内容正文:
第十三章 内能
第1节 热量 比热容
第1课时 热量 比热容
▍探新知·自主梳理 夯实基础★巩固知识
1.热量:在热传递的过程中,传递热的多少.热量的单位是___,单位的符号是__.
2.比较不同物质的吸热能力.
(1)比较质量相同的物质吸热能力的两种方法:
①在加热时间(吸收热量)相同的情况下,观察物体升高的温度是否相同.
②观察物体升高相同的温度所需要的加热时间(吸收热量)是否相同.
(2)结论:质量相等的不同物质,升高相同温度时,不同的物质吸收的热量___.质量相等的不同物质,吸收相同的热量后,不同的物质升高的温度___.(两空均填“相同”或“不同”)
3.比热容.
(1)比热容的符号是__.
(2)定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的___与它的质量和升高的温度__之比,单位符号是_____.
(3)性质:比热容是物质的性质,同种物质的比热容相同,不同的物质,比热容一般不同.比热容与物质的质量、吸放热情况等无关,比热容大指的是物体的吸热能力强或控温能力强.
(4)水的比热容是_____ J/(kg·℃),表示1 kg的水温度升高1 ℃时所吸收的热量是4.2×10³ J.冰的比热容___水的比热容.
4.水的比热容大的生活应用.
(续表)
温馨提示:在日常生活的液体中水的比热容最大,也可以理解为水的吸热本领最___.
▍实验·探究与实践 思维培养★素养提升
【实验导引】
提出问题:加热相同质量的水和煤油,使它们吸收相同的热量,它们升高的温度是否相同?
实验猜想:___________.
【设计与进行实验】
1.实验目的:探究不同物质的吸热能力.
2.实验原理:加热相同的时间,温度变化___的吸热能力强.
3.实验器材:2支相同的温度计、2个烧杯、水、煤油、2个相同的电加热器(或2个相同的酒精灯、2个铁架台)、___、___、玻璃棒.
4.实验装置.
5.实验过程:
(1)用天平称出___质量的水和煤油,将其分别放入2个烧杯.
(2)烧杯内分别放入温度计,并读出温度.
(3)用如图所示的装置对水和煤油进行加热,每隔2 min记录一次温度计示数.
6.实验记录表格.
7.实验结论:质量相同的水和煤油,吸收相同的热量后,___升高的温度多.物质的这种特性用比热容这个物理量来描述.比热容大的物质吸热能力___.
8.根据实验数据描绘水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图所示,分析图像可知:水升温较___(填“快”或“慢”),比热容___.
【分析、交流与反思】
9.实验中用_____来体现吸收热量的多少,此处使用的探究方法是___法.
10.实验还用到了控制变量法,在设计实验方案时,需要确定控制以下的变量,你认为其中多余的是___(填字母).
A.采用完全相同的加热方式
B.酒精灯里所加酒精量相同
C.取相同质量的水和另一种液体
D.盛放水和另一种液体的容器相同
11.玻璃棒的作用是搅拌使物质_____.
12.使用酒精加热时,实验器材的安装顺序是_____,目的是使酒精灯外焰加热.用电加热器代替酒精灯会更加稳定,确保加热器在相同的时间内放出的热量___.
13.实验除了通过相同加热时间比较温度变化外,还可以通过温度变化相同时比较_____来比较不同物质的吸热能力.
14.【器材创新】如图所示,用同一热源同时加热,可以避免两次加热,还可以确保相同时间内水和煤油吸收的热量___.
15.【开放性设问】通过本实验,可知水的比热容大,请写出相关的一个生活现象:___________
实验特训:(2025年辽宁省)如图甲,某小组在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和食用油,比较它们的吸热能力.
(1)为使两个电加热器在单位时间内放出的热量相同,电加热器的规格应___.
(2)本实验中使用的液体温度计是根据液体_____的规律制成的.
(3)每隔0.5 min记录一次温度,并将数据记录在下表中.第2.5 min时,食用油中的温度计示数如图乙所示,为___℃.
分析表中数据,发现___吸热能力强.
(4)为使内部充有液态介质的电暖器通电后能迅速升温,内部应充入吸热能力较___(填“强”或“弱”)的介质.(仅从吸热能力的角度分析)
▍攻重难·素养导向 学用结合★培养能力
知识点1 比热容
典例1:已知水、酒精、煤油、色拉油四种物质的比热容的大小关系是 ,当它们质量相同、吸收相同的热量时,温度变化较大的是( )
A.水 B.酒精
C.煤油 D.色拉油
变式1:下表是一些物质的比热容[J/(kg·℃)],根据表中数据,下列判断正确的是( )
A.物质的比热容与物质的状态无关
B.比热容相同的一定是同种物质
C.质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块温度变化较大
D.100 g水的比热容是50 g水的比热容的两倍
易错点 对影响比热容大小的因素理解不清
易错训练:对于同一物态的某种物质,根据比热容的定义式 得知( )
A.比热容跟热量成正比
B.比热容跟质量成反比
C.比热容跟温度变化成反比
D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
知识点2 比热容解释简单的自然现象
典例2:下列与比热容有关的生活现象,描述正确的是( )
A.沙漠地区昼夜温差小
B.汽车发动机常用水作为冷却剂
C.在太阳光的照射下,干泥土比湿泥土升温慢
D.“早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照
变式2:晴朗的沿海地区,海风通常发生在___(填“白天”或“晚上”),这是因为陆地上沙土的比热容比水___(填“大”或“小”),使得土地吸热升温比水___(填“快”或“慢”).
▍提索能·优化训练 有效拓展★提升技能
基础巩固
1.(2025年黑龙江省)下列实例中与水的比热容有关的是( )
A.北方冬天气温较低,户外的水管容易冻裂
B.沿海地区的昼夜气温差比内陆地区小
C.天热时在地面上洒水是为了降低室内温度
D.刚洗的衣服放在通风的环境中会干得快些
2.【跨学科·语文】如图是杜甫绝句《迟日江山丽》中诗句“沙暖睡鸳鸯”的画面.太阳升起时,( )
A.沙地比水更暖和,因为沙的比热容比水小
B.沙地比水更暖和,因为沙的比热容比水大
C.水比沙地更暖和,因为沙的比热容比水小
D.水比沙地更暖和,因为沙的比热容比水大
3.以下过程不发生物态变化.初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量,甲的末温比乙的低;那么,初温相同的甲、乙放出相同热量,( )
A.甲的末温比乙的低,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
B.甲的末温比乙的高,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
C.甲的末温比乙的高,且可以判断甲、乙比热容哪一个大
D.无法判断甲、乙的末温哪一个高,且无法判断甲、乙比热容哪一个大
4.(2025年清远市期末)夏季的飞来湖公园是人们休闲、散步的理想场所.湖水面积较大,有利于调节周围的气温,这是由于水的____较大.小明买了一瓶冰镇矿泉水,拧开瓶盖,喝了一大口水,则瓶中剩下水的密度将___,比热容将___.(后两空均填“变大”“变小”或“不变”)
能力提升
5.【科学探究】用完全相同的装置分别给质量相等的甲、乙两种液体加热,绘制的温度—时间图像如图所示,由图像可知:
(1)从开始加热到 时刻,甲、乙两种液体吸收的热量 __ ;甲、乙两种液体的比热容大小关系 __ (以上两空均填“>”“<”或“=”);甲液体温度比乙液体温度升高得___(填“快”或“慢”).
(2)若想使两种液体升温一样快,应该减少___液体的质量.
6.【科学探究】小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”.
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及___(填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油.
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是通过比较_____来比较物质吸收热量的多少.
(3)实验中选取初温不同、___相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热,当它们吸收相同的热量时,通过比较_____来比较不同物质吸热能力的强弱.
(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中___(填“A”“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示数如图3所示为___℃.
(5)部分实验数据如表所示,分析数据可得出结论是___(填“水”或“煤油”)的吸热能力更强.
培优训练
7.(2025年梅州市一模)如图1所示,小健往甲、乙两个杯子中倒入等质量的热水,同时开始计时,测得水温随时间变化的图像如图2所示.可推测( )
A.乙杯中的热水先降至60 ℃
B.甲杯中的水在0~10 min放出的热量比乙杯的多
C.两杯水的质量及初温相同,降温速度不同是因为两杯水的比热容不同
D.由上述实验可得结论:两杯热水降温快慢不同唯一的原因是两个杯子的材料不同
第2课时 热量的计算
▍探新知·自主梳理 夯实基础★巩固知识
1.热量的计算.
(1)物体吸收(或放出)热量的多少跟物体的___、______和_____有关.
(2)热量的计算公式:.
吸热的公式:_____.
放热的公式:_____.
(3)注意:①为物质的比热容,为物体的质量,为物体的初温,为物体的末温;②使用此公式时,要区分“升高”“升高到”和“降低”“降低到”的不同.
(4)根据热量的公式可知:同一物体升高或降低相同的温度时,所吸收的热量或放出的热量是___的.
2.公式变形.
计算质量公式:_____;计算温度差公式:_____;计算比热容公式:_____.
▍攻重难·素养导向 学用结合★培养能力
知识点 热量的计算
典例:质量均为0.5 kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示.已知水的比热容 J/(kg·℃),.下列说法中( )
①甲物质是水;
②0~12 min乙温度降低了20 ℃;
③0~12 min甲放出了 J的热量;
④乙物质的比热容为 J/(kg·℃).
A.只有①②正确
B.只有②④正确
C.只有①③正确
D.只有①④正确
物理方法——图像法
物理学中常用图像法来体现物理量变化的情况,如物质吸热时温度随时间变化的图像,其中时间轴代表的是物体吸收热量的多少.质量相同的不同物质,吸收相同的热量时,比热容大的温度变化慢,在图中体现就是 .
变式:【物理与生活】生产生活中,常选择水作为冷却液,是利用了水的比热容较___(填“大”或“小”)的特性;在1个标准大气压下,质量为1 kg、初温为20 ℃的水,吸收 J的热量后,水温上升___℃[ J/(kg·℃)].
易错点1 物体的末温判断混淆
易错训练1:已知铅的比热容为 J/(kg·℃),质量为100 g的铅温度由600 ℃降低100 ℃,可放出___J的热量.
易错点拨:当铅温度由600 ℃降低100 ℃,其末温为500 ℃,温度改变了100 ℃.
易错点2 忽略了水的沸点
易错训练2:在一个标准大气压下,质量为2 kg,温度为15℃的水,当它吸收了 J的热量后,水的温度升高了___℃.
易错点拨:一标准大气压下水的沸点是100 ℃,水沸腾后温度不再升高.
▍提索能·优化训练 有效拓展★提升技能
基础巩固
1.水的比热容为 J/(kg·℃),质量为10 kg的水,温度升高10 ℃,吸收的热量为( )
A. J
B. J
C. J
D. J
2.(2026年揭阳市期末)甲、乙两物体质量都为1 kg,丙物体质量为2 kg,三个物体温度都升高1 ℃,吸收热量如图所示,则它们的比热容关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
3.甲、乙两铁块,质量之比是3∶1,甲、乙吸收相同的热量,甲温度升高了20 ℃,两铁块的比热容之比为___,乙温度升高了__℃;若甲、乙升高温度之比为1∶2时,吸收热量之比为___.
4.我国人均水资源占有量低,我们应该积极参与到珍惜和保护水资源的行动中来,不要让眼泪成为我们地球上最后一滴水.水的比热容为 J/(kg·℃),1 kg温度为20 ℃的水吸收 J的热量,水的温度将升高___℃.
能力提升
5.【科学思维】如图是冰熔化时温度随时间变化的图像,其中有一个是正确的.已知冰的质量为4 kg, J/(kg·℃), J/(kg·℃),假设相同时间内吸收的热量相同,整个过程忽略质量变化,不考虑热量损失.下列说法正确的是( )
A.图甲是冰熔化时的正确图像
B.冰熔化的过程持续了5 min
C.冰熔化过程吸收的热量为 J
D.水在5~7 min吸收的热量为 J
6.妈妈用质量为625 g、初温为95 ℃的热水给小明加热牛奶.牛奶质量为420 g,初温为25 ℃.加热一段时间后,它们的共同温度为75 ℃.已知 J/(kg·℃),若水所放出的热量全部被牛奶吸收,求:
(1)水放出的热量.
(2)牛奶的比热容.
培优训练
7.阅读短文,回答问题.
即热式节能饮水机
即热式节能饮水机已在地铁站、学校、宾馆等公共场所广泛使用,如图甲为我校教学楼层安装的某品牌即热式节能饮水机,其原理如图乙所示.烧开的水很烫不能立即饮用,即热式节能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题,它的奥秘在于将进水管与出水管贴在一起,利用进水管中的冷水给出水管中的开水降温,同时,进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开.
如图乙,当节能饮水机的出水流量为1.9 L/min时,20 ℃的自来水经热交换套管后被预热成85 ℃的热水流进加热腔,同时有相同质量的100 ℃的开水从加热腔流进热交换套管,变成可供直接饮用的温开水流出.
即热式节能饮水机喝水无须等待,即按即出,而且具有待机零功耗,比传统饮水机要节能、省电,真正倡导了绿色环保饮水新概念.
请回答下列问题:
(1)若在热交换套管内进行热交换过程中,自来水吸收的热量与等质量的开水放出的热量相等,则可供直接饮用的温开水的温度是多少?
(2)每分钟节能饮水机流出水的质量是多少?每分钟预热后的热水进入加热腔加热成开水的过程中吸收的热量是多少?[ kg/m³, J/(kg·℃)]
参 考 答 案
1.焦耳 J
2.(2)不同 不同
3.(1) (2)热量 乘积 J/(kg·℃) (4)4.2×10³ 小于
4.①小 ②多 ③大 ④多
温馨提示:强
2.小
3.天平 秒表
5.(1)相同
6.水的温度/℃ 煤油的温度/℃
7.煤油 强
8.慢 大
9.加热时间 转换
10.B
11.受热均匀
12.自下而上 相等
13.加热时间
14.相等
15.沙漠地带早晚温差大于沿海地区(答案不唯一)
实验特训:(1)相同 (2)热胀冷缩 (3)46 水 (4)弱
典例1:D
变式1:C
易错训练:D
典例2:B
变式2:白天 小 快
1.B 2.A 3.B
4.比热容 不变 不变
5.(1)= < 快 (2)乙
6.(1)秒表 (2)加热时间 (3)质量 升高的温度 (4)B 66 (5)水
7.B
1.(1)质量 升高(降低)的温度 物质的比热容 (2) (4)相等
2.
典例:D
变式:大 80
易错训练1:1300
易错训练2:85
1.B 2.B
3.1∶1 60 3∶2
4.50
5.C
6.解:(1)水放出的热量为 . (2)若水所放出的热量全部被牛奶吸收,牛奶吸收的热量为 ,由 可得牛奶的比热容为 .
7.解:(1)因20 ℃的自来水经热交换套管后被预热成85 ℃,同时相同质量的100 ℃的开水从加热腔流进热交换套管后变为温开水流出,所以,不计热损失时,冷水吸收的热量和热水放出的热量相等,即 ,,解得 . (2)由饮水机的出水流量为1.9 L/min可知,每分钟加热水的体积为 ,水的质量为 ,水吸收的热量为 .
第十三章 内能 · 1
学科网(北京)股份有限公司
$