资源简介

13.1 热量 比热容
课型：新授课 课时：1课时（45分钟） 学科：物理 年级：九年级 教材版本：人教版九年级全一册
一、核心素养目标
1. 物理观念：认识热量和比热容的概念，理解比热容是物质的一种特性，知道比热容的物理意义；会用比热容解释沿海与沙漠温差、暖气用水等生活现象。
2. 科学思维：通过比较不同物质吸热情况的实验，体会控制变量法和转换法的应用，能从实验数据中归纳出比热容的概念；能运用Q=cmΔt进行吸热和放热的计算。
3. 科学探究：经历"比较不同物质吸热情况"的实验探究过程，学会提出问题、设计实验方案、记录和分析数据、得出结论的完整探究流程。
4. 科学态度与责任：感受物理知识与生产生活的密切联系，认识到比热容知识对理解气候、节约能源等实际问题的重要价值。
二、教学重难点
教学重点：比热容的概念、物理意义及热量计算公式Q=cmΔt。
教学难点：比热容概念的理解（为何用"吸收热量与质量和温度变化量乘积之比"来定义）；运用比热容解释海陆风、沿海温差等综合现象。
难点突破策略：①通过实验数据逐步推导比热容定义，先感受"不同物质吸热能力不同"，再引入定义方式；②用生活实例（海边温差、暖气用水）反复印证水的比热容大，强化理解。
三、教学方法与手段
教法：情境导入法、实验探究法、讲授法、讨论法
学法：自主探究、合作学习、对比归纳
教具：PPT课件、水与食用油、相同规格电加热器、温度计、计时器、玻璃杯、传感器（拓展）、比热容表
四、教学过程
（一）情境导入【3-5分钟】
导入方式：生活情境引入
导入素材：展示用热水袋取暖的生活场景图片，引导学生思考以下问题：
用热水袋取暖——热传递的生活实例
问题1：为什么热水袋能让我们感到温暖？这里面涉及到什么物理知识？
问题2：热传递发生的条件是什么？
引导回答：热水袋温度高于人体，热量从高温物体传到低温物体——这就是热传递。发生热传递的唯一条件是物体间存在温度差。
设计意图：从熟悉的生活场景切入，唤醒学生对热传递的前备知识，为引入"热量"概念做铺垫。
（二）新知探究【15-20分钟】
知识点一：热量
1. 热传递：是指热量从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。
举例：用热水袋取暖的过程就是热传递的过程。
2. 热量：在热传递过程中，传递的热的多少叫做热量。热量的单位是焦耳（J）。
实例：1g水温度升高1℃时吸收的热量约4.2J。
3. 热量与温度的区别与联系：
比较项目 热量 温度
含义 传递的能量多少 物体的冷热程度
性质 过程量 状态量
易错提醒：热量是过程量，只有在热传递发生时才谈"吸收"或"放出"了多少热量，不能说"物体含有热量"。温度是状态量，可以说"物体温度是多少"。
即时巩固：判断以下说法是否正确：①"高温物体含有的热量多"（错误，热量是过程量）；②"物体温度越高，放出的热量越多"（错误，放出热量还与质量和比热容有关）。
4. 影响吸热多少的因素：
生活实例1：烧开一壶水比烧开半壶水需要更多时间——质量越大，吸收热量越多。
生活实例2：把一壶水烧成温水比烧开到沸腾需要更少时间——温度变化量越大，吸收热量越多。
结论：同种物质吸收的热量与质量和温度变化量有关。
烧开一壶水与半壶水的对比
追问：对于不同物质，质量相等、升高相同的温度，吸收的热量相同吗？这就是我们接下来要探究的问题。
探究活动：比较不同物质吸收热量的情况
提出问题：不同物质吸热的情况是怎样的？
实验器材：水、食用油、玻璃杯、温度计、相同规格的电加热器、计时器。
实验器材——电加热器和温度计
水和食用油的实验装置
实验设计要点：
① 控制变量法：利用相同电加热器加热质量相等（100g）的水和食用油，使它们升高相同的温度。
② 转换法：电加热器每秒放出的热量一定，可以认为液体每秒吸收的热量相同。升高相同的温度，比较加热时间长短来判断吸热多少——加热时间越长，吸收热量越多。
实验记录：
物质 质量m/g 初温t /℃ 末温/℃ 升高的温度Δt/℃ 加热时间t/min
水 100 19 50 31 1min34s
食用油 100 19 50 31 1min5.6s
实验结论：质量相等的水和食用油，升高的温度相同时，水吸收的热量比食用油多（水的加热时间更长）。
进一步思考：从"吸热时间—升温"关系图可以看出，水的吸热曲线更平缓，说明水的吸热能力强。
