资源简介

(共24张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：14.2 物质的比热容 - 第 2 课时 比热容知识的应用
学科：物理
版本：沪科版（2024）
年级：九年级全册
副标题：从概念到生活中的实际应用
幻灯片 2：学习目标
掌握比热容的定义、符号及单位，理解比热容是物质的一种特性。
熟练运用热量计算公式 Q=cmΔt 进行简单计算，解决实际问题。
结合实例分析比热容在气候、生活、工业等领域的应用，理解其背后的物理原理。
幻灯片 3：知识回顾与导入
上课时回顾：
实验结论：质量相同的不同物质，升高（或降低）相同温度时，吸收（或放出）的热量不同，即物质的吸热能力存在差异。
关键方法：控制变量法、转换法。
情境导入：
展示我国吐鲁番盆地 “早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜” 的生活场景图片，以及青岛等沿海城市昼夜温差较小的气候数据对比。
问题：为什么内陆地区昼夜温差比沿海地区大？为什么汽车发动机用水做冷却剂？这些现象都与物质的 “比热容” 有关，今天我们就来深入学习比热容的应用。
幻灯片 4：比热容的定义与单位
定义：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，叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
物理意义：反映物质吸热（或放热）能力的强弱，是物质的一种固有属性（与物质的种类、状态有关，与质量、温度变化、吸放热多少无关）。
示例：水的比热容 c 水 = 4.2×10 J/(kg ℃)，表示 1kg 的水温度升高（或降低）1℃时，吸收（或放出）的热量为 4.2×10 J。
单位：焦耳每千克摄氏度，符号为J/(kg·℃)（或 J kg ℃ ）。
常见物质的比热容表（展示部分物质在标准大气压下的比热容）：
物质
比热容 c/[J/(kg ℃)]
物质
比热容 c/[J/(kg ℃)]
水
4.2×10
铝
0.9×10
酒精
2.4×10
铁
0.46×10
煤油
2.1×10
干泥土
0.84×10
冰
2.1×10
沙子
0.92×10
幻灯片 5：热量计算公式推导与应用
公式推导：
由比热容定义可知：c = Q/(mΔt)，变形可得热量计算公式：
物质温度升高时，吸收的热量：Q 吸 = cm (t - t )（t 为末温，t 为初温，Δt = t - t > 0）
物质温度降低时，放出的热量：Q 放 = cm (t - t)（Δt = t - t > 0）
统一表达式：Q = cmΔt（Δt 表示温度变化量的绝对值）
公式说明：
Q：热量（单位：J）
c：比热容（单位：J/(kg ℃)）
m：质量（单位：kg）
Δt：温度变化量（单位：℃）
基础计算示例：
例题 1：质量为 2kg 的水，温度从 20℃升高到 70℃，需要吸收多少热量？（已知 c 水 = 4.2×10 J/(kg ℃)）
解：Δt = 70℃ - 20℃ = 50℃
Q 吸 = c 水 mΔt = 4.2×10 J/(kg ℃) × 2kg × 50℃ = 4.2×10 J
答：需要吸收 4.2×10 J 的热量。
幻灯片 6：比热容与气候：解释海陆温差差异
原理分析：
由比热容表可知，水的比热容远大于干泥土和沙子（c 水 = 4.2×10 J/(kg ℃)，c 干泥土 = 0.84×10 J/(kg ℃)）。
白天（吸热过程）：太阳照射时，海水和沙子吸收相同热量（Q 相同），因 c 水 > c 沙子，根据 Δt = Q/(cm)，质量相同的海水和沙子，海水温度升高较慢（Δt 小），沙子温度升高较快（Δt 大），所以沙滩烫脚，海水凉爽。
夜晚（放热过程）：没有太阳照射时，海水和沙子放出相同热量（Q 相同），同理，海水温度降低较慢（Δt 小），沙子温度降低较快（Δt 大），所以夜晚沙滩变凉，海水仍较温暖。
现象拓展：
内陆地区（如新疆、甘肃）：周围多为泥土、沙子，比热容小，昼夜温差大，出现 “早穿皮袄午穿纱” 的现象。
沿海地区（如青岛、上海）：周围多海水，比热容大，昼夜温差小，气候更温和湿润。
