10.1 热量 比热容 (教学课件) 物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

该初中物理课件聚焦热量、比热容及热量计算核心知识点，以盛夏海滩沙子与海水温度差异的生活现象导入，通过提问引导学生思考物质吸放热能力，结合热传递实例建立热量概念，再用控制变量法实验探究比热容，形成从现象到概念到规律的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过水和砂石吸热对比实验培养学生实验设计与数据分析能力，结合比热容公式推导和典例分析强化科学思维中的科学推理，联系沿海温差、汽车冷却剂等实例深化物理观念中的能量观念。小结系统梳理知识，帮助学生构建体系，教师使用可提升教学效率，激发学生学习兴趣。

物理九年级上册 •沪科版（五•四学制） 第10章 内能 第1节 热量 比热容 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道热传递现象，了解热传递的条件；了解热量的概念、表示、单位； 比较不同物质的导热性，掌握物质的比热容的定义、公式及有关计算； 02 科学思维 通过实验用控制变量法探究物质吸热能力，运用类比理解比热容，能根据公式推理吸放热与各物理量关系；通过热量的计算培养学生的逻辑思维能力。 03 科学探究 探究物质的吸放热与哪些因素有关，分析数据得出结论，能识别并改进实验误差。 04 科学态度与责任 感受物理与生活联系，关注能源利用中水的比热容大的作用及其应用；实验中保持严谨态度。 教学重难点 教学难点 教学重点 热传递的特点；热量是在热传递过程中吸收或放出能量的多少； 比热容概念；水的比热容较大及其应用；理解Q=cm△t计算热量，通过实验探究物质吸热能力。 理解比热容是物质特性，区分热量、温度、比热容的概念，运用知识解释复杂生活现象（如沿海温差小）。 课堂引入 如下图所示盛夏时节，烈日暴晒下的海水和沙子的温度都会升高。当你赤足漫步在海滩时，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？ 同样的太阳照射下，为什么沙子和水的温度不同？ 这与物质的吸（放）热能力有关。 热量 比热容 知识点一 热量 探索新知 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，这些都是热传递现象。 一、热量（用Q表示） 水壶烧水 暖手宝捂手 阳光照射大地 热传递中，能量如何‘流动’？这种转移的能量如何衡量？ 上列情景中说明热传递的方式有三种即辐射、对流、传导。 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（heat），用字母Q表示。 探索新知 2.热量的国际单位：焦耳，简称焦，符号是J。 一、热量（用Q表示） 3.热量是过程量，实质是能量转移。即物质从一种能量状态到另一能量状态过程中转移的那一部分能量，所以热量只能说“吸收”或“放出”，不能说“含有”或“具有”。 4.热量与温度的关系：吸收热量温度不一定升高，如晶体（冰）熔化过程，吸热但温度不变；放出热量温度不一定降低，如水凝固过程，放热但温度不变。 问题1：热传递的方式有哪几种？请分别指出下列情景中相应过程中热传递的方式。 暖手 （热）传导 煮开水 （热）对流 晒太阳 （热）辐射 敲黑板：热传递是高温物体（物体的高温部分）自发的将能量传递给低温物体（或同一物体的低温部分）。 发生热传递的条件：物体间存在温度差。 在热传递的过程中，温度高的物体放出能量；温度低的物体则吸收这些能量。 探索新知 思考：夏日的海滩炽热滚烫，为什么穿着拖鞋踩在炽热沙子上却感觉不到烫脚呢？ 探索新知 观看实验：不同材料物质的导热性。 自主活动：如图 10-1-2 所示，将粗细、长度均相同的木棒和铜棒安装在金属支架O处，然后在这两根棒上与O距离相同的位置处分别用凡士林粘上一根牙签。用酒精灯加热金属支架A端，观察哪根牙签先落下。 探索新知 探索新知 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、铝等物质容易导热，塑料、橡胶、木材等物质则不容易导热。 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。 图10-1-3　烧水壶 知识点二 物质的吸放热与哪些因素有关 探索新知 联系生活常识：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。 相同的日照时间，海水升温少，沙子升温多，这是什么原因呢？ 探索新知 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。 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。 图10-1-4 实验装置 自主活动 控制变量法 1. 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。 2. 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。 加热时间/min 0 1 2 3 4 温度/℃ 沙子 20 22 24 26 28 水 20 21 22 23 24 实验数据（表格） 探索新知 温度/℃ 0 2 4 6 时间/min 沙子 水 数据分析—描绘图像 探索新知 在上述实验中，要使相同质量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。 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。 实验结论 探索新知 二、物质的吸放热与哪些因素有关 知识点三 物质的比热容---描述不同物质吸放热的性质 探索新知 三、物质的比热容 1.比热容物理意义：比热容是描述不同物质吸放热的性质物理量。 2.比热容的定义：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。用c表示。 3.比热容 即 m表示物质的质量--单位kg， Δt 表示物质升高或降低的温度--单位℃， Q表示物质吸收或放出的热量--单位焦耳（J） c是比热容单位是焦/(千克·摄氏度),符号是J/(kg·℃) 。 水的比热容是： 1kg水每升高(或降低)1℃时，吸收(或放出)热量为4.2×103J。 读 作: 物理意义： 4.举例辨析 4.2×103J／（kg·℃） 4.2× 103焦耳每千克摄氏度 练一练：铁的比热容是0.46×103 J/(kg·℃)， 物理意义： . 1kg铁每升高(或降低)1℃时，吸收(或放出)热量为0.46×103J。 探索新知 5.常见物质的比热容 通过表格可以发现什么？ 通过表格可以发现： （1）不同物质的比热容一般不同，但（冰和煤油）除外，其比热容相同; （2）常见物质中，水的比热容最大，是4.2×103J/（kg·℃） （3）物质的比热容与物态有关，如水和冰的比热容不同; （4）大多数液体比热容大于固体比热容，液态金属水银除外。 探索新知 6.与密度一样，比热容是反映物质自身性质的物理量。 影响比热容：有关因素：物质种类、状态; 无关因素：质量、温度、吸收或放热的多少。 通过 只是能求出比热容多大，同种物质只要状态不变，比热容不变，与质量、温度、吸放热多少无关。 5.水的比热容较大 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？ 图10-1-5 上海与新疆库尔勒同日温差对比 2021年10月1日，上海22～31 ℃ 2021年10月1日，新疆库尔勒10～27 ℃ 三、物质的比热容 探索新知 因为水的比热容，放出相同的热量时，大沿海地区昼夜温差小。 探索新知 水的比热容相对较大，水的这一热学特性有许多实际应用。 1.夏季，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。 探索新知 3.汽车发动机用水作冷却剂： 汽车发动机及发电厂发电机线圈中的冷却剂通常都采用水或水溶液（图10-1-6），可以大量吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 图10-1-6　汽车发动机常用乙二醇水溶液作冷却剂 探索新知 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。水在液冷服内部管道中的循环流动，使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）。 图10-1-7　航天员身着“飞天”航天服进行舱外作业 拓展视野 相对于固体和液体，气体的比热容更加复杂。当气体的压强一定时，吸收的热量不仅会导致气体温度升高，气体的体积也会膨胀；当气体的体积一定时，吸收的热量仅导致气体温度升高。所以，气体压强一定时的比热容比体积一定时的比热容大。 知识点四 热量的计算 ②物体温度升高时，所吸收的热量为： ③物体温度降低时，所放出的热量为： t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体的末温度,Δt表示温度变化量， 即温度差，吸热时Δt =末温-初温 放热时Δt=初温-末温。 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt ①根据比热容公式 （一）热量的计算公式 探索新知 c 思考：以下说法有什么区别？ 温度从40℃升高到50℃ 温度从40℃升高50℃ 温度从40℃降低了50℃ 变形：求质量m= 求温度变化Δt=​ ​ 例题1：将2 kg水从15 ℃加热到25 ℃，水的比热容c水= 4.2× 103 J/（kg·℃）。问：（1）水吸收了多少热量？ （2）砂石的比热容c砂= 0.92×103 J/（kg·℃），如果这些热量被质量相同的砂石完全吸收，砂石的温度升高多少？ 解：（1）设水的质量为m水，其升高的温度为Δt水。