核心发现：不同物质在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量不同，即不同物质的吸热能力不同。
怎样表示物质的这种吸热能力特性？——引入比热容。
知识点二：比热容
1. 定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。
2. 符号：c
3. 单位：焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)。
说明：1kg的某种物质，温度降低1℃所放出的热量，与它温度升高1℃所吸收的热量相等，数值上都等于它的比热容。
4. 比热容是物质的一种特性：比热容是反映物质自身性质的物理量，不同的物质，比热容一般不同。与物体的质量、温度、吸放热多少无关。
易错提醒：比热容是物质的特性，不随物体的质量、温度、吸放热多少而改变。一杯水用去一半，比热容不变。
5. 一些常见物质的比热容
物质 比热容 c/[J/(kg·℃)] 物质 比热容 c/[J/(kg·℃)]
水 4.2×10 铝 0.88×10
酒精 2.4×10 干泥土 约0.84×10
煤油 约2.1×10 铁、钢 0.46×10
冰 2.1×10 铜 0.39×10
色拉油 约1.97×10 水银 0.14×10
沙子 约0.92×10 铅 0.13×10
关键发现：常见物质中，水的比热容最大，为4.2×10 J/(kg·℃)。这意味着同等条件下，水的温度最难改变（升高慢、降低也慢），吸热和放热本领最强。
利用比热容解释生活现象
现象①调节气温（水的温度难改变）：
由Δt=Q/(cm)可知：一定质量的水，吸收（或放出）热量时，由于水的比热容c大，温度变化Δt小，有利于调节气温。
白天，海水吸收热量，由于海水比热容大，温度上升小。
晚上，海水放出热量，由于海水比热容大，温度下降小。
白天，沙子吸收热量，由于沙子比热容小，温度上升大。
晚上，沙子放出热量，由于沙子比热容小，温度下降大。
结论：沿海地区温差小，沙漠地区温差大。
白天海水与沙子吸热对比
沿海温差小与沙漠温差大
现象②冷却或取暖（水的吸热、放热本领强）：
由Q=cmΔt可知，一定质量的水与比热容小的物质相比，升高（或降低）相同温度时，水吸热（或放热）多，用水作为冷却剂或取暖介质效果更好。
北方楼房暖气用水取暖
思考：我国北方楼房中的暖气用水作为介质，把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中，用水作为输送热量的介质有什么好处？
回答：水的比热容大，相同质量的水降低相同温度时放出的热量多，供暖效果好。
追问：生产生活中，还有哪些用水来加热或散热的情况？（汽车发动机冷却、热水供暖、温室大棚水管等）
拓展：海陆风和陆海风
白天，陆地沙石比热容小，升温快，暖空气从陆地上升，海洋冷空气补充，形成吹向海岸的海陆风。
夜晚，沙石降温快，陆地上方气温低于海水上方，热空气从海面上升，陆地冷空气补充，形成由陆地吹向海洋的陆海风。
白天海陆风示意图
夜晚陆海风示意图
知识点三：热量的计算
推导逻辑：比热容在数值上等于1kg的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。
1kg水温度升高1℃吸收的热量 = 4.2×10 J
2kg水温度升高1℃吸收的热量 = 8.4×10 J（质量加倍，热量加倍）
2kg水温度升高50℃吸收的热量 = 4.2×10 J（温度变化量加倍，热量加倍）
归纳：物体吸收的热量与质量成正比，与升高的温度成正比，与物质的比热容成正比。
热量计算公式：
物体吸收热量计算公式
物体放出热量计算公式
公式中各符号的含义：
符号 含义
Q吸/Q放 物质吸收/放出的热量
c 物质的比热容
m 物体的质量
t 物体的初温
t 物体的末温
Δt 变化的温度，Δt=t t 或 Δt=t t
易错提醒：计算时注意：①单位统一（质量用kg，温度用℃，热量得J）；②Δt始终取正值；③吸热用(t t )，放热用(t t)。
（三）例题精讲【10-15分钟】
例1：沙子的比热容约为0.92×10 J/(kg·℃)，这表示质量是1kg的沙子温度升高1℃时吸收的热量约为0.92×10 J。把质量是2kg、温度为20℃的沙子加热到30℃，沙子吸收的热量约为多少？利用这些热量给质量是2kg、温度为20℃的水加热，水的温度会上升到大约多少摄氏度？
思路分析：
