10.3 比热容 教学设计 2026-2027学年物理北师大版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦比热容概念、单位、热量计算及应用，以海滩沙子与海水温差现象导入，通过烧水实例梳理影响热量的因素，衔接实验探究不同物质吸热情况，构建“生活现象→实验探究→概念建立→生活应用”的学习支架。 此资料亮点在于实验探究环节完整，运用控制变量法和转换法比较水与食用油吸热，培养科学探究能力，结合比热容表分析水的特性并解释沿海温差、海陆风等现象，发展科学思维，例题与变式训练强化热量计算，助力学生形成物理观念，为教师提供结构化教学流程与实用教学策略。

10.3 比热容 课题 10.3 比热容 课型 新授课 课时 1课时（45分钟） 教材版本 北师大版九年级全一册 授课对象 九年级学生 授课时间 年 月 日 教学方法 实验探究法、讲授法、讨论法、情境教学法 教学用具 水、食用油、玻璃杯、温度计、相同规格电加热器、计时器、多媒体课件 一、核心素养目标 1. 物理观念 (1) 理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性，不同物质的比热容一般不同。 (2) 知道比热容的单位是J/(kg·℃)，理解其物理意义——比热容在数值上等于1kg某种物质温度升高1℃所吸收的热量。 (3) 掌握热量计算公式Q吸=cm(t-t₀)和Q放=cm(t₀-t)，能进行简单的吸热、放热计算。 (4) 认识物质的导热性，知道不同物质的导热性不同，金属的导热性一般比非金属好。 2. 科学思维 (1) 能运用控制变量法设计"比较不同物质吸热情况"的实验，体会转换法的应用——通过比较加热时间来间接比较吸收的热量。 (2) 能用比热容知识解释生活现象（如沿海温差小、沙漠温差大、海陆风等），培养物理建模和推理能力。 (3) 能从比热容表中分析数据，归纳出水比热容最大的特点及其应用价值。 3. 科学探究 (1) 经历"比较不同物质吸热情况"的完整实验探究过程：提出问题→设计实验→进行实验→分析数据→得出结论。 (2) 学会使用温度计、计时器等器材进行定量测量，记录和处理实验数据。 (3) 通过绘制"吸热时间—升温"关系图，分析图像获取信息，培养图像分析能力。 4. 科学态度与责任 (1) 通过海滩沙子烫脚而海水凉爽的生活情境，感受物理与生活的紧密联系，激发学习兴趣。 (2) 在实验探究中培养实事求是的科学态度，尊重实验数据，不编造结果。 (3) 通过了解比热容在调节气温、冷却取暖中的应用，体会物理知识对人类社会的重要价值。 二、教学重点与难点 教学重点：1. 比热容的概念、单位及物理意义；2. 热量计算公式Q=cmΔt的应用；3. 比较不同物质吸热情况的实验探究。 教学难点：1. 理解比热容是物质的一种特性（与质量、温度变化无关）；2. 运用控制变量法和转换法设计实验；3. 用比热容解释生活中的热现象。 难点突破策略：通过生活情境引入（海滩沙子vs海水），让学生先有感性认识；再通过实验探究，用数据说话；最后回归生活，用比热容解释现象，形成"生活→物理→生活"的闭环。 三、教学过程 环节一：情境导入（5分钟） 【教师活动】同学们，炎热的夏天，我们在海滩上玩耍时会发现一个有趣的现象——同样的烈日照射，脚踩在沙子上热得烫脚，但踩到海水里却非常凉爽。这是为什么呢？同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样？ 图1：夏日海滩——沙子烫脚，海水凉爽 图2：海滩沙子与海水温差明显 【学生活动】观看图片，回忆生活经验，思考讨论：为什么同样的日照条件下沙子和海水温度不同？ 【过渡语】同学们的猜想很好！这背后隐藏着一个重要的物理概念——比热容。今天我们就来探究不同物质的吸热能力，学习比热容的相关知识。 环节二：新知探究（20分钟） 知识点一：影响物体吸收或放出热量多少的因素（5分钟） 【教师活动】同学们，生活中我们烧水时，烧开一壶水和烧开半壶水，哪个需要的时间更长？把一壶水烧成温水和烧成开水，哪个需要的能量更多？ 图3：烧水——影响热量大小的因素 【讲授】对于同种物质来说，吸收的热量与质量和温度变化量都有关。 · 质量越大，升高温度越高，吸收的热量就越多。 【提出问题】那么，对于不同物质，质量相等、升高相同的温度，吸收的热量相同吗？ 【过渡语】让我们通过实验来探究这个问题！ 实验探究：比较不同物质的吸热情况（8分钟） 【提出问题】不同物质吸热的情况是怎样的？ 【实验器材】水、食用油、玻璃杯、温度计、相同规格的电加热器、计时器。 