资源简介

第十二章
江苏科学技术出版社
机械能
和内能
九年级物理上册
无论是玩具车还是汽车，都深深地吸引着我们.
为什么有的玩具车不使用电池，它也能向前跑?
为什么汽车要加注燃料后才能行驶?
为什么要向汽车发动机的水箱中加水?
… … … …
这其中的奥秘是什么呢？
发动机中的“秘密”
热传递过程中
吸收放出的热量
比热容
三、物质的比热容
1
导入新课
①你去过大海边吗？烈日下的中午，当你在水中游泳上岸时，脚踩在沙子上有什么感觉？与在水中的感觉有什么不同？
②而到了傍晚，沙滩凉了下来，海水却还暖暖的。
白天海水凉，
沙滩烫脚。
傍晚沙滩凉，
海水却暖暖。
同样的太阳照射下，为什么沙子和水的温度不同？
②比较下面两图，看一看两地的气温情况，发现什么规律？
为什么沙漠地区比沿海地区的昼夜温差大？
第3节 物质的比热容
温度差
为6℃
温度差
为16℃
吐鲁番市这天白天的温度达到37℃，夜间温度降到21℃ 。
上海市这天白天的最高温度33℃，夜间的最低温度为27℃。
2
学习新课
12.5 探究不同物质吸热升温的现象
活 动
提出问题
初夏，小明和小华去海边游玩。中午，他们赤脚走在海边的沙滩上，觉得沙子很烫；当他们跳进海水中时，却觉得海水较凉。
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?
可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子吸热升温比水快的缘故.
猜想与假设
实验设计
探究不同物质吸热升温的情况
①如果沙子和水的质量不相等，会不会对实验结果有影响？
有影响。可以控制沙子和水的质量相等.
②如何控制沙子和水吸收的热量相同？
可以用相同酒精灯对沙子和水加热相同的时间.
1. 研究方法——控制变量法、转换法
转换法
用加热时间
替代吸收的热量。
如果热源相同、加热方法相同，可以认为单位时间内物体吸收的热量相等。
信息快递
控制
变量法
使用易拉罐：易拉罐的导热性好。
1. 将质量相等的沙子和水分别装入易拉罐中，测量并记录沙子和水的初温。
天平测量
温度计
实验与记录
2. 把装有沙子的易拉罐放在石棉网上，用酒精灯加热，用玻璃棒不断进行搅拌，每隔1min测量记录一次温度，一段时间后，撤去酒精灯，将数据记入表格。
3. 把装有水的易拉罐放在石棉网上，用酒精灯加热，用玻璃棒不断进行搅拌，每隔1min测量记录一次温度，一段时间后，撤去酒精灯，将数据记入表格。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}加热时间/min
0
1
2
3
温度/℃
沙子
水
18
18
24
21
30
24
36
27
搅拌的目的：使沙子和水受热均匀。
分析与结论
沙子
水
0 1 2 3 4 时间/min
42
39
36
33
30
27
24
21
18
温度/ ℃
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
18
24
30
36
42
水
18
21
24
27
30
根据实验数据，在坐标系中画出沙子和水温度随时间变化的图像.
1. 质量相等的沙子和水，哪一个升温快?你是怎么得到这一结论的?
沙子升温快，加热时间相同时，升高的温度高。或两者升高相同的温度时，沙子所用时间短。
2. 质量相等的沙子和水升高相同的温度，哪一个吸收的热量多?你是怎么得到这一结论的?
水。升高相同的温度，加热时间长，吸收的热量多。
分析图像，并讨论:
不同物质在质量_______，升高温度_______的条件下，吸收的热量____________。
水
相等
相同
不相等
换用其他的不同物质进行实验，得到的结果是类似的.
实验结论：
质量相等的沙子和水升高相同的温度，____吸收的热量多。
设质量为m，吸收（或放出）的热量为Q，升高（或降低）的温度为?t.
同种物质，????????·??????的值是相同的；
不同物质， ????????·????? 的值一般是不同的。
?
1. 比热容
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，叫做比热容。符号：c
二、比热容（specific heat）
在数值上，比热容的大小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。
2. 比热容公式： c= ????????·?????
单位： 焦/（千克·摄氏度）符号： J/（kg·℃)

?
3. 比热容是物质的一种物理属性；是反映物质吸放热本领的物理量；比热容大，吸(放)热能力强。
从上表中你可发现什么规律？
4. 常见物质的比热容[J/（Kg·℃）]
③水的比热容最大，约是砂石的4.5倍。
②同种物质在不同状态时，比热容值不同。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}水　4.2×103
铝　　 0.88×103
酒精　2.4×103
干泥土 0.84×103
煤油、冰　2.1×103
铁.钢　0.46×103
砂石　0.92×103
铜　　0.39×103
甘油　2.5×103
水银 0.14×103
①不同种物质，比热容值一般不同。
【例题1】下列事例，能说明物质吸收的热量与物质种类有关的是（ ）
A．质量相等的水，温度升高5℃，它们吸收的热量相等
B．质量相等的水和煤油，温度都升高5℃，水吸收的热量比煤油多
C．质量相等的水，温度分别升高10℃和5℃，它们吸收的热量不相等
D．质量不相等的水，温度都升高10℃，它们吸收的热量不相等
物质吸收热量的多少与物质的种类、物质升高的温度及物质的质量有关。要探究物质吸收的热量与物质种类有关，应比较不同的物质在质量、升高的温度相同的情况下吸收热量的关系，故B符合题意，ACD不符合题意。
B
【例题2】如图甲所示为“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置，小华用两个相同的容器（用虚线框表示）分别装入质量相等的 A、B 两种液体，用相同的装置加热。
①从实验效果考虑，本实验选择_______（烧杯/易拉罐）作为盛放液体的容器较好，实验中使用玻璃棒的目的是_________。
因为易拉罐比烧杯易传热，且在传热过程中吸热比烧杯少，所以从实验效果考虑，本实验选择易拉罐作为盛放液体的容器较好.
实验中用玻璃棒不断搅拌容器中的液体，目的是使液体各处受热均匀。
易拉罐
使液体各处受热均匀
②两种液体吸收的热量可通过_______________(液体升高的温度/加热时间)比较.
③根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图所示，分析图像可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，___吸收的热量多；质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时，___升温较高(A/B)。
②用相同的装置对两种液体加热，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间的长短来比较，加热时间长，液体吸热多.
③分析图像可知，质量相等的 A和B两种液体，在升高相同温度时，A加热的时间较长，吸收的热量较多；质量相等的A和B两种液体，在加热相同时间(即吸收相同热量)时，B升温较高。
加热时间
A
B
三、水的比热容比较大的应用
由上可知，水的比热容比较大。所以在生活、生产中有着广泛的应用，对气候的变化影响也比较大。
水比热容大的应用及现象主要分三个方面：
①用热水取暖；
②用冷水冷却发动机；
③影响气温；例如沿海地区的昼夜温差较小。
水的比热容
4.2×103J/(kg·℃)
　①不考虑经济成本，谈一谈暖气用水好，还是用油好？
因为水的比热容比油的大，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。
发动机中的水循环
③为什么沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小？
因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热容比沙子大，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的小。所以海水温度高，沙子温度低。
砂石的比热容比较小，在吸收（或放出）相同的热量时，升高（或降低）的温度比其他物质的要大。
　　 ①吐鲁番夏天最高温度大多在四十多摄氏度，居中国之首，而火焰山又是吐鲁番最热的地方，其表面温度最高曾达到八十多摄氏度。但一到晚上气温一下子就降到二十多摄氏度，空调都不用开 。
火焰山的温度计
四、利用比热容知识解释一些现象
想一想
这是为什么呢？
　　城市内有大量的钢筋水泥建筑，给我们的生活带来方便的同时，也给我们带来诸多不便。比如，炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3℃～5℃，这就是热岛效应，你能够解释其中的道理吗？
②城市的“热岛效应”
②城市的“热岛效应”
这些人工构筑物吸热快而比热容小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，吸收热量多，因而其表面温度明显高于自然下垫面。
种草种树。绿地能吸收太阳辐射，园林植物，通过蒸腾作用，不断地从环境中吸收热量，降低环境的温度。
修建人工湖，利用水的吸热本领强，来调节气温。
②解决“热岛效应”的一些方法：
③体温计中为什么用水银作测温介质? 用水可以吗?
水银的比热容 0.14×103焦/(千克·℃)
因为水银的比热容小，与质量相同的水比较，吸收相同热量时，温度变化量大，温度计的示数变化明显，便于精确读出温度。
实验表明，在吸热或放热过程中，质量越大、比热容越大、温度的变化越大，物体吸收或放出的热量就越多。
1. 热传递过程中吸收或放出的热量
设物体的质量为m，初温度为t0，末温度为t。
当温度升高时，物体吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)
当温度降低时，物体放出的热量 Q放=cm(t0-t)
2.计算质量：
3.计算温度变化：
【例题1】初温为20℃，质量为5kg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，利用相关公式计算即可。
解：水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)
=4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（100-20）℃
=1.68×106J
答：水要吸收1.68×106J的热量。
生活?物理?社会
海陆风的成因
在沿海地区，白天的风通常从大海吹向陆地，而晚上的风却从陆地吹向大海，这种风叫“海陆风”。海陆风是怎么形成的呢?
海风和陆风通常在炎热、晴朗的天气产生。由于陆地和大海升温和降温的快慢不同，从而使空气形成了对流。
海风
白天，陆地比大海升温快，地面附近密度较小的热空气上升，海面较冷的空气就会来补充，于是冷空气沿海面吹向陆地，形成海风。
生活?物理?社会
海陆风的成因
陆风
如图所示，夜晚，陆地比大海降温快，海面的热空气上升，地面附近的冷空气就会来补充，于是冷的空气沿地面吹向大海，形成陆风。
3
课堂总结
①物质的吸热能力：与质量、升高的温度、物质种类有关。
物质的比热容
比热容
②物理意义：用来比较物质吸热能力的物理量。
③定义：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，叫做比热容。
⑤单位：J/(kg·℃)。
④公式： c= ????????·?????
?
⑥比热容是物质的一种物理属性。
热量的
计算
影响吸放热多少的因素：物质种类、质量、升高的温度。
计算公式
①吸热公式：
②放热公式：
Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
4
WHAT?WHY?WOW
1. 任选两种物质，将它们放在太阳光下，看看哪种物质升温快。想一想，影响升温快慢的因素有哪些?
在物体质量和受热面积一定的条件下，吸热升温快的物质一般比热容小。
在太阳光照射下，影响物体升温快慢的因素有物体的质量、受热面积、物体的颜色等.
结论①不正确。因为在太阳光照射下，干泥土和湿泥土吸热情况基本相同，但由于湿泥土含水量大，其比热容比干泥土大，因此升温较慢。
结论②正确。水和冰的比热容不相等，但它们是同一种物质。
结论③正确。虽然比热容是物质的一种物理属性，但不同物质的比热容有可能近似相等。例如，煤油和冰的比热容相等、钢和铁的比热容也相等。
2. 小明在阅读p.45“一些物质的比热容”表格后，得出了如下结论：
①在太阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢；
②同种物质升高相同温度，吸收的热量不一定相等；
③不同物质的比热容有可能大致相等.
你是否同意他的观点?为什么?
3. 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?
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。
发动机中的水循环
4. 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：根据公式 c= ????????·?????
?
?t= ????????·c=1.26×106J10?kg×4.2×103J/（kg?℃）=30℃
?
?t= t - t0
?
t =?t+t0= 30℃+ 20℃ =50℃
?
5. 某同学在烧杯中装入500g水，测得水的温度为20℃，然后用酒精灯给水加热，直至水温上升到70℃。
①在上述过程中，水的内能增加了多少?
②有同学认为，水吸收的热量就等于酒精燃烧所放出的热量。你认为对吗?请说明理由.
①1.05×105 J.
②不对。水吸收的热量要小于酒精燃烧所放出的热量，因为在给水加热的过程中，不可避免会有热量损失。
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（70-20）℃=1.05×105J
6.“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国西北沙漠地区日温差较大的生动写照。请用学过的知识解释这一现象。
沙漠地区地表以沙石为主，沙石的比热容小，在太阳光下升温快；而当没有太阳光照射时，降温也快。夜间降温后的冰冷地表从空气中吸热，使气温降低；中午时分，在太阳照射下地表急剧升温，并向空气放热，导致气温升高。
从而出现一天中早晨气温很低、中午气温很高的气候现象。
5
课堂练习
1. 对于同一物态的某种物质，（ ）
A．比热容跟热量成正比
B．比热容跟质量成反比
C．比热容跟温度变化量成反比
D．吸收或放出的热量跟质量和温度变化量的乘积之比是个定值。
D
同种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量无关；吸收或放出的热量跟质量和温度变化量的乘积之比即为比热容：
C=????????Δ????
?
2. 下列说法正确的是 （ ）
A、一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的一半；
B、吸收热量多的物质，比热容一定大；
C、高温物体放出的热量一定多；
D、质量相等的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度.
