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第1节　热量　比热容
教材 解读 　《初中物理新课程标准》对本节内容的要求是:“通过实验,了解比热容,尝试用比热容说明简单的自然现象。”“比热容”是本章的重点内容。因为比热容的概念比较抽象,且又与质量、温度的变化量、吸收或放出的热量三个物理量有联系,理解起来比较困难,所以“比热容”也是整本教材的难点。
学 习 目 标 物理观念 　1.知道热量的概念。 　2.通过实验,了解比热容,知道比热容是物质的一种特性。 　3.能运用比热容说明简单的自然现象。 　4.知道热量的计算公式。
学 习 目 标 科学思维 　归纳不同物质吸热的特点,能根据比热容进行简单的热量计算。
科学探究 　1.运用控制变量法设计实验方案,然后进行实验。 　2.对实验数据进行分析、比较、归纳。
科学态度 与责任 　提高学生关心人类赖以生存的自然环境的意识。
教学 重、 难点 　重点:比热容的概念及根据比热容进行简单的热量计算。 　难点:理解比热容的概念并能利用它解释有关现象。
教学 建议 　比热容概念的教学既是重点又是难点,可采用以下策略:(1)通过实验探究,理解“不同物质在质量相等、升高温度相同的情况下,吸收的热量不同”。(2)引导学生对比分析,运用比值定义法抽象出比热容的概念,并进一步由比热容的定义说明其单位。(3)引导学生运用比热容知识解释一些生活和自然现象,深化认识。(4)根据比热容的物理意义推导出热量公式Q=cmΔt后,推导变形公式c=,从而将定义描述和公式表达结合起来,加深对比热容的理解。 　从学生角度看,学生已基本掌握了科学探究的模式,基本掌握了控制变量法、转换法、比值定义法等方法的运用,本节的探究活动采用的是一种开放式的探究模式,充分发挥学生的主动性和创造性,让学生在探究活动中切实体验物质的热属性,以加深学生对比热容概念的理解。
教学设计①　
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 　 情境引入:烈日炎炎的夏季,白天海滩上的沙子热得烫脚,海水却非常凉爽;傍晚太阳西落,沙子很快凉了下来,海水却仍然暖暖的。 提出问题:同样的日照条件,为什么沙子和海水的温度不一样 引入新课:热量　比热容。 思考、感受 活跃课堂气氛,引入课题,激发学生的学习兴趣。
【探究新知】 一、热量 提问:在学习物态变化时,我们经常说物体吸热或放热。例如在烧水的时候,水会吸热。什么是热量呢 小结:在热传递过程中,传递的热的多少叫作热量。热量的单位是焦耳,单位符号为J。1 g水温度升高1 ℃时吸收的热量为4.2 J。 演示实验或播放视频,比较不同物质吸收热量的情况(教材P2、P3演示) 实验表明:质量相等的水和食用油,升高的温度相同时,水吸收的热量比食用油多。 思考、交流 使学生理解热量的基本概念。
二、比热容 1.比热容 展示比热容的概念、定义式、单位及物理意义。 (1)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,叫作这种物质的比热容。比热容用符号“c”表示。 (2)单位:焦每千克摄氏度,符号是J/(kg ℃)。 (3)比热容是物质的一种特性:同种物质的比热容一定,不同种物质的比热容一般不同。 (4)观察教材P4“小资料”一些物质的比热容(下表): 物质比热容 c/[J·(kg·℃)-1]物质比热容 c/[J·(kg·℃)-1]水4.2×103铝0.88×103酒精2.4×103干泥土约0.84×103煤油约2.1×103铁、钢0.46×103冰2.1×103铜0.39×103色拉油约1.97×103水银0.14×103沙子约0.92×103铅0.13×103