图4：实验器材 图5：电加热器加热装置 【实验方法】控制变量法 + 转换法 实验方法解读 1. 控制变量法：控制水和食用油的质量相同（各100g），升高相同的温度（都从19℃升到50℃），比较加热时间。 2. 转换法：用相同的电加热器加热，每秒放出的热量一定，通过比较加热时间的长短来间接比较吸收热量的多少。加热时间越长，说明吸收的热量越多。 【实验设计】利用相同的电加热器加热质量相等的水和食用油，使它们升高相同的温度。电加热器每秒放出的热量是一定的，当它浸没在液体中时，可以认为液体每秒吸收的热量相同。比较水和食用油，哪个吸收的热量多？ 水加热实验 食用油加热实验 【实验记录】将实验数据记录在下表中： 物质 质量m/g 初温t₀/℃ 末温t/℃ 升高温度Δt/℃ 加热时间t/min 水 100 19 50 31 1min34s 食用油 100 19 50 31 1min5.6s 【实验结论】质量相等的水和食用油，升高的温度相同时，水吸收的热量比食用油多（水加热1min34s > 食用油1min5.6s）。说明水的吸热能力强。 不同物质在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量不同，即不同物质的吸热能力不同。 【思考】怎样表示物质的这种吸热能力不同的特性呢？这就需要引入一个新的物理量——比热容。 知识点二：比热容（5分钟） 【教师活动】为了描述不同物质吸热能力不同的特性，物理学中引入了"比热容"这个物理量。 【定义】一定质量的某种物质，温度升高（或降低）的过程中所吸收（或放出）的热量，与物质的质量和温度变化量乘积的比，叫做这种物质的比热容。 比热容的要点 1. 符号：c 2. 单位：焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃) 3. 物理意义：表示不同物质吸收或放出热量的能力。比热容越大，越不容易升温或降温。 4. 比热容是物质的一种特性，不同的物质比热容一般不同。 【教师活动】请看常温常压下常见物质的比热容表： 物质 比热容/[10³J/(kg·℃)] 物质 比热容/[10³J/(kg·℃)] 水 4.2 玻璃 0.84 酒精 2.4 干泥土 0.84 冰 2.1 钢铁 0.46 煤油 2.1 铜 0.39 砂石 0.92 水银 0.14 铝 0.88 铅 0.13 【关键发现】常见物质中，水的比热容最大，为4.2×10³J/(kg·℃)。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。 【教师活动】利用比热容知识，我们可以解释很多生活现象。 水的比热容大——调节气温 沿海温差小，沙漠温差大 比热容的应用 1. 调节气温：水的比热容大，一定质量的水吸收（或放出）热量时，温度变化小。白天海水升温慢，晚上降温慢，所以沿海地区温差小。沙漠地区沙子比热容小，温差大。 2. 冷却或取暖：水的吸热、放热本领强，常用作冷却剂（汽车水箱）或取暖介质（暖气）。 拓展：海陆风和陆海风 白天，在炎热的日光下，暖空气从陆地上升起，海洋上来的冷空气进行补充，形成了吹向海岸的海陆风。 白天——海陆风 夜晚，比热容小的沙石温度降得更快，导致陆地上方的气温低于海水上方的气温。海水上方温度较高的热空气上升，陆地沙石上方温度较低的冷空气流动到海水上方进行补充，形成由陆地吹向海洋的陆海风。 夜晚——陆海风 知识点三：热量的计算（5分钟） 【教师活动】比热容在数值上等于1kg的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。那么，如果质量更大、温度变化更大，吸收的热量怎么计算呢？ 【推理过程】 · 1kg水温度升高1℃吸收的热量 → 4.2×10³J · 2kg水温度升高1℃吸收的热量 → 8.4×10³J · 2kg水温度升高50℃吸收的热量 → 4.2×10⁵J 【结论】物体吸收的热量与质量成正比，与升高的温度成正比，与物质的比热容成正比。 【热量计算公式】 物体吸收热量： 物体放出热量： 公式说明 Q吸：物质吸收的热量；Q放：物质放出的热量； c：物质的比热容；m：物体的质量； t₀：物体的初温；t：物体的末温； Δt：变化的温度，Δt=t-t₀（吸热）或Δt=t₀-t（放热） 知识点四：导热性（2分钟） 【教师活动】同学们，我们来做个小活动。将一双木筷和一把金属汤匙一起浸在热水中，数秒后，用手摸一下筷子和汤匙，感觉有什么不同？为什么？ 金属汤匙比木筷更烫 【学生活动】动手实验，感受汤匙比筷子更烫，讨论原因。 