资源简介

《用比热容解释相关问题》教学设计
课题名称：用比热容解释相关问题
教材版本：人教版义务教育课程标准实验教科书九年级
教学背景分析
（一） 教学内容的地位和作用 本节知识是在改变内能的方式之一，热传递的基础上展开的，因为物体吸热、放热现象在生活中十分普遍，而比热容又是影响吸、放热多少的因素之一。本节课从温度计，这一常见的、又是学生较为熟悉的测温工具入手，通过使用热量公式，计算自制温度计测温过程中吸收的热量 Q，通过对比及有关现象的分析，提高学生观察生活、分析问题的能力，以及提高学生利用所学知识解决实际问题的能力，从而体现物理教学从生活走向物理的理念。 （二）学情分析： 学生刚刚接触了比热容的概念。通过实验，初步认识了质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化不同的现象，知道这一现象与物质的比热容有关，并得到了热量公式；但仍不清楚比热容特性的含义与应用，本节课，就是希望通过对生活中、自然界中一些常见现象的分析，引导学生理解比热容的物理意义，掌握用热量公式分析问题的基本方法。
教学目标
（一） 知识与技能 1、尝试用比热容说明简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。主要是强调物理知识的应用,及其与生活和社会的联系。同时应注意发展学生在应用知识和科学方法,分析解决实际问题的能力。 2、会进行简单的吸、放热计算。引导学生通过分析比热容的物理意义，用算术法计算水和煤油在温度升高或降低时吸收或放出的热量，进而提炼出热量的计算公式，重在对公式物理意义的理解。 （二） 过程与方法 1、 通过自制温度计测温过程中吸收热量的计算，分析在热传递过程中，吸热和放热的关系；借助教师创设的情境，引导学生积极参与到教学活动中； 2、 通过使用不同的自制温度计测量同一液体的末温，比较它们的差距，分析原因，寻找提高自制温度计测量准确度的要点；通过“发现”和“分析”，发展学生的探究能力；
3、 通过讨论与思考，体会比热容的特性：是反映物体在温度变化时，吸热或放热能力的物理量；通过“讨论与思考”，发展学生解决问题和归纳总结的能力； 4、 学会用公式法，解释生活中常见的与比热容有关的热现象 （三）情感态度与价值观 通过回顾与讨论，培养学生的思维习惯和思维能力，激发学生对常见的、熟悉的现象的本质进行思考，探索日常生活中的物理学道理，产生乐于探索自然规律的情感，体验自然科学的价值，体验知识来源于实践而又应用于实践的辩证关系。
教学重点和难点
(一)教学重点 1、热传递过程中，物体的吸、放热的多少与比热容、质量和温度变化量的关系 2、通过对自制液体温度计的测温结果的讨论，学会用热量公式分析问题 (二)教学难点 1、对比热容概念的理解 2、如何用比热容及热量公式，解释常见的现象，尤其是自然现象，如何用控制变量法进行分 析。
教学方式和教学手段
（一）教学方式：通过利用不同的自制液体温度计对物体进行测温，要求学生用热量公式对测量结果加以分析，从中体验热传递伴随热量交换的过程，体会比热容的物理意义；通过实例推导各物理量之间的关系，启发引导，理解生活中相关的现象。 （二）教学手段：讲练结合 （三）学生学习方式：教师把学生引入情境，引导学生思考、分析
教学过程
教师活动 设计意图 活动层面 时间
同学们，大家好！今天 我们一起来了解比热容的应用。
上节课，我们学习了“比热容”，你能写出它的公式和 单位吗？（板书，并显示每个符号表示什么物理量，及其单位） 比热容是公式表示为：（读一遍） 其中，C 表示物质的比热容，Q 表示热量，m 表示质量， △t 则表示温度的变化量。 我们把单位质量的某种物质温度升高或降低 1℃，吸收或放出的热量，叫作这种物质的比热容。 它的单位是这样写的，读作：焦耳每千克摄氏度 我们还知道，比热容是反映物质自身性质的物理量。它 公式： J/(kg·℃)读作焦耳每千克摄氏度
与物体吸收或放出热量的多少、质量和温度变化量的等因素 均无关。
今天，我们继续来学习比热容。下面，让我们一起来看看这 个表，表中给出了“一些常见物质的比热容”。
你能从表中得到什么信息？
从“比热容”表中，我们可以看出：
1、每种物质，都有属于自己的比热容；不同物质，比热容
一般不同；
但是也有特殊的，例如：煤油和冰，它们虽然是不同的物质，
但是它们的比热容却是相同的。 同学看一看，同一种物质，比热容相同吗？ 对比水和冰的比热容。水和冰是同一种物质，但物态不同，它们的比热容也不同 因此，我们发现，2、同一种物质，比热容不一定相同；只有状态相同的同种物质，比热容才相同。 我们还会发现：3、大多数液体的比热容大于固体的比热容，但液态金属水银却是个例外 现在，请你找一找，表格中，哪种物质的比热容最大？ 1、不同物质，比热容一般不同； 2、同一种物质，比热容不一定相同； 3、大多数液体的比热容大于固体的比热容。
对，水的比热容最大
就让我们以水为例，来了解比热容的物理意义。首先，你能 正确读出水的比热容吗？ 水的比热容，写作：4.2×103J/（kg·℃） 读作：4.2×103 焦耳每千克摄氏度它表示什么意思呢？ 我们知道，在热传递过程中，物体温度升高，需要吸收热量。那么，1kg 的水，温度升高 1℃，需要吸收多少热量呢？ 水的比热容就告诉我们，1kg 的水，温度升高 1℃，需要吸收 4.2×103J 的热量。 那么，1kg 的水，温度降低 1℃，放出多少热量呢？ 1kg 的水，温度降低 1℃，放出的热量也是 4.2×103J。 因此，综上所述，1kg 的水，温度升高或降低 1℃，吸收或放出的热量都是 4.2×103J。这就是水的比热容的物理意义。 4.2×103 焦耳每
千克摄氏度
1kg 的水，温度
升高 1℃，需要
吸收 4.2×103J
的热量。
1kg 的水，温度
升高或降低
1℃，吸收或放出
的热量为 4.2×
103J。
请你算一算，下列情况，水能吸收或放出多少热量呢？ Q = c m△t
10kg 的水，温度升高 1℃，吸收的热量为 4.2×104J
10kg 的水，温度降低 10℃，放出的热量为 4.2×105J
你做对了吗？做对的同学，请总结出你的计算方法： 放出的热量也可
根据比热容的物理意义，我们用物质的比热容、质量和温度 以用相同方法求
变化量的乘积，就可以计算出物体在温度变化时，吸收或放 得。
出的热量了。如果用专门的符号来表示它们，就可以写成公 式：Q = c m△t
请你再练一练这道题，并写出它的计算过程：
质量为 10kg 的煤油，温度从 60℃降低到 50℃，会放出多少
热量？
首先从“比热容表”中查找煤油的比热容是 2.1×103J/ 找出已知的物理
（kg·℃），它表示：1kg 的煤油，温度降低 1℃，放出的热 量
量是 2.1×103J。 Q = c m△t
那么，质量为 10kg 的煤油，降低 10℃，还会放出多少热量
呢？带入公式进行计算，过程是这样的，同学们，你做对了
吗？
水的比热容大，在生活中有很多应用。比如
冬天，北方楼房中的暖气用水作为介质，为房屋供暖。请你 分析用水做运输能量的介质有什么好处呢？ 除了水容易获取、比较经济，安全环保外，跟水的比热容大也有关。 公式：
根据公式 Q = c m△t 分析：质量相同的物体、降低相同的 温度，比热容越大，放出的热量越多。 水的比热容在常见物质中是最大的，所以，用水作为传递能量的介质，流过暖气片时，对房屋放的热就越多；因此暖气管里常用热水来作为介质。 如果将水换成煤油，即用煤油来给房屋供暖，效果又将如何呢？ 根据公式 Q = c m△t，质量相同的物体、降低相同的温度，比热容越小，放出的热量越少。 与质量和温度变化量相等的水比较，煤油的比热容小于水，它放出的热量就少于水，效果当然就不如水。 另外，还记得刚才的计算吗，质量都是 10 千克的水和煤油，温度都下降 10℃，水吸收的热量是煤油的 2 倍！是不是可以很直观的得知哪种物质放热多？ 平时，除了带入数字计算，我们还常用公式法，对相关物理量进行分析。 用水作为介质，
可以达到较好的
制暖效果。
出对比
根据刚才我们所讲的原理，大家想想这个问题：汽车工作时，为防止发动机温度过高，需要用“冷却剂”吸收发动机放出的热量。这种“冷却剂”用比热容大，还是比热容小的物质好呢？为什么？
汽车发动机工作时，气缸内的气体温度可以高达 2000℃以 上，如果不及时冷却，会造成许多安全隐患。为了避免以上危险的发生，需要给发动机散热。 根据公式 Q = c m△t，质量相同的物体、升高相同的温度，比热容越大，吸收的热量越多。 所以，汽车发动机里的冷却剂选用比热容大的物质，吸收的热量就多，可以达到较好的冷却效果。
下面我们尝试用比热容，分析跟温度计有关的问题。
液体温度计是生活中常见的测温工具。
温度计放进被测的热水中，开始时，液柱上升，示数发 生变化，测温液体发生了“热胀冷缩”，慢慢地就稳定下来了，这是什么原因呢？ 我们知道，温度不同的两个物体，相互接触时会发生热传递，高温物体会向低温物体放热，使自身的内能减少温度降低；低温物体则会从高温物体吸热，而使自身的内能增大温度升高。 温度计测温液体与热水之间有温度差，会发生热传递，其中温度计内的测温液体因为吸收了来自热水放出的热量而导致温度升高，体积膨胀，使得液柱高度发生变化，对应的温度示数也就发生了变化。这一过程 低温物体吸热，温度升高高温物体放热，温度降低直至两者温度达到相同 这时，温度计的示数基本稳定，我们就可以读取热水的温度了 。 为了方便表达，我们将温度计中，测温液体的比热容用 c1 表示，质量用 m1 表示，温度计的初始温度用 t10 表示；则温度计中测温液体吸收的热量为 Q 吸= c1m1△t1； 我们知道，温度计中的测温液体升高温度主要从热水中吸热，所以，如果温度计吸热越少，热水的热量损失也将越少。 如何使温度计吸热尽量少呢？根据 Q 吸= c1m1△t1，我们发现应该使温度计的测温液体的比热容 c1、质量 m1 和温度变化量△t1 都小一点。 如何实现呢？ 在生产制作温度计时，选择比热容小一点的液体作为测温液体，并让它的质量尽量小一些，至于这个温度差△t1，由于被测液体的温度、当日的室温（影响温度计的初温）、放置被测液体的容器的密闭性能等都是不可控的，所以我们只能在可控的地方做文章，那就是可以想办法让测温液体的比热容 c1、质量 m1 小一些，这样吸热少，被测液体的内能减小得也少，对被测液体的初温影响也越小。 这 个 过 程中，若不计热量损失，温度计吸收的热量 Q 吸等于热水放出的热量 Q 放。 如果热水温度下降越多，也就是温度计示数稳定后测出的温度值t 就会越小，一定会明显小于热水最初的温度 t20，即 t＜t20，这样，温度计测出来的就不是热水原来的温度，而是比原来的温度降低了。
同学们，你观察一下，生活中常见的温度计，液泡里一 般是选用哪些物质作为测温液体，这些测温液体是多还是少呢？
用自制温度计测量出来的结果会比实验室用的温度计测量 出来结果有偏差吗？ 有偏差。因为温度计测温时，温度升高，需要向被测液体吸热，测温液体吸热越多，被测液体放热就越多，被测液体的温度降低也越多； 根据公式Q=cm△t，自制温度计中的测温液体质量太大，会从被测液体中吸收更多的热量，从而导致被测液体放出的热量多，被测液体温度降低也越多，从而使自制温度计的测温结果与实验室的温度计测出的结果产生偏差。 根据温度计的 Q吸= c1m1△t1 刚才的分析，
其实，在自然界、以及工、农业生产、生活中与比热容有关 的现象还有很多，大家课后可以继续关注和讨论。
最后，让我们一起来讨论这道题
下图是小华同学做冰熔化实验时绘制的温度—时间图像，冰 的质量是 100g，若相同时间内物质吸收的热量相同，请根据图像回答： CD 阶段物质共吸收了多少热量？ 这样做对吗？不对！ 由图像可知：AB 段是冰吸热升温的过程，其保持固态不变； BC 段是冰的熔化过程，其中间过程物质处于固液共存状态； CD 段是冰全部熔化成水之后，水吸热升温的过程。由于 CD 段物质是液态的水，于是应该用水的比热容；正确做法是： BC 阶段物质共吸收了多少热量？ 这样做对吗？不对。 我们知道，冰的熔化过程是需要吸热的，所以 Q 不可能为
0； 其次，BC 段是冰的熔化过程，物质处于固液共存状态，不应该用冰，也不应该用水的比热容来进行计算，也就是我们并不知道固液共存状态下物质的比热容是多少。 那能用什么方法求这段过程吸收的热量呢？ 由题目可知 ，相同时间内物质吸收的热量相同 5~15 分钟， BC 阶段物质吸收的热量，与 15~25 分钟， CD 阶段物质吸收的热量相等，也等于 4.2×103J。 （3）请你根据图像分析说明冰的比热容小于水的比热容。因为由图像可知，AB 段是冰，CD 段是水，由前面的分析可知，冰和水在相同时间内吸收的热量相同，所以选 AB 段 0~5 分钟，CD 段 15~20 分钟来进行分析比较 在 5 分钟内，冰和水吸收的热量相同，即 Q 冰= Q 水 冰熔化成水的过程中，质量不变，即 m 冰= m 水 冰的温度变化是 10℃，水的温度变化是 5℃左右，即△t 冰 ＞△t 水 根据公式，可以得出，冰的比热容小于水。
好了，今天我们就学习到这里。 同学们，再见！

展开更多......

收起↑