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第二节　科学探究:物质的比热容
【2022年版课标要求】
1.通过实验,了解比热容。
2.能运用比热容说明简单的自然现象。
【重点难点】
重点:本节重点是探究计划的制定与实验的实施,对实验结果的交流讨论也是本节的重点。
难点:探究实验中的热源及加热时间的控制,对实验数据的分析也是实验中的难点。
【教学准备】
教师准备:多媒体课件,烧杯,电加热器,温度计,水,煤油等。
学生准备:烧杯,电加热器,温度计,水,煤油等,分组实验。
【教学设计】
【情境引入】
欣赏漫画,思考问题:
【新课教学】
一、探究物质吸热或放热规律
烧开一壶水与烧开半壶水,需要的热量相同吗 把同样一壶水烧成温水和烧成开水,需要的热量相同吗 使相同质量的水和煤油升高相同的温度,它们需要的热量相同吗 物体吸收的热量可能跟哪些因素有关
物体吸收的热量可能跟物体的质量、物体温度升高的度数、物质种类等有关。
实验探究
提出问题:给质量相等的不同物质加热,让它们升高相同的温度,它们吸收的热量是否相同
制定计划与设计实验:
实验时取两个相同的烧杯,分别放入质量相同的水和煤油作为研究对象,用两个相同的酒精灯分别对两个烧杯加热,在吸收相同热量的情况下,比较水和煤油升温的快慢,要让它们升高到某一温度,哪种物质的温度先达到
进行实验与收集证据
1.取相同质量的水和煤油分别倒入两只烧杯中,按照如图组装实验器材。
2.观察并记录两液体的初温度。
3.分别给两液体加热,记下加热的开始时刻。加热过程中,上下反复缓慢地提拉搅拌器。
4.时刻观察温度计的示数,当加热时间相同(如3 min)时,哪种物质的温度升高的多
5.加热过程中,哪种物质的温度先到达80 ℃,到达80 ℃之后就停止加热;给另外一种物质继续加热,直到这种物质温度也达到80 ℃,然后再停止加热。
6.将用过的水和煤油倒在事先准备好的器皿中,整理好实验器材。
分析与论证
对质量和初温都相同的水和煤油加热,吸收相同的热量后,哪种物质的温度升高得多 要让水和煤油升高相同的温度,对哪种物质加热的时间长 这说明了什么
对水和煤油加热,吸收相同的热量后,煤油的温度升高得多。要让水和煤油升高相同的温度,对水加热的时间长,这说明了水吸收的热量多。
相同质量的不同种物质,升高相同的温度,吸收的热量不同。
说明:(1)探究采用的方法:要探究不同物质升高相同的温度吸收的热量是否相同,实验时应控制物体的质量、物体温度升高的度数相同,然后比较对物体加热的时间,即物体吸收的热量。这种研究问题的方法就是控制变量法。用温度计显示水和煤油的温度高低,这种研究方法是转换法。
(2)让水和煤油吸收相等热量的实验改进:为让水和煤油吸收的热量相等,一般的做法是:选用两个相同的酒精灯,燃烧时使两个酒精灯火焰基本相同,用两酒精灯分别对水和煤油加热相同的时间。但这样也难以保证两酒精灯在相同的时间内供给的热量相同。对实验可进行改进,即把质量相同的水和煤油放在相同的热源内进行加热,如图所示,这样能够保证水和煤油在相等的时间内吸收的热量相同。
二、物质的比热容
质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不都相等,这反映了物质的一种规律。为描述这一规律,物理学中引入了比热容这一物理量。
1.定义:比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)温度的乘积之比。
2.单位:J/(kg·℃)。
3.表示:比热容用字母c表示。
4.公式:c=。
说明:研究表明,同种物质温度降低1 ℃所放出的热量与温度升高1 ℃所吸收的热量是相同的。在放热时,比热容的大小为c=。
读“常见物质的比热容”表,你有哪些发现
5.从比热容表中发现的信息有:
(1)不同物质的比热容一般不同。
(2)水的比热容最大。
(3)液态物质的比热容一般比固态物质的比热容大。
(4)有个别不同种物质,它们的比热容相同(如冰、煤油)。
(5)有个别同种物质,在不同状态下(如冰、水),比热容不同。
说明:比热容与热量、物体质量、温度变化之间的关系:在c=中,即使控制一些条件不变,也不能认为比热容c与热量Q成正比,与质量m、或温度变化(t1-t2)成反比。因为比热容是物质的一种性质,它只跟物质种类有关,而与物体的质量、温度变化等因素无关,但某种物质的比热容又可以通过c=求出。
6.水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),它表示的物理意义是:1 kg的水温度每升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103 J。
质量相同的情况下,吸收相同的热量,什么样的物质温度变化大 升高相同的温度,什么样的物质吸收热量多
质量相同的情况下,吸收相同的热量,比热容小的物质温度变化大;升高相同的温度,比热容大的物质吸收热量多。
7.水的比热容最大,在同样条件下,水吸收或放出的热量多,因此,常用冷水冷却汽车发动机,常用热水来取暖。
铝的比热容是0.88×103 J/(kg· ℃),它表示的物理意义是:1 kg的铝温度每升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是0.88×103 J。
把质量是2 kg的铝块从30 ℃加热到100 ℃,怎样计算铝块吸收的热量
1 kg铝温度升高1 ℃,吸收多少热量
1 kg铝温度升高1 ℃吸收的热量是0.88×103 J;
2 kg铝温度升高1 ℃吸收的热量是0.88×103 J×2=1.76×103 J;
2 kg铝温度升高100 ℃-30 ℃=70 ℃吸收的热量是1.76×103 J×70=
1.232×105 J。
综合起来,就是
铝块吸收的热量=0.88×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-30 ℃)
　　 　　　　　　 　　　　　　 　　 　　
　　Q吸　　　　　c　　　　　　 m　　t2　　 t1
即吸热公式就为Q吸=cm(t2-t1)。其中,Q吸表示物体吸收的热量,c表示物质的比热容,m表示物体的质量,t1表示物体的初温,t2表示物体的末温。
同理可得放热公式Q放=cm(t1-t2)。
8.吸热公式和放热公式:
吸热公式:Q吸=cm(t2-t1)
放热公式:Q放=cm(t1-t2)。
利用热量公式进行计算,需注意的问题是:
(1)单位要统一成国际单位;
(2)公式适用于:物态不发生变化时物体升温(或降温)过程中吸热(或放热)的计算。如果过程中存在着物态变化,就不能使用这种公式进行计算。如冰熔化为水需要吸热,这时冰的温度(或冰水混合物的温度)没有变化,但需要从外界吸收热量;
(3)审题时要弄清温度变化,区分好“升高到”“升高了”等关键字。
【课堂小结】
通过本节课的学习,你有什么收获与体会 请每一位同学对自己在本节课的学习情况进行评估,然后教师归纳并投影本节内容。
布置作业
课本P44作业
【板书设计】
第二节　科学探究:物质的比热容
一、实验探究
1.猜想
2.制定方案:控制变量法
3.结论
二、比热容
1.定义:单位质量的某种物质温度升高1 ℃所吸收的热量叫该物质的比热容,符号“c”。
2.单位:J/(kg· ℃)。
三、热量的计算
1.Q吸=c·m·(t-t0)
2.Q放=c·m·(t0-t)
四、例题
例1
例2

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