13.1 热量 比热容 教学设计 2026-2027学年物理人教版（2024）九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦“热量 比热容”核心知识点，通过夏季沙滩与海水温度差异的生活情境导入，引发学生思考，连接已学的温度、质量、热量知识，搭建从生活现象到抽象概念的学习支架。 以实验探究为特色，通过控制变量法和转换法比较水与食用油吸热情况，培养科学探究能力。用比值定义法建立比热容概念，结合暖气用水、汽车冷却等实例解释应用，深化物理观念与科学思维，助力学生理解抽象概念，提升教师教学效率。

一、教学基本信息 项目 内容 课题 初中物理人教版（2024）九年级全一册 第十三章第一节 热量 比热容 课时 1 课时（45 分钟） 授课年级 九年级 课型 新授课 授课教师 授课时间 二、学情分析及教学分析 在学习本节内容前，学生已对温度、质量、热量有一定认识，但这种认识相对孤立和片面，尚未深入理解三者之间的内在联系。对于初中学生而言，比热容概念较为抽象，需要通过观察实验和探究活动，引导学生从形象思维逐步过渡到抽象思维。目前学生已具备基本的实验探究能力，能运用控制变量法、转换法、比值定义法等科学方法，因此教学中应注重引导学生经历制定探究计划、设计实验的过程，通过交流讨论培养合作意识，并结合学生对实验探究的兴趣，鼓励他们克服困难，开展合理的交流与评估，最终得出科学结论。 教学中需充分激发学生的求知欲，结合实验环节发挥其善于观察、勤于思考、乐于动手的特点，进一步提升逻辑思维能力。 本节要求通过实验探究认识物质温度变化时吸收或放出热量的能力，即比热容。由于吸热、放热现象与生活联系紧密，教材以生活中的常见问题导入，自然引发学生思考，体现了“从生活走向物理”的教学理念。 比热容是反映物质特性的物理量。教材先从生活常识入手，说明物质温度变化时吸收（或放出）的热量与质量、温度变化量相关，为比热容概念的引出做好铺垫；随后通过演示实验引导学生观察、对比和分析，抽象出比热容的定义，并进一步说明其单位；最后呈现常见物质的比热容表，结合实际现象展开讨论。从分析物理事实到抽象概念、再到理解概念内涵，对学生的思维能力要求较高。实验探究是正确认识比热容的关键，做好实验及实验数据分析尤为重要。 比热容是在温度、热量基础上引出的重要物理量，其单位由三个物理量的单位复合而成，应用时易给学生造成困难，因此概念教学难度较大。本节内容包括“比热容”和“热量的计算”两部分，其中比热容的概念、应用及热量计算是教学重点，而比热容概念的建立则是教学难点。 三、教学目标 1.了解热量的概念，知道热量的单位。 2.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。 3.通过实验，体会控制变量法的应用，了解转换法思想的应用。 4.会用比热容解释生活中与比热容有关的一些现象，感受物理知识与生活的密切联系。 5.会用比热容进行简单的吸热、放热计算。 四、教学重难点 重点 对比热容概念的理解。 热量的计算。 难点 比热容概念的建立。 五、教学准备 教师准备：制作多媒体课件，准备烧杯两个、两支温度计（数字温度计）、食用油、水、电加热器、托盘天平、细线、秒表（电子计时器）、滴管等。 学生准备：预习本节课的内容。 预习清单 1.物质吸收热量的多少与物质的________、__________以及____________有关。 2.比热容：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的__________与它的__________和升高的__________乘积之比，叫作这种物质的比热容，用符号__________表示。 3.比热容单位：____________________，符号：__________。 4.比热容和____________________以及__________有关。 5.c水= __________J/(kg·℃)；物理意义：__________________________________________。 6.热量计算公式：Q吸=__________；Q放=__________；Q =__________。 答案 1.质量；温度变化；物质种类 2.