10.1 热量 比热容（教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“热量 比热容”核心知识，通过盛夏沙滩与海水温度差异、烧开水升温对比等生活情境导入，衔接学生已学的温度、分子动理论，搭建从热传递现象到热量概念，再到比热容探究的学习支架，为后续内能、热机学习奠基。 资料以科学探究为主线，通过控制变量法实验（如不同物质吸热对比）引导学生建构比热容概念，结合水的比热容应用（解释沿海温差、汽车冷却）培养物理观念与科学态度，实验视频辅助提升效率，助力教师突破难点，帮助学生形成从感性到理性的认知，提升科学思维与探究能力。

10.1 热量 比热容（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 10.1 热量 比热容 教学 目标 物理观念 知道热传递现象，了解热传递发生的条件，了解热量的概念、符号和单位；理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性，记住水的比热容。 科学思维 通过实验，运用控制变量法探究物质的吸热能力；能根据比热容的定义式推理吸放热与各物理量的关系，培养逻辑思维能力；能运用比热容公式进行简单的吸热、放热计算。 科学探究 经历“比较不同物质吸热能力”的实验探究过程，能设计实验方案、分析实验数据并得出结论；能识别实验中的误差来源并提出改进措施。 科学态度 与责任 感受物理与生活的密切联系，能用比热容知识解释生活中的自然现象；关注水的比热容较大在生产和生活中的应用，增强节能环保意识。 教材 分析 本节内容选自沪科版（五四学制）九年级上册第10章“内能”第一节。本章是热学知识模块的核心章节，而本节作为全章开篇，承担着极为重要的知识奠基作用。热量与比热容是热学体系中最基本、最核心的概念，是学生后续学习内能、热机工作原理、热机效率等内容的重要基础。 本节要求通过实验探究，认识不同物质在温度变化时吸收或放出热量的能力，核心研究对象就是物质的比热容。比热容是表征物质特性的物理量，从分析具体物理事实到抽象提炼出这一概念，再到深入理解其内涵，整个过程对学生的思维能力提出了较高要求。本节内容由“比热容”和“热量的计算”两部分构成。 学情分析 学生在八年级阶段已经学习过温度的概念、温度计的使用方法以及分子动理论的基本内容，已经对“温度”这一物理量形成了初步认识。但对于“热量”这个过程量，学生很容易将其与“温度”概念混淆，已有前概念会对新知学习造成干扰；而对于比热容这类抽象概念，学生更是缺乏直接的感性认知基础。 九年级学生已经具备了一定的观察能力、实验操作能力与数据分析能力，也初步掌握了控制变量法的基本研究思路。但学生在自主设计实验方案、选取实验器材方面能力仍有所不足，需要教师在引导的同时，进一步启发学生自主思考。此外，比热容的单位由三个不同物理量的单位复合而成，学生在理解和应用相关知识时也会存在一定困难。 本节内容与生活实际联系十分紧密，比如夏季海边沙滩与海水的温度差异、用水取暖这类常见生活现象，很容易激发学生的学习兴趣与探究欲望。依托本节的科学探究活动，既可以增强学生联系生活实际的意识、渗透环境保护理念，也能有效培养学生的团队协作精神。 教学重点 1. 热传递的特点及热量的概念。 2. 比热容的概念及其物理意义。 3. 水的比热容较大及其在生活和生产中的应用。 4. 热量计算公式Q＝cmΔt的理解与简单应用。 教学难点 比热容概念的建立——通过实验探究不同物质的吸热能力，从感性认识上升到理性认识，理解比热容是物质的一种特性。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【展示情境图片】 ①盛夏中午，赤脚走在沙滩上烫脚，走进海水却很凉爽；②烧开水时，一壶水和半壶水哪个先开？ 【提出问题】 同样的太阳照射，沙子和水升温为什么不同？一壶水和半壶水同样加热，升温情况一样吗？这说明物体吸收热量的多少可能与哪些因素有关？ 【引出课题】今天我们就来研究物质的吸放热规律——热量与比热容。 【设计意图】从生活走向物理，利用认知冲突激发学习兴趣，为实验探究做铺垫 观察图片，结合生活经验回答问题，进入学习状态。 