【结论】汤匙比筷子烫，可见金属比木材更容易导热。 【讲授】物质传到热量的性能称为导热性。导热性是物质的一种属性，不同物质具有不同的导热性。 · 金属的导热性一般比非金属的导热性好 · 纯金属的导热性通常优于合金材料 · 导热性好的材料用于吸热/放热器件（如暖气片用金属） · 导热性差的材料用于保温（如泡沫塑料） ⚠️ 易错提示 1. 比热容是物质的一种特性，不随质量、温度变化而改变。一杯水用去一半，比热容不变。 2. 比热容大的物质，升温慢降温也慢；比热容小的物质，升温快降温也快。 3. 计算时注意Δt的方向：吸热Δt=t-t₀，放热Δt=t₀-t，Δt始终为正值。 4. 导热性与比热容是两个不同的物理性质，不要混淆。 环节三：例题精讲（12分钟） 例题：沙子加热与水加热的比较 【题目】沙子的比热容约为0.92×10³J/(kg·℃)，这表示质量是1kg的沙子温度升高1℃时吸收的热量约为0.92×10³J。把质量是2kg、温度为20℃的沙子加热到30℃，沙子吸收的热量约为多少？利用这些热量给质量是2kg、温度为20℃的水加热，水的温度会上升到大约多少摄氏度？ 【思路分析】第一步：用Q=cmΔt计算沙子吸收的热量；第二步：沙子放出的热量等于水吸收的热量（Q吸=Q放），再由Q=cmΔt求出水升高的温度Δt，最后t=t₀+Δt求末温。 【解题过程】 第一步：求沙子吸收的热量 已知：c沙=0.92×10³J/(kg·℃)，m沙=2kg，t₀=20℃，t=30℃，Δt=30℃-20℃=10℃ 第二步：求水上升的温度 由题意，沙子放出的热量全部被水吸收，即Q吸水=Q放沙=1.84×10⁴J 已知：c水=4.2×10³J/(kg·℃)，m水=2kg，t₀=20℃ 水的末温： 【答案】沙子吸收的热量约为1.84×10⁴J；水的温度约上升到22.2℃。 ⚠️ 易错提醒 此题中同样的热量加热沙子和水，沙子升温10℃而水只升温2.2℃，正是因为水的比热容远大于沙子。这再次验证了比热容越大，越不容易升温。 变式训练 把质量是1kg、温度为20℃的铁块加热到100℃，铁块吸收了多少热量？[c铁=0.46×10³J/(kg·℃)] （请同学们自行计算，答案：Q=0.46×10³×1×(100-20)=3.68×10⁴J） 环节四：课堂练习（5分钟） 练习1 下列说法正确的是（ ） A. 一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一 B. 吸收热量多的物质，比热容一定大 C. 高温物体放出的热量一定多 D. 质量相等的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度 练习2 两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示，则（ ） 甲乙液体温度—加热时间关系图 A. 甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B. 如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同 C. 加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D. 加热相同的时间，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度 练习3 使20g冰的温度从-10℃升高到0℃，但未熔化成水，需要吸收多少热量？如果这些热量是由温度从5℃降低到0℃的水供给的，需要多少克5℃的水？[冰的比热容2.1×10³J/(kg·℃)] 环节五：课堂小结（3分钟） 物理概念 要点归纳 影响热量的因素 物质种类、质量、温度变化量 比热容 定义：Q与m·Δt的比；符号c；单位J/(kg·℃)；物质的一种特性 热量计算 Q吸=cm(t-t₀)；Q放=cm(t₀-t) 比热容的应用 调节气温、冷却取暖、海陆风等 导热性 物质传导热量的性能，金属>非金属 四、板书设计 左侧：比热容定义、公式Q=cmΔt 中间：实验数据表、例题解题过程 右侧：比热容应用（海陆风、调节气温） 五、教学反思 1. 实验探究环节应确保每组学生都有动手操作的机会，关注数据记录的准确性。 2. 比热容概念较为抽象，部分学生可能难以理解"物质的一种特性"这一要点，需通过对比实验和生活实例反复强化。 3. 热量计算是重点也是难点，学生容易混淆Δt的方向，需要在练习中反复强调。 4. 课堂时间较紧，导热性部分可作为拓展内容，视课堂进度灵活安排。 学科网（北京）股份有限公司 $