三、物质的比热容（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理课件聚焦“物质的比热容”，涵盖热量概念、比热容意义及计算。以海边沙子与海水温度差异情境导入，衔接内能知识，通过实验探究建立比热容概念，形成从生活现象到物理本质的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过控制变量法实验（如质量相等的沙子和水吸热升温对比）培养科学思维，结合水的比热容应用实例（汽车冷却、海陆风）深化物理观念，例题与提升训练联系生活增强科学态度与责任。助力学生理解概念并应用，为教师提供结构化教学资源。

三、物质的比热容 第十二章 机械能和内能 苏科版九年级上册 导入新课 初夏的中午，小明和小华去海边游玩，如图所示。他们赤脚走在干燥的沙滩上，觉得沙子很烫；而走到海水中时，感觉到海水很凉。同样都是在太阳光照射下，为什么海水和沙子的温度不一样呢？ 学习目标 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度 与责任 1.了解热量的概念，知道热量单位是焦耳（J）。 2.理解比热容的物理意义，知道比热容的符号c和单J/(kg·℃)。 3.知道水的比热容较大及其在生产和生活中的应用。 4.掌握热量的计算公式，能够运用公式进行简单的热量计算。 能通过实验探究水的吸热与温度变化、质量的关系，经历从定性分析到定量研究的科学思维过程。 能设计实验方案，运用控制变量法探究不同物质在质量相等、升高温度相同时吸收热量的差异。 通过探究活动，养成严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神；通过了解水比热容大在生产生活中的应用，增强节能意识和环保意识。 重点难点 重点 难点 1. 通过实验探究，建立比热容的概念。 2. 理解比热容是物质的一种属性，知道水的比热容较大及其应用。 3. 热量计算公式Q=cmΔt的理解和简单应用 1. 比热容概念的建立。 2. “温度”“热量”“内能”“比热容”四个概念的辨析。 3. 热量计算公式的推导和综合应用。 学习内容 1. 热量 2. 比热容 3. 热量的计算 4. 课堂小结 5. 练习与应用 6. 提升训练 一、 热量 物质的比热容 一、热量 物理学中，把物体在热传递过程中转移的能量叫作热量，用符号Q表示。 热量的单位与能量的单位相同，也是焦（J）。 注意：热量是为了描述热传递过程中内能的变化而引入的，是一个过程量。它对应于热传递的过程，所以不能说“含有”，可以说“吸收热量”或“放出热量”。 一、热量 温度、内能和热量的区别： ①温度：对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“含有”“有”或“没有”等。 ②内能：内能只能说“有”，不能说“无”。只有当物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。 ③热量：其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言。对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量前加“含有”“有”或“没有”。 【例1】关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（     ） A．物体的温度越高，所含热量越多 B．温度高的物体，内能一定大 C．0℃冰块的内能一定为0 D．温度相同的两物体间不会发生热传递 D 一、热量 【解析】A．热量是热传递过程中的过程量，不能表述为“物体所含热量”，故A错误； B．内能大小与物体的温度、质量、状态均有关，仅温度高无法判定内能一定大，故B错误； C．一切物体都具有内能，冰块内能不为0，故C错误； D．热传递发生的条件是两物体存在温度差，温度相同的两物体无温度差，不会发生热传递，故D正确。 故选D。 二、比热容 物质的比热容 二、比热容 将一壶水放在炉火上加热，在水沸腾前，加热时间越长，水温越高，水吸收的热量越多。在相同条件下，烧开一壶水比烧开半壶水需要的时间长，说明升高相同温度，水的质量越大，吸收的热量越多。有更多的事实说明，物体在热传递过程中，吸收（或放出）的热量与升高（或降低）的温度和物体的质量有关。除此以外，是否还与其他因素有关呢？ 二、比热容 活动12.2 观察不同物质吸热升温的现象 猜一猜 可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子升温比水快。 做一做 将质量均为50g的沙子和水分别放在两个瓷盘中，用温度计测出室温，即为此时沙子和水的温度。