热量；质量；温度；c 3.焦每千克摄氏度；J/(kg·℃) 4.物质种类；状态 5.4.2×103；1kg水温度升高或降低1℃吸收或放出的热量是4.2×103J 6.；； 六、教学过程 课程导入 【思考问题】 在学习物态变化时，我们经常说物体吸热或放热。例如在烧水的时候，水会吸热。我们怎样才能知道水吸收的热的多少呢? 【拓展情景】 烈日炎炎的夏季，白天沙滩上的沙子热得烫脚，海水却十分凉爽；傍晚太阳西沉，沙子很快变凉，海水却依旧温暖。 思考交流： （1）同样的日照条件下，为什么沙子和海水的温度会有差异？ （2）你能用科学规律解释其中的原因吗？ 这节课我们将学习新课——《13.1 热量 比热容》。 设计意图：通过生活情境中的对比冲突设置问题，引发学生思考，激发学生的好奇心，从而引出课题。 新课讲解 一、热量 【情境导入的思考】试着分析一下烧水中的热传递现象 火焰放热→水升温。即水的温度升高，热从火焰传给了锅和水。 温度不同的物体相互接触时发生热传递，低温物体吸热，高温物体放热。 【引出概念】热量 加热水的过程就是热传递的过程。 定义：在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量（heat），用符号Q表示。 单位：热量的单位是焦耳（J），热量的单位与内能的单位相同。 注意：热量是衡量能量转移多少的物理量，属于过程量。 【思考问题】 （1）烧开水时，烧开一壶水与烧开半壶水相比，哪个需要的热量更多？ （2）将一壶水加热至60℃和加热至100℃，哪个过程中水吸收的热量更多？ （3）烧水时，水吸收热量的多少可能与哪些因素有关？具体有怎样的关系？ 【交流讨论】 （1）烧开一壶水比烧开半壶水吸收的热量更多。 （2）将一壶水加热至100℃时，水吸收的热量更多。 （3）结合常见现象可知，水吸收热量的多少可能与水的质量、水升高的温度有关；水的质量越大、温度升高得越多，吸收的热量就越多。 【实验探究：比较不同物质的吸热情况】 【思考问题】 不同物质（如水和食用油）在质量相等、升高温度相同时，吸收的热量是否相同？如何比较不同物质的吸热能力？请同学们利用桌上的实验器材，通过讨论与合作设计实验方案。 （设计意图：提出问题引导学生猜想与讨论，鼓励多种设计思路，培养发散思维。） 【设计实验】 方案1：选取质量相同的不同物质，让它们吸收相同热量，比较升高的温度——温度升高较少的物质，吸热本领更强。 方案2：选取质量相同的不同物质，使它们升高相同温度，比较吸收热量的多少——吸收热量较多的物质，吸热本领更强。 在学生完成计划与实验设计的基础上，教师适当补充意见，参考图示引导学生自主完成实验操作。 【思考问题】 （1）如何判断哪种物质吸收的热量更多？ （2）实验中需要记录哪些数据？ （3）实验采用了什么研究方法？ （4）怎样确保相同时间内物质吸收的热量相同？ （5）如何获取质量相同的水和食用油？ （6）如何测量它们的温度？ （7）完成本次探究需要哪些实验器材？ 【引导学生完成下列讨论】 （1）实验物质的选取：应选择质量、初始温度均相同的不同物质。 （2）选择相同热源、保证相同加热时间的目的：使两种物质吸收的热量相同。 （3）用规格相同的电加热器加热的优势：与酒精灯相比，电加热器更易控制相同时间内提供的热量一致；且热量在物质内部传递，损失更少。 （4）测量工具的使用：用温度计测量水和食用油的初温t0与末温t末；用秒表记录加热时间t。 【实验方法】本实验采用控制变量法与转换法进行探究。 （1）控制变量法：探究物质吸收的热量与质量、升高温度、物质种类的关系时，需控制其中两个量不变，每次实验仅改变一个量。 （2）转换法：由于热量无法直接测量，因此通过加热时间的长短来间接比较物质吸收热量的多少。 说明：对质量相同的物质同时加热时，可认为相同时间内水和食用油吸收的热量相等。 【实验器材】烧杯、电加热器、天平、电子计时器、数字温度计、电源。 【实验过程】 （1）取质量均为200g的水和食用油。 （2）按图示安装实验器材，观察并记录水和食用油加热前的初始温度。 （3）接通电源，同时对烧杯中的水和食用油加热3~5分钟（具体时长根据实际情况调整）。 （4）停止加热后，立即读取两支温度计的示数，记录水和食用油的最终温度。 （5）分别计算加热过程中水和食用油升高的温度。 （6）对实验数据进行整理分析。 升高的温度/℃ 加热时间/min 食用油 水 【分析与论证】 （1）质量相等的水和食用油吸收相同热量（加热时间相同）时，升高的温度不同，其中食用油升高的温度比水高。由此推理：若使质量相等的水和食用油升高相同温度，二者吸收的热量不同，水吸收的热量更多，说明水和食用油的吸热本领存在差异。 （2）进一步分析可知：对质量相同的水和食用油加热，若要使它们升高相同温度，水的加热时间更长，这表明相同质量的水和食用油升高相同温度时，水吸收的热量更多。 （3）换用其他物质重复实验后发现：当物质质量相同、升高温度相同时，所需加热时间不同，说明不同物质吸收的热量存在差异。 综上可得出结论：质量相等的不同物质，升高相同温度时吸收的热量不相等；吸收相同热量时，升高的温度也不同。实验表明，不同种类的物质吸热本领不同。 设计意图：通过实验探究，引导学生对实验数据进行科学分析与归纳，自主得出结论，培养学生获取信息及分析论证的能力。 二、比热容 【思考交流】通过前面的实验我们知道：不同物质吸热的能力不同。那么应该怎样表示不同物质这种性质上的差别呢？ 大量实验表明：不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。物质的这种性质，用物理量比热容来表示。 【物理概念】比热容 （1）定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量（Q）与它的质量（m）和升高的温度（∆t）乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号c表示。 （2）单位：焦每千克摄氏度，符号J/(kg·℃)。 （3）公式： 其中Q表示吸收（或放出）的热量，单位：J m表示物体的质量，单位：kg 表示物体升高（或降低）的温度，单位：℃。 （4）物理意义：1 kg的某种物质，温度降低1℃所放出的热量与温度升高1℃所吸收的热量相等，其数值均等于该物质的比热容。 如水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)，物理意义是：质量为1 kg的水，温度升高（或降低）1℃时，吸收（或放出）的热量为4.2×10³ J。 （5）比热容反映了不同物质吸、放热的本领，是物质的特性之一，比热容大的物质吸、放热本领强，比热容小的物质吸、放热本领弱。 （6）比热容还反映了物质温度改变的难易程度。质量相同的不同物质，当吸收或放出相同的热量时，比热容大的物质温度变化较小，比热容小的物质温度变化较大，即比热容越大，温度越不易。 一些物质的比热容 【提问】从上表中你可发现什么规律? ①不同物质的比热容一般不同，也有些物质是相同的；同种物质的比热容可能不同。 液体比热容通常大于固体比热容，水银例外。 ②同种物质在不同状态时，比热容不同。 ③水的比热容最大，约是沙子的4.5倍。c水=4.2×103 J/(kg·℃) 【应用】利用比热容的知识解释一些现象 【提问】（1）不考虑经济成本，谈一谈暖气用水好，还是用油好？ 【分析】因为水的比热容比油的大，在质量一定时，降低相同温度，水放出的热量多，所以用热水取暖效果好。 【提问】（2）汽车发动机为什么用水来冷却? 有什么好处? 【分析】因为水的比热容大，在质量一定的条件下，升高相同温度时，水吸收热量多，用水作冷却剂效果好。 【提问】（3）为什么沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小？ 【分析】因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热容比沙子大，所以海水升温比沙子慢；因此白天海水温度低，沙子温度高。 晚上没有光照时，海水和沙子放出相同热量时，海水降低的温度比沙子的小。所以海水温度高，沙子温度低。 【提问】（4）火焰山表面温度最高曾达到八十多摄氏度。但一到晚上气温一下子就降到二十多摄氏度。 【分析】砂石的比热容比较小，在吸收（或放出）相同的热量时，升高（或降低）的温度比其他物质的要大。 【提问】（5）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？ 【交流】①种草种树。