資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第十章 機械能、內能及其轉化
10.3 探究——物質的比熱容
教學目標：
1.物理觀念：
（1）了解比熱容的概念，知道比熱容是物質的一種屬性。
（2）會使用比熱容表，嘗試用比熱容解釋簡單的自然、生產、生活現象。
（3）熱量的計算。
2.科學思維：
通過比較不同物質吸熱能力探究實驗的設計實施，進一步理解控制變量等物理研究方法。
3.科學探究：
經歷探究過程，比較不同物質的吸熱本領，了解引入比熱容概念的必要性。
4.科學態度與責任：
（1）通過對日常生產、生活中有關比熱容現象的了解，激發熱愛生活的熱情，提高發現問題、分析問題并解決的問題的意識。
（2）通過了解比熱容與氣候變化的關系以及它在生活和生產中的廣泛應用，增強關注自然、關心社會、服務人類的責任感。
教學重點：比熱容概念的引入過程，以及怎樣利用比熱容來解釋自然現象。熱量的計算。
教學難點： 比熱容概念的建立過程。推導熱量計算公式。
教學課時：1課時
教學用具：燒杯、水、煤油、天平、電熱器、停表、溫度計
教學互動設計：
1、 創設情景，導入新課
中午，在沙灘和海水中為什么感覺不同？
早晨，在沙灘和海水中為什么感覺不同？
早晨，為什么在沙灘感覺比海水涼？
二、新課講授，師生互動
（一）探究——物質的比熱容
在熱傳遞過程中，物體的內能會發生變化，物體內能改變的多少，就用熱量來量度。在只有熱傳遞的過程中，物體吸收了多少熱量，物體的內能就增加了多少；物體放出了多少熱量，物體的內能就減少了多少。
物體吸收熱量的多少與哪些因素有關呢？
（1）問題與猜想
生活中，我們有燒水的經驗，燒開一壺水比燒開半壺水需要的時間長，即燒開一壺水需要的熱量多。大量類似的事實都表明，對同種物質，質量不同時，它們升高(或降低)相同的溫度，吸收(或放出)的熱量是不同的。那么，不同種類的物質，質量相同時，升高(或降低)相同的溫度，它們吸收(或放出)的熱量相同嗎？
（2）制訂計劃
取兩個相同的燒杯，甲燒杯里裝400g水，乙燒杯里裝400g煤油。用相同的電熱器給它們加熱(如圖所示)。讓它們升高相同的溫度，比較加熱的時間。
（3）收集證據
用如圖所示的裝置進行實驗。用停表(或手表)測量加熱時間，用實驗室溫度計測量加熱前后的溫度。將實驗數據記錄在你設計的表格中。
將實驗數據記錄在你設計的表格中。
加熱水時間/min 加熱煤油時間/min
溫度升高5℃
溫度升高10℃
溫度升高15℃
（4）分析與結論
根據實驗取得的數據，在小組內交流討論。
給相同質量、不同種類的物質加熱，使它們升高相同的溫度，對它們加熱的時間是 的，這表明它們所吸收的熱量是 的。
可見，不同種類的物質，升高(或降低)相同的溫度，所吸收(或放出)的熱量不僅與質量有關，還與 有關。
（5）評估與反思
為什么加熱時間的長短可以表明吸收熱量的多少 條件是什么
相同的電熱器相同時間產生的熱量相同。即單位時間產生的熱量相同。
高溫物體放熱，低溫物體吸熱。在忽略熱的散失時，放出的熱量相同，吸收的熱量相同。
（二）比熱容
大量事實表明，不同種類的物質，在質量及溫度變化都相同時，所吸收(或放出)的熱量一般不同，這是由物質本身的性質及狀態決定的。我們用單位質量的某種物質溫度升高(或降低)1℃(K)所吸收(或放出)的熱量，表示該物質的這種性質。
某種物質溫度升高(或降低)所吸收(或放出)的熱量與物質的質量和溫度變化量乘積的比， 叫作這種物質的比熱容(specific heat capacity) 。
在國際單位制中，比熱容的單位是J/(kg·K)，讀作“焦每千克開”。
比熱容的單位也常寫作J/(kg·℃)，讀作“焦每千克攝氏度”。
（三）交流討論
如果用c表示比熱容，用m表示物體的質量，用t0表示物體原來的溫度，用t表示物體吸熱后的溫度，用Q吸表示物體吸收的熱量，根據比熱容的定義，可將比熱容寫為
= 吸/( ( 0))
如果物體放出熱量，你能寫出比熱容的表達式嗎
如果用c表示比熱容，用m表示物體的質量，用t0表示物體原來的溫度，用t表示物體放熱后的溫度，用Q放表示物體吸收的熱量，根據比熱容的定義，可將比熱容寫為
= 放/( ( 0 ))
如果用c表示比熱容，用m表示物體的質量，用Δt表示物體變化的溫度，用Q表示物體吸收或放出的熱量，根據比熱容的定義，可將比熱容寫為
= / Δ
利用比熱容的表達式推導出物體熱傳遞中吸收(或放出)熱量的公式，并與同學進行交流。
如果用c表示比熱容，用m表示物體的質量，用Δt表示物體變化的溫度，用Q表示物體吸收或放出的熱量，Q=cmΔt
如果用c表示比熱容，用m表示物體的質量，用t0表示物體原來的溫度，用t表示物體放熱后的溫度。
Q吸=cm(t-t0)， Q放=cm(t0-t)
常溫常壓下一些常見物質的比熱容 J/(kg·K)
上列出了由實驗測定的常溫常壓下一些常見物質的比熱容。
例題1 質量為2kg的水溫度從20℃加熱到100℃，水吸收的熱量是多少？已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。
解：水吸收的熱量
Q吸=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)
=6.72×105J
例題2 一杯開水，從剛倒入杯中到可以喝的這段時間內，放出的熱量最接近的值是( )。
A.5×102J
B.5×103J
C.5×104J
D.5×105J
解析：估算水放的熱量Q放=cm(t0-t)
已知水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃)
開水的溫度t0=100℃，可以喝的水溫接近 人體溫度t=37℃，一杯水的質量約m=0.2kg。
則水放出的熱量
Q放=cm(t0-t)
=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(100℃-40℃)
=5.04×104J
約為5.0×104J，答案C最接近。
水的比熱容比較大，吸收(或放出)相同的熱量，水升高(或降低)的溫度只是同質量的干泥土升高(或降低)溫度的五分之一。因此在沿海地區，白天海水吸收大量的熱量而溫度升高得并不多，夜晚海水又可以放出大量熱量，而溫度降低得并不多。內陸、沙漠地區卻是白天溫度升高較多，而夜晚溫度又降低較多。因此沿海地區晝夜溫差小，而內陸和沙漠地區晝夜溫差較大。
水的比熱容較大這一特點，在實際中有很多應用。例如我國早春育秧時，早晨排水，傍晚灌水可以防止秧苗防凍，助秧苗生長。就是用水的比熱容較大的特點，質量相等的水和泥土，當吸收或放出相等的熱量時，水的溫度變化小。
水的比熱容較大這一特點，在實際中有很多應用。例如我國北方有些地區冬季供暖用的“暖氣”，就是用水作為工作物質將熱量傳遞到千家萬戶的；汽車發動機的冷卻循環系統也常用水作為工作物質，以吸收汽車發動機產生的熱量。
（四）科學窗 物質的導熱性
物質傳導熱量的性能稱為導熱性(thermal conductivity) 。導熱性是物質的一種屬性，不同的物質具有不同的導熱性。導熱性好的物質，吸熱快，散熱也快。金屬的導熱性比非金屬的導熱性好，純金屬的導熱性好于合金。若某些器件在使用中需要大量吸熱或散熱時，往往需要使用導熱性好的材料，如炒菜用的鐵鍋。而用作保溫材料的物質，其導熱性則很差，如泡沫塑料。