如图所示，用红外灯照射两个瓷盘4min后，再用温度计分别测出沙子和水的温度。 沙子 水 二、比热容 做一做 图是在红外灯照射一段时间后用红外热成像仪拍摄的红外照片。仪器显示，此时沙子的温度为 55.4 ℃，水的温度为 30.7 ℃。 议一议 1. 质量相等的沙子和水，加热相同的时间，哪种物质升温快？ 2. 质量相等的沙子和水，升高相同的温度，哪种物质需要的加热时间长？ 如果热源和加热方法相 同，就可以认为相同时间内 物体吸收的热量大致相等。 二、比热容 实验表明，相同质量的沙子和水，加热相同的时间，沙子比水升温快。 由此推理可知，当沙子和水升高相同的温度时，水需要的加热时间更长，即水需要吸收的热量更多。换用其他不同物质进行实验，所得结果是类似的。 不同物质在质量相等、升高（或降低）温度相同的条件下，吸收（或放出）的热量不相等。 二、比热容 研究表明，对于同种物质，相等；对于不同物质，一般不相等。 物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比，叫作比热容。比热容在数值上等于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。 比热容用符号c表示，它的单位是焦/（千克·摄氏度），符号为J/（kg·℃），读作：焦每千克摄氏度。 比热容的公式： 二、比热容 物理意义：反映了物质的吸（放）热本领。 （1）比热容大的物质，吸（放）热本领强； （2）比热容小的物质，吸（放）热本领弱。 （3）比热容大的物质，不容易升温，也不容易降温。 注意：比热容是物质的一种特性，它的大小只与物质的种类和物质的状态有关，与物质的质量、温度变化、体积无关。 二、比热容 几种物质的比热[J/（kg·℃）] 水　　4.2×103 冰　　 2.1×103 煤油　2.1×103 酒精　2.4×103 甘油　2.5×103 砂石　0.92×103 玻璃 0.67×103 橡胶　1.7×103 水蒸气1.88×103 干泥土 0.84×103 铁.钢　0.46×103 铜　　0.39×103 水银 0.14×103 铝　　 0.88×103 铅 　0.13×103 从上表中你可发现什么规律？ ①不同种物质，比热容值一般不同。 ②同种物质在不同状态时，比热容值不同。 ③水的比热容最大，约是砂石的4.5倍。 二、比热容 水　　4.2×103 冰　　 2.1×103 煤油　2.1×103 酒精　2.4×103 甘油　2.5×103 砂石　0.92×103 玻璃 0.67×103 橡胶　1.7×103 水蒸气1.88×103 干泥土 0.84×103 从表中数据可以看出，水的比热容是砂石比热容的4倍多。显然，对于质量相等的水和砂石来说，在吸收相等热量的情况下，水的温度上升得少， 而砂石的温度上升得多。 解释为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样? 二、比热容 水的比热容比较大的应用 ①用水取暖 冬天，房间里暖气片里为什么用水循环放热？因为水的比热容大，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。 ②用水冷却 汽车发动机为什么用水来冷却? 有什么好处? 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。 二、比热容 地球上有许多类型的生态系统，水是影响气候和生态系统的重 要因素之一。 部分内陆地区干旱缺水，一天内的气温变化较大。例如，我国 新疆的一些地区，夏季昼夜温差可达 20 ℃。“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”正是这种气候的生动写照。而沿海地区一年四季气温波动幅度比较小，夏天不太热，冬天也不太冷。 水对气候具有调节作用。近几十年来，我国坚持植树造林、绿化荒山，依靠森林涵养水源，一定程度上改善了大片地区的气候和生态环境，诠释了“绿水青山就是金山银山”的理念，取得了举世瞩目的成就。河北省塞罕坝生态环境的巨大变化就是一个生动案例。寒来暑往，三代塞罕坝人将这片曾经“黄沙遮天日，飞鸟无栖树”的荒漠沙地变为百万亩人工林海。如今的塞罕坝已成为守卫京津地区的重要生态屏障。 【例2】如图甲所示，是“观察不同物质吸热升温的现象”的实验装置。将_____（选填“质量”或“体积”）相等的水和沙子分别装入瓷盘中，用红外灯均匀照射两个瓷盘，观察沙子和水升高的温度，升高温度较大的物质，其比热容较___（选填“大”或“小”）；多次实验后绘制了温度随时间变化的关系图像，图像中的___ （选填“A”或“B”）是水的图像。 质量 二、比热容 小 B 【例3】现代社会汽车作为人们出行的重要交通工具，大多数汽车防冻冷却液是以水和乙二醇为原料混合而成的，其中主要成分是水，这是利用了水的____________大的特点。 比热容 二、比热容 【解析】因为水的比热容大，质量相同时升高相同的温度，吸收的热量多，故大多数汽车防冻冷却液是以水和乙二醇为原料混合而成的，其中主要成分是水，就是利用了水的比热容大的特点。 【例4】关于比热容，下列说法中正确的是（     ） A．比热容是物质的一种特性，跟物体的质量、吸热多少无关 B．吸收热量越多的物体比热容越大 C．一块铁的比热容比一颗铁钉的比热容大 D．加热一杯水，水升温越多，水的比热容越大 A 二、比热容 【解析】A．比热容是物质的固有特性，仅与物质种类、状态有关，与质量、吸放热多少、温度变化量均无关，故A正确； B．比热容是物质的固有特性，比热容大小与吸收热量多少无关，故B错误； C．铁块与铁钉为同种物质铁，状态相同，二者比热容相等，故C错误； D．比热容是物质的固有特性，比热容大小与温度变化量无关，故D错误。 故选A。 【例5】关如图所示，夏季在沿海地区常见“海陆风”现象。风从海洋吹向陆地时，下列说法正确的是（     ） A．发生在夜晚，且海水温度较高 B．发生在白天，且陆地温度较高 C．发生在白天，且海水温度较高 D．发生在夜晚，且陆地温度较高 B 二、比热容 【解析】白天，在相同日照条件下吸收相同热量，陆地沙石比热容小，温度升高得多，陆地温度较高，空气受热上升；海水比热容大，温度升高得少，海面温度较低，空气下沉，近地面空气从海洋流向陆地，风从海洋吹向陆地。 夜晚的情况恰好相反，放出同样的热量，海水温度降低慢，陆地温度降低快，风由陆地吹向海洋。故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 三、热量的计算 物质的比热容 三、热量的计算 比热容的公式： 热量公式 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为： Q吸=cm（t-t0）＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为： Q放=cm（t0-t）＝cmΔt t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体后来的末温度。 注意：在解题、审题的过程中，要注意文字叙述中“升高到、降低到”对应的是物体的末温（t末）；而“升高、升高了、降低、降低了”对应的是温度的改变量（Δt）。 三、热量的计算 例题　初温为 20 ℃、质量为 1.5 kg 的一壶水，温度升高到 100 ℃需要吸收多少热量？ 分析　已知水的质量，查表可知水的比热容，利用相关公式即可求得水吸收的热量。 解答　水吸收的热量 Q 吸 = cm（t - t0） = 4.2×103 J /（kg·℃）×1.5 kg×（100-20）℃ = 5.04×105 J 三、热量的计算 热平衡 高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若高温物体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”。 若高温物体放出的热量全部被低温物体吸收，则有 Q吸 = Q放。c1m1（t1-t01）＝c2m2（t2-t02） 若此过程中有热量损失，则有 Q放 = Q吸＋ Q损。 【例6】中小华用天然气灶将一壶质量为1kg，温度为30℃的水加热到70℃ ，水吸收的热量为___________J 【c水=4.2×103J/（kg·℃）】。 1.68×105 三、热量的计算 【解析】水升高的温度 水吸收的热量 【例7】中春节期间经常会吃油炸的食物，安全起见，炸完食物的花生油温度下降后再装入容器中。当2kg花生油从330℃冷却到30℃的过程中，放出的热量是多少焦？（已知食用油的比热容是2×103J/（kg·℃）） 三、热量的计算 【解析】水2kg花生油从330℃冷却到30℃的过程中，放出的热量是 四、课堂总结 物质的比热容 四、课堂总结 物体在热传递过程中转移的能量叫作热量。 ①物理意义：用来比较物质吸热能力的物理量。 ②定义：将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比，叫作比热容。 ③ 公式： c ④ 单位：J/（kg·℃） ⑤比热容是物质的一种物理属性。 ①影响吸热的因素：物质种类、质量、升高的温度。 ②吸热公式：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt ③放热公式：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt 物质的比热容 比热容 热量 热量的 计算 五、练习与应用 物质的比热容 五、练习与应用 1. 如图所示，拖拉机发动机采用循环流动的水进行冷却。