学习新课 热量概念的建立 1. 热传递是能量从高温物体传递到低温物体的过程，发生条件是需要存在温度差。热传递的方式：辐射、传导和对流。 【引出热量的概念】 2. 在热传递过程中，物体吸收或放出能量的多少叫做热量，用符号Q表示，单位是焦耳（J）。 【重点强调】 （1）热量是过程量，只能说“吸收”或“放出”，不能说“含有”或“具有”； （2）热量与温度的关系：吸收热量温度不一定升高（如晶体熔化时吸热但温度不变），温度升高也不一定吸收热量。 【提出问题】 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? 【自主活动】比较不同物质的导热性 如图所示，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。 【现象】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。 【结论】铜棒的导热性比木棒的导热性强。 3. 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。 【设计意图】快速建立热量概念，厘清热量与温度的本质区别，为后续学习扫清障碍。 【例题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（℃） 【答案】C 【例题2】春节期间，全国多地上演非遗打铁花（如题图），其主要过程是将生铁烧至1600℃以上化成铁水，一人舀起铁水抛向空中，另一人则用力击打空中的铁水，瞬间铁花四溅。下列说法正确的是（      ） A．铁花四溅是汽化现象 B．打铁花涉及的物态变化有液化、凝固 C．铁水凝固过程中所含热量不变 D．生铁化成铁水时，需吸收热量 【答案】D 听讲、记录笔记，思考并回答教师的辨析提问。自主活动进行实验探究，分析归纳。 学习新课 实验探究——物质的吸热与哪些因素有关 【提出猜想】物体吸收热量的多少可能与哪些因素有关？（引导学生猜想：质量、升高的温度、物质的种类） 【设计实验】 （1）方法指导：控制变量法、转换法（用加热时间长短间接反映吸收热量的多少，前提是热源相同）。 （2）教师展示三组对比实验方案（可提前设计好，课上用多媒体展示）： ① 同种物质（水），质量不同（100g和200g），升高相同温度（如20℃→40℃），比较加热时间； ② 同种物质（水），质量相同（100g），升高不同温度（20℃→30℃和20℃→40℃），比较加热时间； ③ 不同物质（水和食用油），质量相同（100g），升高相同温度（20℃→40℃），比较加热时间。 【进行实验】教师演示或学生分组进行实验（为提高效率，可将三组实验提前录制视频或由不同小组同时进行），学生观察并记录数据。 【分析数据】引导学生分析实验数据，得出结论。 【设计意图】通过实验探究让学生亲身感受科学探究过程，理解影响吸热多少的因素，为比热容概念的建立提供充分的感性基础。利用“转换法”简化测量。 【例题3】小明利用如图甲所示的装置比较不同物质吸热能力的强弱。 (1)实验中选取初温相同、___________（选填“质量”或“体积”）相同的A、B两种液体，分别倒入两个相同的烧杯中，用电加热器加热；当A、B两种液体吸收相同的热量时，通过比较___________来比较不同物质吸热能力的强弱。 (2)根据实验测得的数据分别描绘了A、B两种液体的温度随加热时间变化的图像，如乙所示，由图可知，___________（选填“A”或“B”）液体的吸热能力更强。 【答案】(1) 质量 温度变化量 (2)B 参与猜想、观察实验、记录数据。分析讨论后得出结论： ① 同种物质，升高相同温度，质量越大吸收热量越多； ② 同种物质，质量相同，升高温度越多吸收热量越多； ③ 相同质量的不同物质，升高相同温度，吸收热量一般不同。 学习新课 比热容概念的建构 【引导分析】通过实验③可知，相同质量的不同物质，升高相同温度时吸收的热量不同——这说明不同物质的吸热能力不同。如何比较不同物质的吸热能力？ 【提出定义】为了表征物质的这种特性，物理学中引入了比热容这个概念。一定质量的某种物质，在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）的温度的乘积之比，叫做这种物质的比热容。 【公式】c＝Q/(m·Δt)，并引导学生理解各物理量的含义。 【单位】J/(kg·℃)，强调其复合性，并举例说明物理意义（如水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，表示1kg水温度升高1℃需要吸收4.2×103J的热量）。 【特性】比热容是物质的一种特性，只与物质种类和状态有关，与质量、体积、温度等因素无关。 【展示比热容表】引导学生观察水的比热容最大，建立感性认识。 【设计意图】从实验事实上升到物理概念，突破教学难点。通过比热容表丰富学生对不同物质比热容的认识。 【例题4】水的比热容是，如果将一杯水倒掉一半后，剩余水的比热容____；水结成冰后，质量______，比热容______（后两个空选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 不变 变小 【例题5】关于比热容，下列说法正确的是（　　） A．物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关，吸收的热量越多，比热容越大 B．物体的比热容跟物体的升高的温度有关，升高的温度越小，比热容越大 C．物体的质量越大，它的比热容就越大 D．比热容是物质的一种特性，与质量、升高的温度等无关 【答案】D 在教师引导下，逐步建构比热容的概念。记录定义、公式和单位，查阅比热容表。尝试用自己的语言表述比热容的物理意义。 学习新课 热量的计算 【推导】由比热容定义式 c=Q/mΔt变形可得，物体在温度改变时吸收或放出的热量计算公式为：Q=cmΔt。 当物体吸热升温时：Δt=t−t0，Q吸=cm(t−t0)。 当物体放热降温时：Δt=t0−t，Q放=cm(t0−t)。 强调要点：明确t0为初温，t为末温；计算时注意单位统一（质量用kg，温度用℃）。 例题：将质量为2kg的水从20℃加热到100℃，需要吸收多少热量？[c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)] 解题过程： 已知：m = 2 kg，t₀ = 20 ℃，t = 100 ℃，c = 4.2×10³ J/(kg·℃) 求：Q吸 解：Q吸= cm(t - t₀) 代入数据：Q吸= 4.2×10³ J/(kg·℃) × 2 kg × (100 ℃ - 20 ℃) = 6.72×10⁵ J 强调解题规范：写公式→代入数据（带单位）→计算结果。 【设计意图】培养学生的逻辑推理能力和计算能力，规范物理解题步骤。 【例题6】初温为20℃，质量为5kg的一壶水温度升高到100℃，在这个过程中水的温度变化了多少？需要吸收多少热量？已知水的比热容为 【答案】80℃， 【例题7】在1个标准大气压下，将质量为1kg、温度为20℃的水加热至沸腾。计算： (1)水升高的温度。 (2)水吸收的热量。[] 【答案】(1)80℃ (2) 跟随教师推导公式。观察例题板演，明确解题格式。尝试在练习本上独立完成一道同类练习题 学习新课 水的比热容较大的应用 【提出问题】水的比热容是常见物质中最大的，这一特点在生活中有哪些重要的应用？ 引导学生联系生活讨论： （1）为什么沿海地区昼夜温差小，而内陆地区昼夜温差大？ （2）为什么汽车发动机常用水来冷却？ （3）冬天，人们为什么用水来取暖？ 【设计意图】学以致用，用物理知识解释生活现象，体现“从物理走向社会”的理念。通过定量解释强化对公式的理解。 【例题8】下列现象中，利用水的比热容大这一特性的是（     ） A．夏天在教室洒水降温 B．汽车发动机用水作为冷却液 C．冬天在储存蔬菜的地窖里放水 D．游泳上岸后感觉凉爽 【答案】B 【例题9】习总书记提出“绿水青山就是金山银山”这一论断。许多城市为了改善城市环境，大力开发湿地公园，修建人工湖，这样可以调节气温的主要原因是水的________大，即等质量的水和其他物质比较，吸收或放出相等的热量，水的温度变化较________（选填“大”或“小”）。 【答案】 比热容 小 小组讨论、举例说明。尝试用比热容公式定量解释沿海与内陆温差问题，完成从定性到定量的思维提升。 