绿地能吸收太阳辐射，园林植物，通过蒸腾作用，不断地从环境中吸收热量，降低环境空气的温度。 ②修建人工湖，利用水的吸热本领强，来调节气温。 三、热量的计算 【思考问题】如何计算物质吸收或放出的热量呢? 根据比热容公式： （1）当物体温度升高时，吸收的热量为： （2）当物体温度降低时，放出的热量为： （其中t0表示物体的初温，t表示物体的末温） （3）公式变量 （求质量） （求温度变化） 【例题】沙子的比热容约为0.92×10³J/(kg·℃)，其物理意义是：质量为1kg的沙子温度升高1℃时，吸收的热量约为0.92×10³J。现有质量为2kg、温度为20℃的沙子，若将其加热至30℃，沙子吸收的热量约为多少？若用这些热量给质量为2kg、温度为20℃的水加热，水的温度大约会上升到多少摄氏度？ 解：沙子吸收的热量： ＝0.92×10³J/(kg·℃)×2 kg×(30 ℃－20℃) ＝1.84×10⁴J 水吸收的热量与沙子吸收的热量相等，即。根据吸热公式，可得水的末温： 总结归纳 板书设计 一、热量：热传递过程中，传递的热的多少叫作热量，单位是焦耳 二、比热容 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，叫作这种物质的比热容 2.公式： 3.单位：J/(kg·℃) 三、热量的计算 公式： 课堂练习 1.“绿水青山就是金山银山。”为了改善城市环境，我国许多城市大力开发湿地公园，修建人工湖来调节气温，这主要是利用水的(      ) A.凝固点较高 B.沸点较高 C.比热容较大 D.热值较高 答案：C 解析：人工湖里水比较多，因为水的比热容大，故人工湖周围的温度上升较慢，所以人工湖可以调节气温。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 2.“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，常用于营差计量中。“卡”是这样规定的：1卡等于在1个标准大气压下，1g水温度升高1℃吸收的热量。若一个中学生某次跳绳时身体消耗的能量约63J，相当于消耗____________________卡。 答案：15 解析：1卡的热量 消耗的能量约63J，相当于 =15卡 3.如图甲所示，在“比较不同物质吸热能力”的实验中，小明将质量和初温均相同的水和沙子分别装入两个相同的容器中，用同一盏红外灯从正上方同时照射，并不断轻轻搅拌。 (1)用同一盏红外灯同时照射，是为了确保在相同时间内，水和沙子________________相等； (2)将测量的数据在图乙的坐标系中画出温度和时间的图像，根据图像可知，沙子的比热容是________________。[水的比热容是] 答案：(1)吸收的热量 (2) 解析：(1)本实验中，使用同一盏红外灯同时照射水和沙子，目的是保证相同时间内，水和沙子吸收的热量相等，这是实验中控制变量的要求。 (2)根据图乙可知：质量相同的水和沙子，加热相同时间（吸收热量Q相同），初温均为；沙子升高温度 水升高温度 根据吸热公式，吸收热量Q、质量m都相等，因此得沙子的比热容 七、教学反思（课后及时记录，持续优化教案，提升教学质量） 课堂效果 学生反馈 改进方向 教学特色 1.比热容概念的教学既是本节重点，也是难点。教学中通过实验探究，引导学生理解“质量相等的不同物质，在升高相同温度时吸收的热量不同”。学生的亲身体验和感性认识，为比热容概念的建立奠定了基础。在此基础上，通过对比分析，运用比值定义法抽象出比热容的定义，并引导学生用比热容知识解释生活与自然现象，进一步深化理解。 2.教学中渗透控制变量法、转换法、比值定义法等物理研究方法，授人以渔，为学生的终身学习奠定基础。 3.物理概念或规律常借助数学公式表达，但不能单纯从数学角度理解，需结合物理意义。例如，比热容的表达式不能仅从数学层面解读：若从公式形式看，当热量Q为零时，比热容c也会为零，但实际上比热容是物质的固有特性，与吸放热过程无关。需注意明确该公式是比热容的计算式，而非决定式。 4.学生在进行“比较不同物质吸热的情况”实验时，容易出现操作失误。例如：电加热器应同时通电；加热食用油时，温度计不能手持（易碰壁），需用细线系好并固定在铁架台上。 学科网（北京）股份有限公司 $