D
同种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量无关；所以A、B错误。
根据 Q=cm (t0-t) ＝cmΔt 可知：质量相等的水和煤油，吸收相同的热量，因为煤油的比热容小于水的比热容，所以煤油升高的温度大于水升高的温度. 选项D正确。
3. 在农业生产中，为了保护秧苗夜间不致受冻，傍晚时要向秧田里多灌些水。这是因为水的 ( )
A、密度大 B、比热容大
C、温度高 D、热膨胀大
B
为了保护秧苗夜间不致受冻，傍晚时要向秧田里多灌些水。这是因为水的比热容大，在质量一定时，降低相同温度，水放出的热量多。
4. 以下四种现象中，与水的比热容无关系的是（ ）
　
　
A．汽车的发动机用循环流动的水来冷却
　　B．生活中往往用热水取暖
　　C．夏天洒水降温
　　D．滩涂湿地温差小
C
A B C D
夏天洒水降温 ，是利用了水蒸发吸热的原理，与水的比热容无关。
5. 下列说法中，能反映物体放出热量多少跟物质种类有关的是　（ ）
A. 相同质量的同种物质，降低不同的温度，放出的热量不同
B. 相同质量的不同物质，降低相同的温度，放出的热量一般不同
C. 不同质量的同种物质，降低相同的温度，放出的热量不同
D. 不同质量的不同物质，降低不同的温度，放出的热量一定不同
B
根据控制变量法可知：要反映物体放出热量多少跟物质种类有关，应该控制物质的质量相同，降低的温度相同，物质种类不同，所以选B。
6. 两个质量相同的不同物质，吸收相同的热量，下列说法中正确的是（　　）
A．比热容大的物质升高温度较小
B．比热容小的物质升高温度较小
C．比热容大的物质升高温度较大
D．升高温度相同，与比热容大小无关
A
根据Q=cmΔt可知：吸收的热量Q与质量m相同，比热容C越大，则△t越小。
7．将质量、初温分别相等的铁块和铝块（c铁　　A．铁块和铝块吸收的热量一样多　
　　B．铝块比铁块吸收的热量多
　　C．铁块比铝块吸收的热量多　
　　D．条件不足，无法确定
初温分别相等的铁块和铝块放在沸水中煮一段较长的时间，则它们的末温度相等，升高的温度也相等。根据Q=cmΔt可知：
m与△t相同，因为 C铁B
　　8．一个质量为250 g的钢件，加热到560 ℃，然后在空气中自然冷却，室温为20 ℃，这个钢件在冷却过程中放出多少热量?
Q = cm(t-t0)
　 =0.46×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(560 ℃-20 ℃)
解：
答：钢件在冷却过程中放出6.21×104 J热量
【钢的比热容为0.46×103 J/(kg·℃)】
= 6.21×104 J
①实验中把沙子或水吸收热量的多少转换为 （“升高温度的多少”或“加热时间的长短”）；
②分析实验数据可得：质量相同的水和沙子，升高相同的温度，水吸收的热量大于沙子吸收的热量，说明 的吸热本领大.
加热时间的长短
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
质量m/g
升高的温度℃
加热的时间s
沙子
50
20
120
水
50
20
200
水
9. 暑假小明在爸妈的陪同下去河畔玩耍。他发现赤脚踩在水里清凉舒服，回到岸上踩在沙子上却很烫，对此很好奇，他设计了如图甲所示的装置探究“水和沙子谁的吸热本领大”。实验数据记录如下：
10. 小明探究不同物质吸热升温的属性，他设计如图所示的实验装置：
①实验中，水和煤油吸收热量的多少是通过
???? ?来反映的（填“温度计示数”或“加热时间”）。
①探究不同物质吸热升温的属性，由于是相同的酒精灯加热，即沙子和水在相同的时间内吸收的热量相等，所以可以利用加热时间的长短来反映物体吸收热量的多少；
加热时间
加热方法
②要探究物质吸热升温的属性，根据控制变量法，要控制沙子和水的质量相等、吸收的热量相同，即加热方法应该相同。
②实验中除了水和煤油的质量相同，还有????? ? 必须完全相同。????
③他得到如下实验数据，分析表格中数据可以得出的初步结论是： 。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}物质
质量m（千克）
升高温度Δt（℃）
加热时间t（分）
水
0.1
10
2
煤油
0.1
10
1
质量相等的不同物质，升高相同温度时，吸收的热量不等，与物质种类有关。
④如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油， 升高的温度更高。
⑤实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与④结论不符，你认为可能的原因是 ：____________________。
煤油
水的导热性能好(煤油的导热性能不好）或煤油里温度计玻璃泡插入比较浅；没有用搅拌棒搅拌等。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}物质
质量m
（千克）
升高温度
Δt（℃）
加热时间
t（分）
水
0.1
10
2
煤油
0.1
10
1
⑥另一组的小华采用加热相同时间比较升高的温度来进行探究，你认为他的方案可行吗？ （选填“可行”或“不可行”）。
探究不同物质吸热升温的属性，设计如图所示的实验装置：
可行
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}物质
质量m
（千克）
升高温度
Δt（℃）
加热时间
t（分）
水
0.1
10
2
煤油
0.1
10
1
质量相等的水与煤油升高相同的温度，水吸收的热量多。
质量相等的水与煤油加热相同的时间，食用油升高的温度比水的多。
推理

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