第一步：求沙子吸收的热量。已知沙子的比热容c、质量m、初温t 和末温t，直接用Q吸=cm(t t )计算。
第二步：这些热量给水加热，求水的末温。已知水的比热容c水=4.2×10 J/(kg·℃)，质量m水=2kg，初温t =20℃，热量Q=1.84×10 J，用Δt=Q/(cm)算出温度变化量，再加初温得末温。
解题过程：
已知：c沙=0.92×10 J/(kg·℃)，m=2kg，t =20℃，t=30℃
= 0.92×10 J/(kg·℃) × 2kg × (30℃ 20℃)
= 1.84×10 J
第二步：用这些热量给2kg水加热
= 1.84×10 J / (4.2×10 J/(kg·℃) × 2kg)
= 2.2℃
易错提醒：易错点：①计算时比热容的10 不要遗漏；②Δt要带单位运算；③注意区分吸热公式和放热公式中(t t )和(t t)的顺序。
变式训练：如果把例1中沙子的质量改为5kg，其他条件不变，沙子吸收的热量是多少？
变式解答：Q=0.92×10 ×5×10=4.6×10 J（质量变大，热量成正比增大）
（四）课堂练习【5-10分钟】
练习1：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二分之一
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
答案：D 解析：比热容是物质特性，不随质量改变（A错）；比热容还与质量和温度变化量有关（B错）；放热多少与质量、比热容、温度变化量都有关（C错）；水的比热容大，相同热量下温度变化小（D正确）。
练习2：两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、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，则（ ）
A. 甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B. 如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同
C. 加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D. 加热相同的时间，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度
图16：甲乙液体温度-加热时间关系图
答案：D 解析：同一热源加热相同时间，吸收热量相同（C错）；甲升温更快说明甲的比热容更小（A错）；升高相同温度甲需要时间更少，吸收热量更少（B错）；加热相同时间甲升温更大（D正确）。
练习3：一个钢件，加热到560℃，然后在空气中自然冷却，室温为20℃，在冷却过程中放出6.21×10 J热量，这个钢件的质量为多少g？（钢的比热容为0.46×10 J/(kg·℃)）
解题过程：
= 6.21×10 J / (0.46×10 J/(kg·℃) × (560℃ 20℃))
= 6.21×10 / (0.46×10 × 540)
= 6.21×10 / (2.484×10 )
≈ 0.25kg = 250g
（五）课堂小结【2-3分钟】
知识框架：
1. 热量：热传递过程中传递的热的多少，单位焦耳（J），是过程量。
2. 比热容：吸收热量与质量和温度变化量乘积之比，符号c，单位J/(kg·℃)，是物质特性。
3. 热量计算：Q吸=cm(t t )，Q放=cm(t t)。
4. 生活应用：沿海温差小、暖气用水、海陆风等，核心原因都是水的比热容大。
思想方法：控制变量法、转换法（实验中用加热时间反映吸热多少）。
（六）布置作业
必做题：
1. 课本练习：完成课本PXX相关练习题。
2. 计算：质量为500g的铁块，温度从200℃降低到20℃，放出多少热量？（c铁=0.46×10 J/(kg·℃)）
选做题：
1. 用比热容知识解释：为什么北方冬天常在菜窖里放几桶水防止蔬菜冻坏？
五、板书设计
六、教学反思
预设困难及应对：
1. 学生可能混淆热量和温度——通过对比表格和易错提醒强化区分。
2. 比热容定义较抽象——通过实验数据逐步推导，让学生自己"发现"需要用一个比值来表示吸热能力。
3. 热量计算公式应用时单位易出错——强调单位统一，多做带单位运算的示范。

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