思考：为什么同一纬度的青藏高原和长江中下游平原，冬季青藏高原更寒冷？（提示：除了海拔因素，还与地表物质比热容有关，青藏高原多冻土、岩石，比热容小于长江中下游平原的水和土壤）。
幻灯片 7：比热容在生活中的应用
应用 1：用作冷却剂（如水）：
实例：汽车发动机用水做冷却剂、大型发电机用水冷却、电脑 CPU 水冷散热系统。
原理：水的比热容大，根据 Q 吸 = cmΔt，质量相同的水和其他物质（如油），升高相同温度时，水能吸收更多的热量，冷却效果更好。例如，汽车发动机工作时产生大量热量，水在循环过程中吸收热量，防止发动机过热。
应用 2：用作取暖介质（如水、热水袋）：
实例：北方冬季供暖系统用热水循环供暖、热水袋取暖。
原理：水的比热容大，根据 Q 放 = cmΔt，质量相同的水和其他物质，降低相同温度时，水能放出更多的热量，取暖效果更持久。例如，供暖系统中，热水从锅炉输送到室内暖气片，降温过程中放出大量热量，维持室内温度。
应用 3：调节气温（如人工湖、植被）：
实例：城市中修建人工湖、增加绿地面积，改善城市热岛效应。
原理：水和植物的比热容较大，白天吸收热量，温度升高慢，降低周围环境温度；夜晚放出热量，温度降低慢，维持环境温度稳定，缓解城市 “热岛效应”（城市中心温度高于郊区的现象）。
幻灯片 8：比热容在工业与农业中的应用
工业应用：金属冶炼与铸造：
实例：铸造厂用沙子作为铸模材料，炼钢过程中用冷却水控制温度。
原理：沙子的比热容较小，吸收少量热量就能升高到较高温度，且温度变化快，适合作为铸模（使金属液快速冷却成型）；水的比热容大，可吸收炼钢过程中产生的大量热量，防止设备过热。
农业应用：作物防冻与灌溉：
实例：深秋或初春，农民向农田灌水，防止农作物受霜冻危害。
原理：水的比热容大，夜晚降温时，水放出大量热量，提高农田周围空气温度，避免农作物因温度过低被冻伤。此外，水结冰时还会放热，进一步保护作物。
材料选择：根据需求选比热容不同的材料：
需快速升温或降温的场景（如加热锅、散热器）：选择比热容小的材料（如铁、铝），加热时能快速升温，散热时能快速降温。
需温度稳定的场景（如保温壶内胆、保温杯）：选择比热容大或导热性差的材料，减少热量传递，维持温度稳定。
幻灯片 9：易错点与典型问题解析
易错点辨析：
“比热容大的物质，吸收的热量一定多”（×，Q = cmΔt，吸收热量多少与 c、m、Δt 都有关，需控制 m 和 Δt 相同才能比较）。
“物质的比热容与质量有关，质量越大，比热容越小”（×，比热容是物质的特性，与质量无关，如 1kg 水和 10kg 水的比热容都是 4.2×10 J/(kg ℃)）。
“冰和水是同一种物质，所以比热容相同”（×，比热容与物质状态有关，冰的比热容是 2.1×10 J/(kg ℃)，水的比热容是 4.2×10 J/(kg ℃)）。
典型问题：质量为 1kg 的铝块和 1kg 的铁块，吸收相同热量后，温度升高较多的是哪个？（已知 c 铝 = 0.9×10 J/(kg ℃)，c 铁 = 0.46×10 J/(kg ℃)）
解：m 相同，Q 相同，根据 Δt = Q/(cm)，c 越小，Δt 越大。因 c 铁 < c 铝，所以铁块温度升高较多。
幻灯片 10：课堂练习
选择题：下列关于比热容的说法中，正确的是（ ）
A. 物质的比热容与吸收的热量成正比
B. 物质的比热容与质量成反比
C. 同种物质在不同状态下，比热容不同
D. 比热容大的物质，温度变化一定小
计算题：质量为 5kg 的干泥土，温度从 15℃升高到 35℃，需要吸收多少热量？（已知 c 干泥土 = 0.84×10 J/(kg ℃)）
应用题：为什么冬季用热水袋取暖时，灌满热水比灌满温水能更持久地保暖？请用比热容知识解释。
幻灯片 11：课堂小结
核心知识：比热容的定义（单位质量物质温度变化 1℃吸放热多少）、单位（J/(kg ℃)）、特性（与物质种类、状态有关）；热量计算公式 Q=cmΔt。
应用总结：
气候领域：解释海陆温差、内陆与沿海昼夜温差差异。
生活领域：水作为冷却剂、取暖介质，调节城市气温。
工业与农业：金属铸造、作物防冻，根据需求选择材料。
解题思路：运用 Q=cmΔt 时，先明确已知量（c、m、Δt），统一单位，再代入公式计算，注意区分吸热（Q 吸）和放热（Q 放）。
幻灯片 12：作业布置
完成课本对应习题，计算 “质量为 3kg 的酒精，温度从 25℃降低到 15℃，放出的热量是多少”（已知 c 酒精 = 2.4×10 J/(kg ℃)）。
观察家中的取暖或制冷设备（如空调、暖气片、冰箱），分析其中是否应用了比热容知识，撰写一段 200 字左右的分析说明。
查阅资料，了解 “比热容在新能源领域的应用”（如太阳能储热装置中储能介质的选择），下节课分享交流。
沪科版2024版物理九年级全册
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14.2物质的比热容-第2课时 比热容知识的应用
第十四章 内能与热机
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
物理观念
知道物质温度变化所吸放热的多少跟哪些因素有关。
科学思维
能进行有关物质的比热容、温度变化或吸放热等简单计算问题。
科学态度与责任
培养学生根据物质比热容特点应用于实际生活、生产与社会的责任。
重难点
上节课通过实验探究了不同的物质的吸热能力，知道可以用比热容来表示物质的吸热或放热能力大小。
那么我们该如何来认识和理解比热容？怎样来计算物质在热传递过程中吸收或放出热量的多少呢？
任务一：探究物质吸热或放热规律
1.提出问题:同样的日照条件,海水很清凉,沙子却烫脚,是因为海水和沙子的吸热能力不同吗 谁的吸热能力强呢
2.实验探究:探究不同物质的吸热能力。
(1)提出问题
相同质量的不同物质在升高相同温度时,吸收的热量是否相同 与什么有关
(2)猜想与假设
相同质量的不同物质在升高相同温度时,吸收的热量一般不同,可能与物质本身的吸热能力有关。
任务一：探究物质吸热或放热规律
(3)设计实验
在设计实验时应注意提醒学生采用控制变量法。在本次实验中唯一的变量是物质,其他的条件要控制不变。
①取两个相同的烧杯。
②放入质量相同的水和食用油。
③用同样的电加热器加热保证相同时间放出的热量相同。
④实验中观察水和食用油升高相同温度所需的加热时间。加热时间越长的液体从热源吸热越多。
任务一：探究物质吸热或放热规律
(4)进行实验与收集证据
①观察温度计的示数,记下加热前水和食用油的温度。
②同时接通两个电加热器的电源对水和食用油加热。
③观察温度计的示数,使水和食用油升高相同的温度,记录加热时间(如下表所示)。
方法二：用相同的加热器加热相同质量的水和食用油，温度升高相同时，比较吸热的多少，吸热越多，说明这种物质吸热能力越强。
思考：怎样比较吸热的多少呢？
相同的加热器，比较它们加热时间的长短。对它加热时间越长，说明它吸热越多
控制变量法
转换法
采用的研究问题的方法是：
采用的研究问题的方法是：
设计实验
3、怎样比较谁吸收的热量多？
相同的加热器同时加热，加热时间长的吸热多（加热时间长短决定吸热多少）
4、选用什么实验仪器？
烧杯、天平、水、食用油、秒表、温度计、电加热器等
1、怎样得到质量相同的水和食用油？
2、怎样确定水和食用油升高相同的温度？
温度计
天平
秒表
　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出的热量）：
（1）升温吸热：Q吸=cm（t2-t1）；
（2）降温放热：Q放=cm（t1-t2）。
热平衡
（1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。
（2）热平衡方程：Q吸 = Q放。
热量和热平衡
任务二：物质的比热容
提出问题:水和冰是同种物质,比热容却不同,说明什么
同种物质的比热容不是一成不变的,与物质的状态有关。
小组讨论:观察表中一些常见物质的比热容,你还发现哪些规律
(1)水的比热容最大。
(2)不同物质的比热容一般不同,但煤油和冰的比热容相同。
(3)大多数液态的比热容都大于固体的比热容,只有汞例外。
任务二：物质的比热容
4.比热容是物质本身的一种属性
问题1:将水杯里的水喝掉一半,水的密度有变化吗
不变,因为密度是物质本身的一种属性,与质量和体积无关。
问题2:比热容也是物质本身的一种属性,那剩下的水比热容变吗
不变,比热容与物质的质量多少无关,只与物质的种类和状态有关。
科学家对以上现象进行了详细研究，并由此揭示出物质的一种特性，这种特性被称为比热容。
物质的比热容
定义：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。
　　比热容用符号c表示，它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg · ℃)。
物理意义：反映物质吸收与放出热量的能力。
水的比热容是： c 水= 4.2×103 J/(kg · ℃)
色拉油的比热容是： c 油= 1.97×103 J/(kg·℃)
尝试说出水的比热容的物理意义：
1 kg水温度升高或降低1 ℃吸收或放出的热量是4.2×103 J。
例题：在1标准大气压下，把一质量为500g的高温物体投入质量为8kg、温度为20℃的水中，如果物体放出的热量是2.73×106J，不计热量损失，则水的温度会升高到____℃。
解析：解答本题的关键是根据热量公式推出 ，且要分清“升高到”与“升高了”的区别。本题“升高到多少”即求水的末温。
根据热量公式Q = cmΔt，得水升高的温度为：
由于t0+Δt=20℃+81.25℃=101.25℃＞100℃，又因在标准大气压下水沸腾后温度会保持100℃，故水的末温为100℃。
100
1.比热容是物质的一种________，其计算公式是___________。
2.一壶水由20℃升高到30℃，吸收的热量为Q1，由80℃升
高到90℃，吸收的热量为Q2，则（ ）
A.Q1＜Q2 B. Q1=Q2 C.Q1＞Q2 D.无法比较
特性
B
3.在探究“比较不同物质吸热能力”的实验中：
（1）在两个完全相同的烧杯中分别装入_____（填“质量”或“体积”）和初温都相同的水和煤油；
（2）用相同的两个电加热器分别对水和煤油加热，根据实验数据绘出水和煤油的温度随加热时间变化的图像，如图所示，由图像可知加热5min，Q水 （填“＞”“＜”或“=”）Q油，煤油的比热容是 J/（kg·℃）。［已知c水=4.2×103J/（kg·℃）］
质量
=
2.1×103
4.将一质量为1.5kg的匀质金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空
气中自然冷却，该金属块在冷却过程中放出的热量为 J；
若把这些热量全部用来给初温为21℃、质量为1kg的水加热，在标准大气
压下，水温将升高 ℃ 。 [c 金属块=0.56×10 J/(kg·℃),c 水=4.2×
10 J/(kg·℃)]
3.36×105
79
　　根据物质比热容的定义可计算出该物体在温度变化过程中吸收（或放出）的热量：
（1）升温吸热：Q吸 = cm（t2 – t1）；
（2）降温放热：Q放 = cm（t1 – t2）。
热平衡
（1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。
（2）热平衡方程：Q吸 = Q放。
热量和热平衡
3.一冰块先后经历了以下三个过程:①-10℃的冰到0℃的冰，吸
收热量Q1；②0℃的冰变为10℃的水，吸收热量Q2;10℃的水
到20℃的水，吸收热量Q3。已知冰和水的比热容分别为c冰、
c水且c冰 < c水，在整个过程中总质量保持不变，则( )
A.Q1>Q2>Q3 B.Q1C.Q1Q2=Q3
C
4.常见物质中水的比热容最大，以下现象不是利用水这一性质
的是（ ）
A.常用水来冷却汽车发动机
B.海洋对全球气温起到了很好的调节作用
C.夏天在教室地面上洒水可适当降低周围温度
D.在城市中心挖人工湖或多种树，可以有效缓解“热岛效应”
C
3.(2025·抚顺一模)热岛效应主要原因是城市建筑群密集，在相同日照的情况下，城市地区升温较____。为减弱城市的热岛效应，我市修建了大量的湿地公园和人工湖，这主要是利用了水的___________的特点。
快
比热容较大
4.甲、乙两种物质质量相同，分别用相同的加热器对两种物质加热，记录的两物质升高的温度与加热时间数据如表中所示，则有：在相同时间内，甲吸收的热量______乙吸收的热量；加热相同的时间，甲升高的温度______乙升高的温度；甲的比热容______乙的比热容。(均选填“小于”“等于”或“大于”)
加热时间/min 1 2 3 4 5 6
升高温度/℃ 甲 1 2 3 4 5 6
乙 2 4 6 8 10 12
等于
小于
大于

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