[J/（kg•℃）]，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 0.84×103 沙石 0.92×103 铜 0.39×103 A．不同物质的比热容不可能相同 B．在阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢 C．沿海地区比内陆地区昼夜温差小 D．质量相等的铝块和铜块降低相同的温度，铜块放出的热量多 6．水的比热容为______（填单位符号），它表示的物理意义是______。一杯热水变凉了，它的比热容将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 7. 上海属于沿海城市。在受太阳照射的条件相同时，沿海地区的昼夜温差比内陆地_______，这是因为水的比热容_______的原因（前两空均选填“大”或“小”）。如图的两座城市中，城是_______上海（选填“甲”或“乙”）。 【不定项】下列事实中同样是利用水的上述特性的是________（选填序号）。 A. 在城市里修建人工湖，美化了环境，还能调节周围的气候； B. 水能载舟亦能覆舟； C. 在较大的河流上建水电站，用水发电； D. 汽车发动机中的冷却剂采用水或水溶液。 8. “早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”，是一句描述新疆地区气候特征的谚语。如图所示，同一天，新疆库尔勒的温度差比上海________（选填“大”或“小”），这是由于新疆地表多为砂石和干泥土________较小（选填“热量”或“比热容”或“热值”），导致白天阳光直射时快速升温，夜间散热时，迅速降温。现有质量和初温都相同的水和砂石，若使它们升高相同的温度，则________吸收的热量较多；若使它们放出相同的热量，则________的温度降低较多。（后面两空均选填“水”或“砂石”） 9. 已知甲、乙两种物质，当它们吸收相同的热量后，甲升高的温度比乙的高。对于它们的质量和比热容的大小关系，可能的情况有m甲＜m乙、c甲＜c乙，还有 ________； _______（写出至少2种情况）。 10. 把质量和初温度都相同的实心铁球、铝球和铜球同时投入正在加热的水中，经过一段时间后，三球的温度变化______（选填“相同”或“不相同”），其中吸收热量最多是______球，这是因为该金属球的比热容最______（已知c铝＞c铁＞c铜）。 11. 在探究“形成热岛效应的原因：比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图所示。 加热时间/min 0 1 2 3 4 甲的温度/℃ 30 34 38 42 46 乙的温度/℃ 22 27 32 37 42 （1）实验中应量取______相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用相同的电加热器加热； （2）当它们吸收相同热量时，通过比较______来判断吸热能力的强弱；分析实验数据可知液体______（A．甲  B．乙）的吸热能力强。 12. 某学习小组探究沙子和水吸热升温现象。 （1）学习小组设计了如图甲所示装置探究沙子和水的吸热升温现象。在完全相同的两箱子中装入初温和_____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相同时间，是为了保证在相同时间内_____。 （2）在图甲中除了所给的实验器材外，还需要的测量工具有电子天平和_____。 （3）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，据图可知，水和沙子相比_____（选填“A．沙子”“B．水”）的比热容较大，这是因为_____。 （4）（不定项选择）下列事例中属于应用水的这种特性的是_____。 A．给教室洒水，感觉凉 B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸 C．用水冷却汽车的发动机 D．冰熔化成水需要吸收热量 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $