13.1 热量 比热容 教学设计 2026-2027学年物理人教版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦热量和比热容核心知识，以“沙滩烫脚海水凉”生活情境导入，引导学生从现象猜想过渡到热量概念学习，再通过实验探究不同物质吸热能力，构建比热容概念及热量计算公式Q=cmΔt的知识链。 资料亮点在于以科学探究为主线，实验设计运用控制变量法和转换法，如比较水和食用油吸热时控制质量与温度变化，用加热时间反映吸热多少，培养科学思维。通过比值定义法建立比热容概念，结合水的比热容应用实例，强化物理观念，助力学生理解物质特性，为教师提供可操作的探究式教学方案。

热量 比热容 第十三章 内能 第1节 热量 比热容 课题 热量 比热容 课型 新授课 课时 1课时(45分钟) 教材版本 人教版九年级全一册 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、控制变量法 教学用具 规格相同的电加热器(2个)、烧杯(2个)、温度计(2支)、天平、停表、水和食用油若干、多媒体课件 一、核心素养目标 1. 物理观念 理解热量的概念——热量是物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少,知道物体吸收的热量与物质的种类、质量、升高的温度有关。 理解比热容的物理意义——比热容是反映物质吸热(放热)能力的物理量。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温度变化量乘积之比,c=Q/(m t)。 知道比热容的单位是J/(kg ),知道水的比热容c水=4.2 10 J/(kg ),能解释水的比热容大的实际应用(暖气用水、发动机用水冷却等)。 掌握热量计算公式Q=cm t,能用该公式进行吸热、放热的简单计算。 2. 科学思维 通过"比较不同物质吸热情况"的实验设计,经历"提出问题 猜想假设 设计实验(控制变量法+转换法) 实验操作 数据分析 得出结论"的完整科学探究过程。 通过对比热容定义式c=Q/(m t)的分析,理解"比值定义法"在物理概念建立中的运用——比热容与Q、m、 t无关,是物质自身的特性。 通过运用Q=cm t解释"沙滩烫脚海水凉"、"吐鲁番昼夜温差大"等生活现象,培养从物理公式出发进行因果推理的科学思维习惯。 3. 科学探究 设计并完成"比较水和食用油吸热能力"的探究实验——使用控制变量法(质量相同、升高温度相同),用转换法(加热时间反映吸热多少)比较吸热能力。 能正确分析实验数据并得出结论——质量相等的水和食用油,升高相同温度,水加热时间长 水吸收热量多 水的吸热能力强(比热容大)。 经历实验方案优化过程——思考为何用电加热器而非酒精灯(稳定性好)、为何用相同规格加热器(保证相同时间吸热相同)。 4. 科学态度与责任 通过分析"不同物质比热容不同"的数据表,体会物质世界的多样性和规律性,养成尊重实验数据的科学态度。 通过用水作为冷却剂/暖气的实例分析,感受物理知识在解决实际问题中的重要价值,增强STS(科学 技术 社会)意识。 通过小组合作设计实验方案、操作实验、交流讨论,培养合作精神和实事求是的科学素养。 二、教学重点与难点 教学重点:1. 比热容的概念及物理意义——c=Q/(m t)是比值定义式,比热容反映物质吸热能力,与Q、m、 t无关。 2. 热量计算公式Q=cm t的灵活应用——注意c是比热容、m用kg、 t是温度变化量(升高或降低的温度)。 3. 实验设计中的控制变量法和转换法——控制质量相同、升高温度相同 比较加热时间;用加热时间间接反映吸热的多少。 教学难点:1. 比热容概念的建立——学生易混淆"比热容大意味着什么":比热容大 吸热能力强 温度变化慢(同样热量下 t小)。 2. "热量"与"温度"概念的区分——热量是能量转移的量度,温度是冷热程度;"物体含有多少热量"是错误的说法。 3. Q=cm t公式中 t的判断—— t是温度变化量(末温-初温),吸热 t>0、放热 t<0,公式中取绝对值。 三、教学过程 环节一:情境导入(3-5分钟) 【教师活动】同学们,夏天正午,赤脚走在沙滩上和走进海水里,感觉一样吗?沙子烫脚,海水凉爽——为什么同样的太阳照射下,沙子比海水热得快?傍晚太阳落山后,沙子很快凉下来,海水却还暖暖的——这又是为什么?这些问题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,学习热量和比热容。 【学生活动】回忆夏天沙滩和海水的感觉差异,猜想原因——与水和沙子的吸热能力不同有关。在学案上完成KWL预习栏。 【过渡语】要解释这个现象,我们需要认识两个新概念:热量和比热容。先了解热量的基本概念,再通过实验来探究不同物质的吸热能力。 沙滩与海水——同样的日照,为什么温度不同? 环节二:新知探究(15-20分钟) 知识点一:认识热量 【教师活动】打开教材第2页。我们先来认识热量的概念。烧水的时候,水从火焰吸收了能量——这种在热传递过程中传递的能量,我们称为热量。水吸收的热量跟什么因素有关呢? 【讲授】热量的定义:在热传递过程中,物体吸收或放出能量的多少叫做热量(符号Q,单位焦耳J)。注意:热量是过程量——只有在热传递过程中才有热量可言,不能说"某物体含有多少热量"。 【讲授】影响物质吸热多少的因素:对于同一种物质——①质量越大,吸收热量越多;②升高的温度越多,吸收热量越多。即:同种物质,Q与m和 t有关。那么不同物质呢?不同物质的吸热能力一样吗?这引出我们的核心探究实验。 烧水实验——水吸收热量与质量、升高的温度有关 【过渡语】认识了热量之后,我们面临一个核心问题:不同物质的吸热能力一样吗?让我们设计实验来回答这个问题。 知识点二:探究——比较不同物质吸热的情况 【教师活动】我们进入本节课最核心的探究实验:比较水和食用油的吸热能力。请先提出一个值得探究的问题,并作出猜想。 【学生活动】提出问题:水和食用油的吸热能力是否相同?猜想:水的吸热能力和食用油的吸热能力不相同。 【讲授】实验器材:规格相同的电加热器(2个)、烧杯(2个)、温度计(2支)、天平、停表、水、食用油若干。实验方法——①控制变量法:控制水和食用油的质量相同、升高的温度相同;②转换法:用加热时间的长短间接反映吸收热量的多少(相同加热器 相同时间放热相同 物质吸收热量相同)。 【讲授】实验步骤:①在两个烧杯中分别装入质量和初温相同的水和食用油;②用相同的加热器对水和食用油同时加热,记录温度;③当温度升高到相同值时,记录各自所用时间。实验结论:质量相等的水和食用油,升高相同温度,水加热时间更长 水吸收热量更多 水的吸热能力更强。 【互动提问】【互动提问】①为什么用相同规格的电加热器而不用酒精灯?(电加热器加热稳定,酒精灯受火焰大小影响,不能保证相同时间放热相同。)②还可以怎样比较吸热能力?(加热相同时间 比较升高的温度—— t小的吸热能力强。) 【过渡语】实验清晰地表明:不同物质的吸热能力确实不同。物理学家用"比热容"这个物理量来定量描述它。什么比热容?它的计算公式是什么? 知识点三:比热容 【教师活动】通过实验我们发现:不同物质的吸热能力不同。物理学中引入"比热容"这个物理量来定量描述这种能力。什么是比热容? 【讲授】比热容的定义: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,叫做这种物质的比热容。定义式:c=Q/(m t)。单位:焦每千克摄氏度,符号J/(kg )。注意:比热容是比值定义式——它反映的是物质自身的热学特性,与Q、m、 t无关!一种物质的比热容是确定的(同种物质同状态)。 【讲授】水的比热容c水=4.2 10 J/(kg ),物理意义:1kg的水温度升高(或降低)1 时,吸收(或放出)的热量为4.2 10 J。水的比热容在各种常见物质中是最大的,这一特性使得水成为优良的冷却剂和取暖介质——汽车发动机用水冷却、北方暖气用水做介质。 【重点辨析】【重点辨析】①比热容是物质的特性(不是物体的属性),同种物质同状态比热容相同。一杯水、半杯水 比热容相同。②物质状态改变 比热容改变(如水和冰的比热容不同)。③比热容大 吸热(放热)能力强 温度变化慢:同等质量、同等热量,比热容大的物质 t小。 【过渡语】有了比热容概念,我们就可以定量计算物体吸放热了。Q=cm t这个公式是本节最重要的工具,让我们用例题来检验理解。 知识点四:热量的计算——Q=cm t 【教师活动】有了比热容的概念,我们就可以定量计算物体在热传递过程中吸收或放出的热量了。由c=Q/(m t)变形得到Q=cm t。这是本节课唯一的计算公式,但极其重要。 【讲授】热量计算公式:Q=cm t。各物理量:Q——吸收或放出的热量(J);c——比热容[J/(kg )];m——质量(kg); t——温度变化量( ), t=t末-t初。吸热时t末>t初 t>0 Q吸=cm(t末-t初)。放热时t末<t初 t<0 公式取绝对值时Q放=cm(t初-t末)。 【教师活动】用Q=cm t解释开篇情境:质量相等的水和沙子吸收相同热量,c水>c沙 t水< t沙(由 t=Q/(cm)可知)。所以同样日照 沙子升温快 烫脚;海水升温慢 凉爽。同理,傍晚放热,水降温慢(还暖暖的),沙子降温快(很快凉下来)。 环节三:例题精讲(10-15分钟) 例题1:知道了水的比热容是4.2 10 J/(kg ),根据它的物理意义计算出:0.4kg的水,温度从20 升高到70 ,需要吸收多少热量? 【思路分析】已知:m=0.4kg,c=4.2 10 J/(kg ),t初=20 ,t末=70 。 t=t末-t初=70 -20 =50 。Q吸=cm t=4.2 10 J/(kg ) 0.4kg 50 =8.4 10⁴J。注意:计算时先确认 t,再代入公式,最后注意单位统一和科学计数法书写。 答案:Q=8.4 10⁴J 【变式训练】若这些水放出8.4 10⁴J的热量,温度从70 降低到多少 ? 解析:由Q放=cm t t=Q/(cm)=8.4 10⁴/(4.2 10 0.4)=50 。末温t末=70 -50 =20 。 例题2:在探究"比较不同物质吸热情况"的实验中,用相同的加热器分别对质量均为0.5kg的水和煤油加热,水的温度从20 升高到40 需要4min,煤油的温度从20 升高到40 需要2min。求:(1)水吸收的热量;(2)煤油的比热容大约是多少?[c水=4.2 10 J/(kg )] 【思路分析】(1)Q吸水=c水m t=4.2 10 0.5 (40-20)=4.2 10⁴J。注意:加热4min 吸热4.2 10⁴J,说明该加热器每分钟供热约1.05 10⁴J。(2)煤油加热2min吸热Q吸煤=2.1 10⁴J。由Q=cm t c煤=Q/(m t)=2.1 10⁴/(0.5 20)=2.1 10 J/(kg )。结论:煤油比热容约为水的一半。 答案:(1)4.2 10⁴J;(2)约2.1 10 J/(kg ) 【变式训练】若继续加热,使水温从40 升高到60 ,需要多长时间? 解析: t相同(20 ),质量不变,c不变 吸热相同 4min。加热时间与 t成正比(因加热器功率恒定)。 环节四:课堂练习(5-10分钟) A组 基础巩固 练习1:下列说法中正确的是( ) A. 一杯水和半杯水的比热容相等 B. 0 的水没有内能 C. 液体在任何温度下都能蒸发 D. 固体分子之间只存在引力 练习2:下表列出一些物质的比热容,根据表中数据判断正确的是( ) A. 不同物质的比热容一定不同 B. 物质的物态发生变化,比热容不变 C. 质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多 D. 质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多 练习3:把1kg的水从60 开始加热至沸腾,温度随时间变化的图像如图所示。由图像可知,水的沸点是_ ;水从70 加热至90 需要吸收的热量是_J;水沸腾时,水面上方的气压_一个标准大气压。[c水=4.2 10 J/(kg )] 练习3配图:水加热沸腾温度-时间图像 练习4:有一根烧红的铁钉,质量是2g,放出920J的热量后,温度降低到20 ,求铁钉的初温。[c铁=0.46 10 J/(kg )] B组 能力提高 练习5:新疆沙漠地区流传着谚语"早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜"。从物理学的角度看,这是因为沙子的比热容较_(选填"大"或"小"),昼夜温差_(选填"大"或"小")。同理,沿海地区昼夜温差比内陆_(选填"大"或"小"),这是因为水的_较大。 环节五:课堂小结(2-3分钟) 【教师引导】本节核心:①热量Q是过程量,与物质种类、质量、温度变化量有关。②比热容c=Q/(m t)是物质特性——反映吸热能力,c大 同Q下 t小。③Q=cm t是灵魂公式,注意m用kg、 t正确判断。④回到情境——水和沙子在同样日照下,水比热容大 升温慢 海水凉爽。 【课堂互动】举手回答:请用Q=cm t公式,每人说出一个生活中应用比热容的实例,并解释原理。 四、板书设计 第1节 热量 比热容 一、热量(Q)——过程量,单位:焦耳(J) 定义:热传递过程中,吸收或放出能量的多少 影响因素:物质种类、质量、温度变化量 二、探究:比较不同物质吸热情况 ①方法:控制变量法+转换法 ②结论:水的吸热能力>食用油吸热能力 三、比热容——物质的特性 ①定义:c=Q/(m t) 单位:J/(kg ) ②c水=4.2 10 J/(kg )——最大 ③同种物质同状态 c相同;状态变 c变 四、热量计算:Q=cm t ①吸热:Q吸=cm(t末-t初) ②放热:Q放=cm(t初-t末) ③应用:解释"沙烫水凉" c大 t小 五、教学反思 1. 学生对热量"过程量"属性的理解是否到位?能否区分"吸收热量"与"含有热量"?需要设计辨析判断题检验。 2. "比较不同物质吸热情况"的实验设计——学生是否真正理解了控制变量法(控什么、变什么)和转换法(用什么反映什么)?实验反思讨论中学生能否说出电加热器相比酒精灯的优点? 3. 比热容概念从比值定义到物质特性的过渡——学生是否理解c与Q、m、 t无关?能否举例说明一杯水和半杯水比热容相同? 4. Q=cm t的计算是否规范——单位是否统一(m用kg不是g)、 t判断是否准确(末温-初温)、放热时t初和t末关系是否正确? 5. 用比热容解释生活现象——学生能否独立完成"由现象到公式、由公式到原因"的推理过程? 6. 本节课容量较大(概念+实验+计算),时间分配是否合理?是否需要将部分探究环节布置为课前预习? 学科网(北京)股份有限公司 $