讨论:水的比热容的物理意义是什么 物理意义:1 kg的水温度升高(降低)1 ℃所吸收(放出)的热量为4.2×103 J。 ①水的比热容较大,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。 ②不同物质的比热容一般不同(特例:c煤油=c冰)。 ③物质的比热容与物质的状态有关(如:冰和水)。 2.利用比热容的知识解释生活中的现象 过渡语:水的比热容比一般物质要大,这一性质在实际生活中是否可以有一定的用武之地呢 是否可以用来解释我们生活中常见的一些现象呢 (1)海水与沙子的温差问题 多媒体展示图片: 探究归纳:海水与沙子接受光照的时间相同,吸收的热量相同,由于海水的比热容比沙子的比热容大,所以海水升温比沙子慢;没有日照时,海水降温也比沙子慢。 观察、思考、交流 观察、思考、交流 观察、思考、交流 通过探究比较不同物质吸收热量的情况,引出比热容的概念。 引导:查阅比热容表,让学生认识到水的比热容较大,泥土、沙子的比热容较小。 知道水的比热容较大这一特点在生活中的一些应用:冷却剂、调节气候等。
(2)暖气中用水作为循环物质 多媒体展示图片: 探究归纳:水的比热容较大,与其他物质相比,相同质量、升高相同的温度时吸收的热量较多,同样,降低相同的温度时放出的热量也多,向室内散发的热量就多,所以暖气中常用水作为循环物质。 三、热量的计算 比热容在数值上等于单位质量的某物质温度升高1 ℃所吸收的热量。水的比热容是4.2×103 J/(kg· ℃),它表示什么意思 口答: 2 kg的水温度升高1 ℃需要吸收多少热量 1 kg的水温度升高2 ℃需要吸收多少热量 质量为m的水温度升高1 ℃需要吸收多少热量 质量为m的水温度升高Δt需要吸收多少热量 质量为m的某种物质(比热容为c)温度升高Δt需要吸收多少热量 归纳:物体的质量为m,比热容为c,温度变化值为Δt,物体在温度变化过程中吸收或放出的热量Q=cmΔt。 例题　一个水壶装满质量为4 kg、温度为20 ℃的水,要将水烧开(标准大气压下),水需要吸收多少热量 在利用Q=cmΔt进行计算时要注意: (1)各个物理量的单位。质量单位用千克(kg),温度单位用 ℃。 (2)Δt是温度的变化值,既不是初温也不是末温,注意区分温度“升高到”和“升高了”。 (3)物体吸热升温和放热降温的计算公式相同,注意温度的变化。 课堂小结(略)　 课堂练习(略)　 布置作业(略)　 思考、交流 分步提问可以使问题简单化、清晰化,有利于让学生归纳总结出计算公式。
教学设计②　　(详见电子资源)
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导学设计　　
学点1　热量
[问题]对于不同的物质,例如水、食用油,如果它们的质量相同,升高的温度也一样,它们吸收的热量是否相同 怎样比较不同物质的吸热能力呢
[证据]
(1)实验方法:控制变量法、转换法。
①控制变量法:探究物质吸收的热量与质量、升高的温度、物质种类的关系时,应该控制其中两个量不变,每次实验只能改变其中一个量。
②转换法:因为热量无法直接测量,所以我们可以用　 加热时间　来比较物质吸收的热量。
(2)实验器材:质量相等的水与食用油、温度计2支、电加热器2个、秒表。
(3)实验过程:
a.取质量　 相等　(选填“相等”或“不相等”)的水与食用油各200 g。
b.按照如图13-1-7所示安装器材。观察　 温度计　的示数,记下加热前水和食用油的温度。
图13-1-7
c.接通电源,同时对烧杯中的水和食用油加热3~5 min(根据实际情况而定)。
d.停止加热,同时读出两支温度计的示数,记下水和食用油的温度。
e.算出加热过程中水和食用油的温度各升高多少摄氏度。
f.处理实验数据。
物质 质量m/g 初温t0/℃ 末温t/℃ (t-t0)/℃ 吸收的热量 (加热时间)
水 200 20 42 22 相等
食用油 200 20 55 35 相等
[解释]
(1)质量相等的水和食用油吸收相同的热量,升高的温度　 不相等　(选填“相等”或“不相等”),食用油升高的温度比水多。
推理:质量相等的水与食用油升高相同的温度,吸收的热量　 不相等　(选填“相等”或“不相等”),水吸收的热量比食用油　 多　。表明水和食用油的吸热本领　 不一样　。
(2)换用其他物质进行实验,发现在质量相同、升高的温度相同时,不同物质吸收的热量也不同。
(3)实验结论:质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量　 不相等　(选填“相等”或“不相等”)。
[交流]
(1)测量物质的选取:应选取　 质量　、　 初温　相同的不同物质。
(2)选择相同的热源、保证相同加热时间的目的:让两种物质吸收的热量　相等　(选填“相等”或“不相等”)。
(3)用规格相同的电加热器对不同物质进行加热的好处:①与酒精灯相比,更容易控制相同时间内提供的热量相同;②液体内部加热,热量损失　 少　。
学点2　比热容
1.比热容
(1)物理意义:用来比较物质　 吸热能力　的物理量。
(2)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　,叫作这种物质的比热容。
(3)定义式:比热容=c=。
Q表示物质吸收(或放出)的热量,单位是　 焦耳　(J);
m表示物体的质量,单位是　 千克　(kg);
Δt表示升高(或降低)的温度,单位是　 摄氏度　(℃)(吸热时Δt=t-t0,放热时Δt=t0-t);
c表示物质的比热容,单位是　 焦每千克摄氏度　,单位符号是J/(kg·℃)。
(4)实验证明:单位质量的某种物质,温度降低1 ℃时放出的热量,也等于这种物质的比热容。
(5)水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),表示的物理意义:1 kg水温度升高或降低1 ℃时吸收或放出的热量是4.2×103 J。
(6)比热容是物质的一种　 特性　,每种物质都有自己的比热容。
①同种物质的比热容是不变的,与质量、温度、吸收的热量　 无关　,与物质的种类和状态　 有关　。(均选填“有关”或“无关”)
②比热容反映了物质的吸热能力,比热容越大,物质越不容易升温,也不容易降温。
(7)常见物质的比热容[J/(kg·℃)]:
水　4.2×103 色拉油　约1.97×103 铁、钢　0.46×103
酒精　2.4×103 沙子　约0.92×103 铜　0.39×103
煤油　约2.1×103 铝　0.88×103 水银　0.14×103
冰　2.1×103 干泥土　约0.84×103 铅　0.13×103
[想一想]从上表中你可以发现什么规律
①不同种物质,比热容一般　 不同　(选填“相同”或“不同”)。
②同种物质在不同状态时,比热容　 不同　(选填“相同”或“不同”)。
③水的比热容最　 大　,约是沙子的　 4.6　倍。
2.运用比热容知识解释有关现象:为什么沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小
[分析]海水与沙子接受光照的时间相同,吸收的热量相同,但是海水的比热容比沙子的　 大　,所以海水升温比沙子　 慢　;因此白天海水温度低,沙子温度　 高　。晚上没有光照时,海水和沙子放出相同热量时,海水降低的温度比沙子　 少　,所以海水温度高,沙子温度　 低　。
3.水的比热容比较大的应用
(1)水的比热容比较大的物理意义:水的比热容较大,与其他物质相比,在质量一定、升高相同温度时,吸热较多,故用水作为冷却剂效果较好。水的比热容较大,与其他物质相比,在质量一定、降低相同温度时,放热较多,故用水取暖效果较好。
(2)水的比热容比较大的应用:　 取暖　、　 制冷　、　 调节气温　。
为解决城市的热岛效应问题,不少城市修建人工湖来调节气温,为什么
[分析]因为水的比热容比较大,和其他物质相比,在质量一定时,吸收相等的热量,水温升高比较　 小　;放出相等的热量,水温降低比较　 小　。即在相同情况下,水能使周围物体的温度变化较少,所以水对气温的调节有较明显的作用。
学点3　热量的计算
[推导热量公式]根据比热容公式c=可推导出:
①物体温度升高时吸收的热量为　 Q吸=cm(t-t0)=cmΔt　。
②物体温度降低时放出的热量为Q放=　 Q放=cm(t0-t)=cmΔt　。
t0表示　 物体的初温　,t表示　 物体的末温　。
公式Q=cmΔt中各物理量的单位:
m表示物质的质量,单位:　 kg　;
Δt表示改变的温度,单位:　 ℃　;
c表示物质的比热容,单位:　 J/(kg·℃)　;
Q表示吸收或放出的热量,单位:　 J　。

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