如圖表示一些常見物質的導熱性能，從左到右導熱性能越來越強。
（五）你知道嗎
由于水的比熱容比砂石或干泥土的比熱容大，所以在沿海地區陸地表面的氣溫比海面上的氣溫晝夜變化顯著。白天陸地氣溫高于海面上的氣溫，陸地表面的暖空氣上升，海面的冷空氣向陸地運動，因此白天的海風多是從海面吹向陸地。相反，夜里陸地氣溫低于海面上的氣溫，海面上的暖空氣上升，陸地表面的冷空氣向海面運動，所以夜晚的海風通常是從陸地吹向海面。
三、總結反思，超越自我
1. 物質吸收的熱量與物質的質量、升高的溫度、物質的種類有關。
用控制變量法，控制質量相等，升高相同的溫度，比較加熱時間長的物質吸收熱量多。
2.某種物質溫度升高(或降低)所吸收(或放出)的熱量與物質的質量和溫度變化量乘積的比， 叫作這種物質的比熱容 。 在國際單位制中，比熱容的單位是J/(kg·K)，讀作“焦每千克開”。比熱容的單位常寫作J/(kg·℃)，讀作“焦每千克攝氏度”。
物質吸收或放出熱量Q=cmΔt
3.水的比熱容較大。質量相等的水和泥土，吸收或放出相等的熱量，水的溫度變化小。
四、板書設計，整合提升
1. 物質吸收的熱量與物質的質量、升高的溫度、物質的種類有關。
用控制變量法，控制質量相等，升高相同的溫度，比較加熱時間長的物質吸收熱量多。
2.某種物質溫度升高(或降低)所吸收(或放出)的熱量與物質的質量和溫度變化量乘積的比， 叫作這種物質的比熱容 。 在國際單位制中，比熱容的單位是J/(kg·K)，讀作“焦每千克開”。比熱容的單位常寫作J/(kg·℃)，讀作“焦每千克攝氏度”。
物質吸收或放出熱量Q=cmΔt
3.水的比熱容較大。質量相等的水和泥土，吸收或放出相等的熱量，水的溫度變化小。
五、大海揚帆，嘗試遠航
1. 下列說法不正確的是（ ）
A. 燒開一壺水比燒開半壺水需要的時間長，即燒開一壺水需要吸收的熱量多
B. 質量相等的水和煤油升高相同的溫度，煤油吸收的熱量多
C. 質量相等的水和煤油吸收相同的熱量，煤油升高的溫度多
D.質量相等的水和煤油升高相同的溫度，水吸收的熱量多
2．下列說法錯誤的是（ ）
A.某種物質溫度升高(或降低)所吸收(或放出)的熱量與物質的質量和溫度變化量乘積的比， 叫作這種物質的比熱容。
B.在國際單位制中，比熱容的單位是J/(kg·K)，讀作“焦每千克開”
C.比熱容的單位也常寫作J/(kg·℃)，讀作“焦每千克攝氏度”。
D.物質吸收的熱量大，該物質比熱容大。
3．對于同一種物質，下列說法正確的是( )
A.若吸收的熱量增大一倍，則比熱容增大一倍
B.若質量增大一倍，則比熱容減至一半
C.若加熱前后的溫度差增大一倍，則比熱容增大一倍
D.無論質量多大，比熱容都一樣
4．用水做供暖設備的導熱物質的媒介，是利用了水的 ( )
A．密度大
B．質量大
C．比熱容大
D．沸點大
5．初春培育水稻秧苗時，為了不使秧苗受凍，正確的做法是 ( )
A．早晨多灌水，傍晚多排水
B．早晨多排水，傍晚多灌水
C．早晨和傍晚都要多灌水
D．早晨和晚上都不要灌水
參考答案1.B；2.D；3.D；4.C；5.B。
六、作業：P19.T4
課外作業P18-19.T1、T2、T3、T5。
P19 閱讀材料 城市熱島效應
教學反思：
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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