资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
1.物理观念：了解比热容的概念和定义式，会进行简单的吸、放热计算。
2.科学思维：能将比热容与吸收或放出的热量联系起来，并能运用其解释身边的自然现象。
3.科学探究：参与 “探究不同物质吸热能力” 的实验，能根据实验数据分析不同物质的吸热差异，得出实验结论。
4.科学态度与责任：认识比热容知识在生产生活中的应用（如农业防冻、发动机冷却），体会物理与社会的密切联系。
重点：1.比热容的概念及物理意义；
2.探究不同物质吸热能力的实验，会进行简单的吸、放热计算。
难点：探究不同物质吸热能力的实验，掌握控制变量法的应用以及实验数据分析。
【自主学习】
1.大量实验表明：相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量通常______；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量通常_______。
2.物理学规定：比热容的大小等于_________________________________________________________。比热容用符号______表示，它的单位是____________，符号是_____/(kg · ℃）。
3.比热容的计算公式：_____________
Q： 吸收的热量；m： 物体质量；t1： 物体初温度；t2： 物体末温度
比热容是物质的一种______，反映物质______与______热量的能力。干泥土的比热容约为0.84×103 J/（kg·℃）其物理意义是_______________________________________________________________________________________5.人们培育秧苗时，为了保护秧苗在夜间不被冷空气冻坏，常常在傍晚往农田中灌水，白天再浇水________，从而达到______的目的。
【合作探究】
1.影响物体吸收热量的因素
（1）同种物质吸收的热量，与物质的质量、升高的温度等因素有关。
如图，水壶里的水越多，升高的温度越高，需要吸收的热量就______。
（2）在质量和升高温度相同的情况下，不同物质吸收的热量一般______。
影响物体吸收热量的因素：______、______和物质的______。
那么，我们如何比较物体温度变化时所吸收（或放出）的热量呢？
2.探究物质吸热或放热规律
探究不同物质的吸热能力
（1）实验目的
探究质量相同的不同物质（水和食用油），在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同，比较水和食用油的吸热能力。
实验装置
（2）实验器材
相同的烧杯、相同规格的电加热器、天平、停表、温度计、水、食用油。
（3）实验方法
控制变量法、转换法
①控制：水和食用油质量相同、升高温度相同、电加热器相同。
②转换：用加热时间长短反映吸收热量多少。
（4）实验步骤
①在两个相同烧杯中装入质量相同的水和食用油。
②用相同的电加热器同时加热。
③使水和食用油加热相同时间，记录初末温度。
④使水和食用油升高相同的温度，记录各自加热时间。
⑤比较加热时间，判断吸热能力强弱。
视频：比较不同物质的吸热能力
（5）数据记录以及现象分析
①加热相同时间比较温度
液体名称 初温 t1/℃ 末温 t2/℃ 升高温度/℃ 加热时间 t/min
水 26.1 41.9 15.8 2
食用油 27.9 85.1 57.2
思考1：根据记录的数据，说出实验现象，由此得到什么结论？
②升高相同温度比较加热时间
液体名称 升高温度/℃ 加热时间 t/s
水 26.0 76
食用油 39
现象：升高相同温度时，水需要的加热时间________。
（6）实验结论
①质量相同的不同物质，升高相同温度，吸收的热量______。
②水的吸热能力比食用油____。
③加热时间越长，物质的吸热能力________。
大量实验表明：相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量通常________；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量通常________。
1.比热容的定义
物理学规定：比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度____（或降低）时吸收（或放出）的________与它的________和________的乘积之比。　
2.单位
比热容用符号____表示，它的单位是____________，符号是J/(kg · ℃）。
3.公式
（1）比热容的计算公式：____________________________
Q： 吸收的热量；m： 物体质量；t1： 物体初温度；t2： 物体末温度
（2）变形公式
①吸热公式：_____________________________ ②放热公式：______________________________
4.比热容的物理意义
比热容是物质的一种特性，反映物质__________________________。
想一想：干泥土的比热容约为0.84×103 J/（kg·℃），其物理意义是什么？
5.一些常见物质的比热容[单位：J/（kg·℃）]
水 4.2×103 蓖麻油1.8×103 铁、钢0.46×103
酒精 2.4×103 砂石 约0.92×103 铜 0.39×103
煤油 2.1×103 铝 0.88×103 汞 0.14×103
冰 2.1×103 干泥土 约0.84×103 铅 0.13×103
注意：比热容只与物体的_______和______有关，而与物体的质量、温度的高低、吸热的多少无关。
思考：观察表中数据，说一说表中哪种物质的比热容 最大？同种物质的比热容是一直不变的吗？你还有哪些发现？
6.水的比热容较大的应用
（1）利用水的比热容大来调节气候
在吸收或放出相同热量时，水的温度变化______，使温度保持相对_______，从而水库成为一个巨大的“天然空调”。
（2）利用水的比热容大来冷却或取暖
用冷水冷却发动机示意图 用热水取暖示意图
交流讨论1：为了保护秧苗在夜间不被冷空气冻坏，常常在傍晚往农田中灌水，白天再将水放出，你能解释原因吗？
交流讨论2：沙漠地区昼夜温差较大，而沿海地区昼夜温差较小，是什么原因呢？
例题：如图所示，电水壶中装有质量为 2 kg、温度为 20℃的水。通电后将水加热到 100℃，水吸收的热量是多少？
【归纳整理】
1.相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量通常相同；
相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量通常不同。
2.一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。
3.比热容的计算公式和变形公式：c=Q/m（t1 t2）
Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt； Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
【课堂练习】
1.下列生活现象中，描述正确的是（ ）
A．为了快速升温，电暖器里的液体应选用水
B．地上洒水感觉凉快，是利用了水的比热容大
C．城市建设人工湖来缓解热岛效应，是因为水的比热容大
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
2.在标准大气压下，水的沸点是100℃，某种牛奶的沸点是100.7℃。加热条件相同时，加热质量相等、初温相同的水和牛奶，若观察到牛奶比水先沸腾。由此可以判断（　　）
A．牛奶的比热容大 B．水的比热容大
C．两者比热容一样大 D．都有可能
3.两个相同的容器分别装有质量相等的甲、乙两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。从0到t0时间，下列说法中正确的是（ ）
A．甲吸收的热量大于乙吸收的热量 B．甲吸收的热量小于乙吸收的热量
C．甲的比热容大于乙的比热容 D．甲的比热容小于乙的比热容
【课后巩固】
1. 沿海地区昼夜温差较小，而沙漠地区的昼夜温差较大，这主要是因为（　　）。
A. 海水的密度小，砂石的密度大
B. 海水的比热容大，砂石的比热容小
C. 海水的内能多，砂石的内能少
D. 海水吸收热量少，砂石吸收热量多
2. 水的比热容较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务。选择下列事例中与此特性无关的选项并说明理由。
A. 让流动的热水流过散热器供暖
B. 汽车发动机用循环水冷却
C. 夜晚向稻田里灌水以防冻坏秧苗
D. 夏天洒水降温
3. 表 14—1 中是一些物质的比热容。根据表中数据，选择下列判断中正确的选项并说明理由。
A. 物质的比热容与物质的种类无关
B. 200 g 水的比热容是 100 g 水的比热容的两倍
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. 一般情况下，我们把 1 kg 的水加热至沸腾，水需要吸收约 4.2×105 J的热量
4. 若将一瓶煤油倒去一半，对于剩下的一半煤油，选择下列判断中正确的选项并说明理由。
A. 密度不变，比热容变为原来的一半
B. 密度和比热容都不变
C. 比热容不变，密度变为原来的一半
D. 密度、比热容都变为原来的一半
5. 将质量和初温度均相同的铝、铜、铁三个金属球（c铝＞ c铁＞ c铜）浸没在沸水中煮足够长时间后，三个球的温度 ________。从沸水中吸热最多的是 ________ 球，吸热最少的是 ________ 球。
6.* 小丽用相同的电加热器分别对质量为 0.2 kg 的水和 0.3 kg 的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示，则水在 16 min 内吸收的热量为 ________J，另一种液体的比热容为 ________ J/（kg·℃）。
如图所示是冬季人们常用来取暖的热水袋。用时将里面装上热水，可以较长时间给人们供暖，既因为水取用方便且便宜，也因为与其他物质比较，水（ ）
A．具有流动性 B．具有导电性
C．比热容较大 D．具有导热性
2.甲、乙两物体升高的温度相同，质量之比为3:2，甲吸收的热量是乙的2倍，则组成甲、乙两物体的物质的比热容之比是（　　）
A．2:1 B．3:1 C．3:2 D．4:3
3.五香卷是闽南经典小吃，如图所示，制作时将裹好馅料的豆皮卷放入热油中炸制，金黄酥脆的口感深受喜爱。下列说法正确的是（　　）
A．未放入油锅的五香卷没有内能
B．炸制时，五香卷的内能通过热传递的方式增加
C．五香卷的温度越高，所含的热量越多
D．炸制过程中，食用油的比热容变小
4.用相同的加热装置给质量均为200g的水和某种液体（比热容比水小）加热，两种液体的温度随加热时间变化的图像如图所示，已知水的比热容为，则下列说法正确的是（　　）
A．相同时间内乙种液体吸收的热量多
B．图中甲是水的温度随时间变化的图像
C．升高相同的温度时，甲、乙吸收的热量之比为1∶2
D．加热8min，甲吸收的热量为
5.为探究不同燃料完全燃烧放热能力的差异，小芳设计了如图甲、乙所示的两组对比实验。实验中忽略热量的散失，两种燃料均完全燃烧。则下列说法正确的是（　　）
A．加热前水的质量和初温必须相同
B．两种燃料的质量和燃烧时间必须相同
C．通过燃烧时间的长短来比较两种燃料放热的多少
D．水升高温度与燃料质量m的比值越大，说明燃料的热值越大
6.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）每隔0.5min记录一次温度，并将数据记录在下表中。第2.5min时，食用油中的温度计示数如图乙所示，为______。
加热时间 0 0.5 1 1.5 2 2.5 …
水的温度／ 25 27 29 31 33 35 …
食用油的温度/ 25 30 34 37 42 …
分析表中数据，发现______吸热能力强。
（3）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）
7.阅读材料，回答下列小题
城市热岛效应
城市热岛效应，是指城市中心区域的温度显著高于周边郊区，形成类似“热岛”的气候现象。一方面，城市中大量土地被水泥、沥青等硬化路面、高楼建筑覆盖，这些人工材料的比热容远小于郊区的土壤、植被，吸收太阳辐射后升温更快。另一方面，人类活动的热排放是关键推手，工业生产、汽车尾气、空调运转、居民生活取暖等会持续向空气中释放大量热量。
由于城市中心温度高，空气受热膨胀后上升，导致近地面形成低压区；而郊区温度较低，空气冷却收缩下沉，近地面形成高压区。在气压差的驱动下，引发局地环流，地面附近形成持续的“城市风”。
（1）城市热岛效应，是因为水泥、沥青的______比郊区土壤、植被的小；工业生产、空调运转、居民生活取暖等人类活动使城市空气的内能______。
（2）城市中心的空气受热膨胀后密度______而上升；地面附近“城市风”的风向是从______（选填“城市吹向郊区”或“郊区吹向城市”）
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
1.相同 不同 2.一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 c 焦每千克摄氏度J 3.c=Q/m（t1 t2）
4.特性 吸收 放出1 kg 的干泥土温度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量大约是 840 J。
5.放出 防冻
【合作探究】
探究点一：
答案：1.（1）越多（2）不同 质量 温度 种类 2.（5）①思考1参考答案：现象是加热相同时间（吸收相同热量），水升温较慢，说明水的吸热能力较强。②更长（6）①不同②强③越强 相同 不同
探究点二：
答案：1.升高 热量 质量 升高（或降低）温度2.c 焦每千克摄氏度3.（1）c=Q/m（t1 t2）
（2）Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
4.吸收与放出热量的能力
想一想参考答案：其物理意义是1 kg 的干泥土温度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量大约是 840 J。
5.种类 状态
思考参考答案：（1）水的比热容最大。
（2）同种物质的比热容不是一直不变的，比如水和冰的比热容不同。
（3）液体的比热容一般比固体大；不同物质的比热容一般不同；金属的比热容普遍较小。
6.较小 稳定
交流讨论1参考答案：为了达到防冻的目的，夜晚降温时，由于水比热容较大，放出一定热量时，温度降低得少，对秧苗起了保温作用。
交流讨论2参考答案：砂石的比热容比海水的小，相同质量的砂石和海水吸收（或放出）相同的 热量时，砂石的温度变化比海水的大，所以沙漠地区昼夜温差很大，而沿 海地区昼夜温差不大。
解析：由题意可得，水的质量 m =2 kg，水的初温度t1 = 20℃，水的末温度 t2 = 100℃， 水的比热容 c = 4.2×103 J/（kg·℃）。
由公式 Q吸 = cm（ t2 - t1）
可计算水吸收的热量为：
Q吸 = 4.2×103 J/（kg·℃） ×2 kg×（ 100℃ - 20℃） = 6.72×105J
所以，水吸收的热量为 6.72×105 J。
思考讨论：从能量转化的角度看，用电水壶烧水，其发热装置供给的能量与水吸的热量哪个更大？
参考答案：用电水壶烧水时，发热装置供给的电能大于水吸收的热量。因为在电能转化为热能的过程中，除了部分热量被水吸收用于升温外，其他热量还会散失到壶体、空气等环境中，导致能量损耗。因此，水吸收的只是其中的一部分能量。
【课堂练习】
1.【答案】C
【详解】A．水的比热容较大，和其他液体相比，在质量和吸收的热量相同时，水升温较慢，因此快速升温应选用比热容小的液体，故A错误；
B．洒水后凉快主要是因为水蒸发吸热，降低了环境温度，与比热容无关，故B错误；
C．水的比热容大，在质量和吸收的热量相等时温度升高较少；同理，放出相同热量后，降温较少，能有效调节周围温度，减轻城市热岛效应，故C正确；
D．因沙石的比热容比水的比热小，质量和吸收（或放出）的热量相同时，内陆地区（如沙漠地区）温度变化大，白天升温快，夜晚降温也快，昼夜温差大，故“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国内陆地区的生活写照，故D错误。
故选C。
2.【答案】B
【详解】加热条件相同时，加热相同时间，牛奶与水吸收的热量相同；牛奶与水的质量相同，初温相同，牛奶比水先沸腾，说明加热相同时间，牛奶升高的温度较大，由得，牛奶的比热容小，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3.【答案】C
【详解】AB．由题可知，同一热源分别加热甲、乙两种液体，加热相同的时间，则甲与乙液体吸收的热量相同，故AB错误；
CD．由题可知，两种液体质量相等，相同热源加热说明相同时间提供的热量相等，由图像可以看出：在吸收热量相同时，乙液体升高的温度更高，由公式可知，甲的比热容大于乙的比热容，故C正确，D错误。
故选C。
【课后巩固】
基础练习
1.B
解析：沿海地区，水多；内陆地区水少、沙石多。因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小。故选B。
2.D夏天洒水降温利用的是水蒸发吸热。
3.C铝的比热容比铜的大，由Q=cmΔt可知，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。4.B密度和比热容都是物质的基本属性，与物质的质量和体积无关。
5.相同 铝 铜
解析：由于热传递的结果是温度相等，所以煮较长的一段时间后三个金属球的温度都与沸水温度相同；根据热量公式Q=cm△t分析可知，三种质量和初温相同的物质升高相同的温度，比热容大的吸收的热量多，比热容小的吸收的热量少，所以铝球吸收的热量最多，铜球吸收的热量最少。
6.2.52×104 1.4×103
解析：（1）从图像可知，水的初温t0=10°C，16分钟末的温度t= 40°C，则温度变化
Δt= 40°C - 10°C= 30°C.
水的质量m水=0.2 kg，水的比热容C水=4.2 ×103J/(kg °C）。
根据吸热公式Q吸=cmΔt，水吸收的热量：Q水吸=C水m水Δt
=4.2×103J/(kg°C)× 0.2 kg ×30°C=2.52×104J
（2）相同电加热器加热，相同时间内液体吸收的热量相同如图在0~8分钟内
Q水=C水m水Δt=4.2×103J/(kg°C)×0.2 kg ×15°C
Q液=C液m液Δt=C液× 0.3 kg ×30°C
由Q水=Q液 得C液= 1.4×103J/(kg °C)
1.【答案】C
【详解】因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以用热水袋取暖。流动性虽有助于热量传递，但并非水独有的优势；导电性与冷却功能无关；导热性并非水的突出特性，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2.【答案】D
【详解】已知，，，根据比热容公式，可得，因此，比热容之比为
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
3.【答案】B
【详解】A．一切物体都具有内能，未放入油锅的五香卷也具有内能，故A错误。
B．炸制时，五香卷吸收热量，内能增加，这是通过热传递的方式改变内能，故B正确。
C．热量是过程量，不能说“含有”热量，故C错误。
D．比热容是物质的一种特性，和物质的温度，吸收热量多少均无关，只与物质的种类有关，因此炸制过程中食用油的比热容不变，故D错误。
故选B。
4.【答案】C
【详解】A．相同的加热装置单位时间内放出的热量相同，由此可知在相同时间内，水和液体吸收的热量相同，故A错误；
B．水的比热容比液体的大，在质量和吸收热量相同时，水升温慢，故图中乙是水的温度随时间变化的图像，甲是液体的温度随时间变化的图像，故B错误；
CD．由图像可知，加热时，水升高的温度
水吸收的热量
都加热8min，水和液体吸收的热量相同，即
液体升高的温度
甲的比热容
根据可知升高相同的温度时，甲、乙吸收的热量之比为
故C正确，故D错误。
故选C。
5.【答案】D
【详解】A．根据控制变量法，一般要控制被加热水的质量和初温均相同，这样方便通过水温度的变化来比较燃料燃烧放出热量的多少，如果水初温不相同，记录初温、末温得到水温度的变化也可以比较燃料燃烧放出热量的多少，故A错误；
B．两种燃料的质量必须相同，燃烧时间没必要相同，故B错误；
C．在探究不同燃料燃烧放热能力的实验中，通过水温度的变化来比较两种燃料放热的多少，故C错误；
D．水吸收的热量，燃料燃烧释放的热量
因为实验中忽略热量的散失，则，可得热值的表达式
甲乙两容器中水的质量相同，所以水升高温度与燃料质量的比值越大，说明燃料的热值越大，故D正确。
故选D。
6.【答案】(1）相同 (2) 46 水（3）弱
【详解】（1）为使两个电加热器在单位时间内放出的热量相同，电加热器的规格应相同，这样才能保证在相同时间内提供的热量一致。
（2）[1]由图乙可知，温度计的分度值为1℃，其示数为46℃。
[2]分析表中数据，加热相同时间（即吸收相同热量）时，水升高的温度较小。根据比热容的概念，吸收相同热量，升高温度越小，吸热能力越强，所以水的吸热能力强。
（3）根据，在质量和吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度升高得快。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弱的介质。
7.【答案】(1) 比热容 增加 (2) 减小 郊区吹向城市
【详解】（1）[1]建筑群、柏油路和水泥路中的水泥、沥青的比热容小，在相同日照条件下，温度上升更明显、更快，形成城市热岛效应。
[2]工业生产、空调运转、居民生活取暖等活动会释放大量的热量，这些热量散发到空气中，使空气内能增加。
（2）[1][2]城市中心的空气受热膨胀后质量不变，体积变大，密度减小，热空气上升，郊区的冷空气流动过来补充，所以，在靠近地面形成由郊区吹向城市的风。
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