你能说说用水冷却的优点吗? 【解析】水的比热容大，当其循环通过汽车发动机时，能从温度较高的发动机吸收更多的热量，从而达到较好的冷却效果。 五、练习与应用 2. 质量为10 kg、温度为20℃的水，吸收1.26×106J热量后，温度将升高到多少摄氏度? 【解析】根据公式 c= 可得 t= t - t0 t =t+t0= 30℃+ 20℃ =50℃ 六、提升训练 物质的比热容 1.图甲为我国古代的“省油灯”，图乙为其剖面图，上方容器装油，下方是夹水层。这种设计利用了水_________大的特点。为了使省油效果更好，应当选用_________（选填“瓷”或“铜”）来制作该灯，水层要留得更_________（选填“厚”或“薄”）。 六、提升训练 比热容 瓷 厚 2.为了比较A、B两种液体的比热容，小组同学用完全相同的加热装置对质量分别为100g和400g的A、B两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息，可知A、B在0～8min内吸收的热量之比为_________，A、B两液体的比热容之比为_________，__________（A/B）液体更适合作发动机的冷却液。 六、提升训练 1:1 A 2:1 3.将质量和初温均相同的铝、铜、铁三个金属球（c铝＞c铁＞c铜）浸没在沸水中煮足够长时间后，三个球的温度相同。从沸水中吸热最多的是______球。若这杯沸水的质量为500g，放置在20℃的教室足够长的时间，放出了___________的热量。【气压为标准大气压，c水=4.2×103J/（kg·℃）】 六、提升训练 1.68×105J 【解析】[1]根据吸热公式，三个金属球质量相同，初温与末温一致则温度变化量相同，比热容越大，吸收的热量越多，所以铝球吸热最多。 [2]标准大气压下沸水温度为100℃，水的质量 水放出的热量 铝 4.关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（     ） A．物体温度不变，其内能也保持不变 B．热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递 C．物体温度一旦降到0℃，其内能就变为零 D．同一物体温度越高，含有的热量越多 六、提升训练 B 【解析】A．晶体熔化时温度不变，但持续吸热内能增大，故A错误； B．热传递的条件是存在温度差，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，故B正确； C．一切物体在任何温度下都具有内能，0℃的物体仍有内能，故C错误； D．热量是过程量，仅在热传递过程中体现，不能说物体“含有”热量，故D错误。 故选B。 5.质量均为100g的四种物质，当温度升高1℃时所吸收的热量如图所示。根据图中信息，以下判断正确的是（　　） A．煤油的比热容比水大 B．煤油的比热容为2.1×103J/（kg·℃） C．等质量实心的铝块、铜块吸收相同的 热量，铜块温度变化更大 D．等质量实心的铝块、铜块降低相同的 温度，铜块放出的热量更多 六、提升训练 C 6.某同学用两只相同的酒精灯同时分别对质量为m1、比热为c1的甲物质和质量为m2、比热为c2的乙物质加热，若在相等的时间内（甲、乙物质吸收的热量相等），甲物质的温度变化比乙物质的温度变化多，则下列推断不正确的是（　　） A．若m1=m2，则c1＜c2 B．若c1=c2，则m1＜m2 C．若m1＞m2，则c1＜c2 D．若c1＜c2，则m1＜m2 六、提升训练 D 7.烈日炎炎，沙子滚烫，海水却是凉的，小明决定探究出该现象的本质原因。 (1)排除干扰：根据烧水多少以及烧开或者烧成温水的经验，可确定同种物质，吸收热量的多少可能与质量和__________有关； (2)确定课题：“不同的物质，其他条件相同，那么吸热是否相同呢？”小文用规格相同的白炽灯模拟太阳，对质量相同的水和沙子加热（如图甲所示），箱子规格一致，这是为了保证相同时间内水和沙子___________相同； 六、提升训练 升高的温度 吸收的热量 (3)记录的证据绘制表格（如表格乙所示），都升高10℃，根据___________（加热时间/升高的温度）的多少，可判断水比沙子吸收的热量更________（多/少）。基于物质关于“热”的角度，有这样的特性，科学家把这个特性抽象概括为比热容，该实验中用到的研究方法有________、_________法。 (4)在受太阳照射的条件相同时，内陆地区昼夜温差比沿海地区大，这是因为水和沙土相比，水比热容较大，下列事例中属于应用水的这种特性的__________。 A．夏天给教室洒水，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 六、提升训练 加热时间 多 控制变量 转换法 C