在题设过程中，水吸收的 热量 Q水吸 = c水m水∆t水 = 4.2×103 J/（kg·℃） ×2 kg× （25 ℃-15 ℃） = 8.4×104 J 典例分析 （2）由题意可知，砂石所吸收的热量 Q砂吸 = Q水吸 = 8.4×104 J m砂 = 2 kg的砂石吸收相同热量后的温度变化 = 8.4×104 J 0.92×103 J/（kg·℃）×2 kg Δt砂= Q砂吸 c砂m砂 ≈ 45.7 ℃ 典例分析 探索新知 （二）热量和热平衡 热平衡 （1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高.若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”. （2）热平衡方程：Q吸 = Q放. 例2、某热水器中装有质量为50kg的热水，水的温度从45℃降低了25℃。求这些水放出的热量。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)] 解：由题意知水降低的温度△t=25℃，水放出的热量 Q放=cm△t =4.2×103J/(kg·℃)×50kg×25℃ =5.25×106J 答：这些水放出的热量为5.25×106J。 典例分析 例3、质量为2kg的煤油，比热容为2.1x103J/(kg·℃)，放出8.4×104J的热量，求煤油温度降低了多少？ 解：根据公式： Q放=cmΔt变形得 答：煤油温度降低了20℃。 典例分析 例题4. 在1标准大气压下，把一质量为500g的高温物体投入质量为10kg、温度为20℃的水中，如果物体放出的热量是3.57×106J，不计热量损失，则水的温度会升高到多少℃？ 解：根据热量公式 Q = cmΔt，水升高的温度为： 由于t0+Δt=20℃+85℃=105℃＞100℃，又因在标准大气压下水沸腾后温度会保持100℃不变，故水的末温为100℃。 ==85℃ 典例分析 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1 ．在国际单位制中，热量的单位是 ( ) A ．牛（N） B ．瓦特（W） C ．焦耳（J） D ．摄氏度 (℃) C 2.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一半 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 D 课堂练习 3.生产生活中，我们常利用水的比热容大这一性质。下列事例中与这一性质无关的是（ ） A.福岛核电站受损后灌注海水降温 B.沿海地区的气温变化小 C.晚间，在春播秧田里灌水保温 D.在发烧病人的额头上擦冷水降温 D 4.沿海地区昼夜温差小于内陆，主要因为（ ） A. 海水密度大 B. 水的比热容大 C. 海水流动性强 D. 水蒸发吸热 B 课堂练习 5 ． 甲、乙两物体相互接触后不发生热传递现象，这是因为它们具有相同的 ( ) A ．体积 B ．质量 C ．比热容 D ．温度 D 6 ．物理学中引入比热容，是为了比较 ( ) A ．不同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收热量不同 B ．不同质量的同种物质，吸收相同热量，升高温度不 C ．相同质量的不同物质，升高相同温度，吸收热量不同 D ．以上说法都不对 C 课堂练习 7.关于热量的说法，正确的是（ ） A. 高温物体含有的热量多 B. 热量是能量转移的量度 C. 物体温度越高，吸收热量越多 D. 热量与物体质量无关 B 8.质量相同的铜块和铝块（C铜＜ C铝）吸收相同热量后（ ） A. 铜块升温更多 B. 铝块升温更多 C. 两者升温相同D. 无法比较 答案：A 解析：由 可知，比热容小的物质（铜）相同热量下温度变化更大。 A 课堂练习 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，两种液体吸收的热量相同 C ．加热时间相同， 甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D ．加热时间相同， 甲液体温度升高比乙液体温度升高得多 9．两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。根据图线可知 ( ) A 1. 海陆风是出现于近海地区具有日周期性的地域性气流。昼夜交替过程中，海洋与陆地间的温差导致近地面大气密度和气压的差 异。这种差异使气流由高压（低温）区域向低压（高温）区域运动。 （1）在图10-1-8的虚线框内用箭头表示白天海陆风的风向，并简述理由。 （2）海陆风在白天和夜晚的风向会发生周期性的变化，简述理由。 图10-1-8 课后思考： 2.某同学在实验室利用加热器完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图像（图10-1-9）。实验时，冰的质量为0.5 kg，若相同时间内水和冰吸收的热量相同，且冰熔化成水的过程中质量保持不变。已知水的比热容为4.2×103 J/ （kg·℃）。求： 图10-1-9 （1）水在CD段吸收的热量。 （2）冰的比热容。 课后思考： 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 www.ieway.cn Lavf58.46.101 EVAVEdit $