课堂练习 1．在沿海地区，夏日里常常出现“海陆风”。“海陆风”的出现因为海水的________大，温度变化________（选“A．大”或“B．小”）；当出现如图所示的风向时，可以判断：这一现象发生在_________（选“A．白天”或“B．夜晚”） 【答案】 比热容 B A 【详解】[1][2]“海陆风”的出现是因为海水的比热容较大，和陆地相比，在质量和吸收相同的热量时，由可知，海水的温度变化较小。 [3]由图可知，此时风向是从海洋吹向陆地，属于海风。白天，陆地的比热容较小，升温快，上方空气受热膨胀而上升，海洋的冷空气补充过来就会流向陆地，形成海风。夜晚时，陆地比热容较小，降温较快，上方空气遇冷而下沉，风会从陆地吹向海洋，形成陆风。 2．我国地域辽阔，沿海与内陆城市的气候存在较大差异，如图所示为我国同纬度下一沿海城市和一内陆城市日气温变化的曲线，由图可知曲线_____（选填“”或“”）为沿海城市，判断依据是：___________。 【答案】 B 沿海地区水多，因为水的比热容大，根据可知，在质量相同，吸收或放出的热量相同时，水的温度变化小，即沿海地区的昼夜温差较小，而内陆城市与其相反，昼夜温差较大，由图可知，A曲线的昼夜温差大，B曲线的昼夜温差小，所以曲线B表示的是沿海城市，曲线A表示的是内陆城市。 【详解】略。 3．甲、乙两个铜块，初温相同，吸收相同热量后再相互接触，甲向乙传热，这可能是因为（　　） A．甲的末温比乙低 B．甲、乙末温相同 C．甲质量更大 D．乙质量更大 【答案】D 【详解】初温相同的甲、乙两个铜块，它们的比热容相同，吸收了相同的热量后，甲向乙传热，说明甲的末温高于乙的末温，即，根据可知，，故D正确，ABC错误。 故选D。 4．将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后，放到上表面平整的冰块上，经过一定时间后，冰块形状基本不再变化时的情形如图所示．则三块金属的比热容c甲、c乙、c丙大小相比（    ） A．c甲最大 B．c丙最大 C．c甲＝c乙＝c丙 D．无法判断 【答案】B 【详解】由图可知，冰块形状基本不再变化时，说明三块金属的末温相同，初温相同，即三块金属降低的温度相同；由图可知三块金属放出的热量，三块金属质量相等，温度变化量相等，根据可知，三块金属的比热容大小关系。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 5．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 (2)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）[1][2]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。 6．为了研究物质吸收的热量与哪些因素有关，小李利用如图甲所示的装置进行实验，烧杯中装有初温和质量均相同的甲、乙两种不同液体，每隔相同时间记录温度计的示数，实验数据如下表所示： 加热时间/min 0 2 4 6 8 10 甲的温度/℃ 20 22 24 26 28 30 乙的温度/℃ 20 24 28 32 36 40 (1)实验中可以通过比较_______ 来比较甲、乙液体吸收热量的多少； (2)图甲所示的实验装置中，在完全相同的烧杯中用完全相同的电加热器加热烧杯内的液体，这样做的目的是_______________________； (3)分析表中数据可知，若要使甲、乙液体升高相同的温度，则吸收热量更多的是_______（选填“甲”或“乙”）液体；这说明质量相同的_____________，吸收的热量不同。为了表示不同物质在这一方面的性质，物理学中引入了物理量“________”； (4)若甲液体的温度随时间变化的图像如图乙所示。将初温相同的甲液体质量增加后（均不考虑热量损失），用相同的加热器加热，再绘制出一条温度随时间变化的图线，则新图线 。 A．在甲图线上方 B．在甲图线下方 C．与甲图线重合 【答案】(1)加热时间 (2)使甲、乙液体在相同时间内吸收相同的热量 (3) 甲 不同物质升高相同温度时 比热容 (4)B 【详解】（1）由转换法，实验中两加热器完全相同，相同时间产生的热量相同，可以通过比较加热时间来比较甲、乙液体吸收热量的多少。 （2）图甲所示的实验装置中，在完全相同的烧杯中用完全相同的电加热器加热烧杯内的液体，根据转换法，这样做的目的是使甲、乙液体在相同时间内吸收相同的热量。 （3）[1][2][3]分析表中数据可知，从20℃升高到28℃甲乙的加热时间分别为8分钟和4分钟，甲加热时间长，吸热多，故若要使甲、乙液体升高相同的温度，则吸收热量更多的是甲液体；这说明质量相同的不同物质升高相同温度时，吸收的热量不同。为了表示不同物质在这一方面的性质，物理学中引入了物理量“比热容”。 （4）若甲液体的温度随时间变化的图像如图乙所所示。将初温相同的甲液体质量增加后（均不考虑热量损失)，用相同的加热器加热，相同时间吸热相同，但因质量变大，故相同时间升温变小，故再绘制出一条温度随时间变化的图线，则新图线在甲图线下方。故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 7．如图所示，“水地暖”的取暖原理是：在房间地面装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温。若该地暖系统的水的总质量为2×103千克，从5℃加热到45℃，c=4.2×103焦/（千克•℃）。求： （1）水升高的温度Δt； （2）至少需要吸收的热量Q吸。 【答案】（1）；（2） 【详解】解：（1）水升高的温度为 （2）至少需要吸收的热量为 8．他们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。实验时，冰的质量为1kg，若相同时同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c水=4.2×103J/（kg•℃）。求： (1)水在CD段吸收的热量。 (2)冰的比热容。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意和图像分析可知，CD段表示水吸收热量升温的过程。 根据图像，水在CD段的温度变化为 根据可得，水在CD段吸收的热量为 （2）实验中使用相同的加热器，且在相同时间内水和冰吸收的热量相同，说明加热器功率恒定，即单位时间内提供的热量相等。 由图像可知，AB段为冰吸热升温过程，CD段为水吸热升温过程。 在AB段：加热时间 冰的温度变化量 在CD段加热时间 所以 冰的比热容为 板书设计 10.1 热量 比热容 1. 热量：在热传递过程中，传递 能量的多少。符号Q，单位：焦耳（J）。 2. 比热容： 定义：单位质量的某种物质，温度 __升高（或降低）1℃__ 所吸收（或放出）的热量。 公式：c=Q/mΔt。 单位：J/(kg·℃)。 特性：比热容是物质的一种特性，不同物质一般不同。 3. 热量计算：Q=cmΔt。吸热升温时，Δt=t−t0；放热降温时，Δt=t0−t。 4. 水的比热容较大：应用包括调节气候、作冷却剂等。 教学反思 成功之处 概念建构层层递进：比热容是本节的教学难点。教学中没有直接给出定义，而是沿着“生活现象→实验探究→数据分析→抽象概念→定量计算→生活应用”的路径展开，将抽象的概念建立在扎实的感性认识基础之上，符合学生的认知规律，实现了概念教学的螺旋上升。 定性定量有机结合：将比热容的定性理解（吸热能力）与定量计算（Q＝cmΔt）有机结合，在解释生活现象时既做定性分析，又用公式进行定量支撑，提升了学生运用物理知识解决实际问题的能力。 不足与改进 实验数据处理深度不足：由于时间限制，对实验数据的误差分析（如加热过程中热量的散失、温度读数的偏差等）未能充分展开。改进：在后续习题课或复习课中，专门安排时间引导学生分析实验误差来源，培养批判性思维。 比热容“特性”的理解仍需巩固：尽管课堂上强调了比热容是物质的特性，但学生课后仍可能出现“物体质量越大比热容越大”的错误认识。改进：设计一组有针对性的辨析题（如判断题），下节课前进行5分钟的“错题诊疗”，强化对比热容特性的理解。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $