資源簡介

第三節　　物質的比熱容
核心素養
體驗科學探究過程，了解科學探究的基本特征，提高探究能力、思維能力及合作學習能力，
教學設想
這是一節實驗探究課，依照教材步驟進行，讓學生在生活中發現問題并提出問題，由對問題的思考提出猜想和解決問題的方案，通過實驗、分析、比較、歸納、討論和總結等活動自主探究出物質的比熱．但在實驗關鍵環節上作了一些處理，通過設置一些“問題串”和實驗輔助、多媒體輔助等教學手段加以突破重難點，以達成教學目標，并培養學生的自主探究能力、合作學習能力．同時聯系比熱容的概念介紹關于熱傳遞過程中吸收或放出熱量的簡單計算；能根據比熱的定義推導出計算熱量的公式Q=cm△t.
教學目標
物理觀念
（1）了解比熱容的概念、單位．
（2）了解比熱容是反映物質物理屬性的物理量
（3）會用公式進行關于物理吸熱、放熱的簡單計算
科學思維
（1）學會查比熱容表．
（2）會用比熱容知識解釋一些簡單的自然現象．
科學探究
在探究實驗中，用“控制變量法”比較不同物質的吸熱本領
科學態度與責任
體驗科學探究帶來的樂趣，學會交流與合作，培養團隊精神，體會物理學科的簡潔美，
教學重難點及突破
重點
1．了解比熱容的概念；知道比熱容是物質的一種物理屬性．
2．會用比熱容的知識解釋一些簡單的自然現象．
3．會用公式Q=cm△t進行關于物體吸熱、放熱的簡單計算
難點
1．通過探究活動引入比熱的概念．
2．運用比熱的知識解釋自然現象．
教學突破
通過實驗探究來歸納分析找到一種新物質的屬性：比熱容，并會通過實驗探究的過程解釋一些自然現象；通過例題分析解，學會關于熱傳遞過程中物體吸熱、放熱的簡單計算．
教學準備
教師準備
多媒體、展臺、自制PPT課件；《大海啊，故鄉》歌曲一首鐵架臺一架、酒精燈一個、石棉網一個、玻棒一個燒杯一個、水一杯、沙子少許、火柴一盒、秒表一個．
學生準備
課前研究預習，在家里燒開水時，思考幾個問題：
（1）燒同樣多的水，水溫升得越高，所要加熱的時間_______（越長/越短），說明質量相等的水升高的溫度越高，吸收熱量越_____（多/少）．
（2）將壺水燒開，所需的時間比將整壺水燒開所需的時間_______（長/短），說明升高相同的溫度，水的質量越大，吸收熱量越_______（多/少）
四人——組：鐵架臺二架酒精燈二個、石棉網二個玻璃棒二個、燒杯二個、水一杯、沙子少許、火柴一盒、秒表一個
教學過程
一、引入新課
多媒體教師播放《大海啊，故鄉》的音樂，讓學生陶醉在樂曲聲中，把他們帶入沙灘、海水的場景.
提問：在海邊夏令營時，中午，小明和小華赤腳在海邊玩耍，小明踩在沙灘上，覺得沙子很燙，而小華踩在海水里，覺得海水很涼；到了傍晚他們又來到海邊，仔細試了試沙子和海水，感覺卻與中午時相反，他們想這是為什么呢
學生觀看動畫，認真思考
點評：設置情境，在樂曲聲中把學生帶入問題的情景，引發思考，激發學生的探究欲　　突望，培養學生的欣賞能力和審美情趣．
二、比熱容
1．提出問題
教師提問：同一時刻，為什么海水和沙子的溫度不一樣呢 白天海水比沙子涼，怎么晚上海水卻比沙子暖和呢
2．猜想假設
學生討論后猜測：①可能是水蒸發吸熱；②可能是海水和沙子的質量多少不同；③可能是因為海水和沙子的導熱能力不同；④……
學生總結：可能是沙子吸熱升溫或放熱降溫都比水要快．
點評:根據情境，教師拋出問題，盡可能讓學生提出更多的猜想，放手讓學生討論和表述,發散學生思維，提高學生的表達能力和思維能力
3．制訂計劃和設計買驗
現在果堂上用實驗來模擬當時的環境，從而驗證我們的猜想是否正確，先考慮白天吸熱升溫的情況．
提問1：有哪些方法比較海水和沙子升高溫度的快慢呢
提供沙子，用水替代海水，將它們都升高10℃或20℃比較加熱時間．
學生討論后回答；
（1）升高相同的溫度比較所需加熱時間，時間短的升溫快
（2）加熱相同的時間比較升高的溫度，升溫大的升溫快．
提問2：實驗中用什么器材來替代太陽
——浴霸\燈泡、“熱得快”、酒精燈……
提問3．實驗中我們選用酒精燈，該怎么做 （如果加熱方式完全相同，可以認為單位時間內吸收的熱量相同．實驗中我們選擇后者）
——用相同的酒精燈給它們加熱；或用同一酒精燈前后加熱兩次．
提問4：實驗中還有哪些因素會影響水和沙子吸熱升溫的快慢
（我們取水和沙子的質量都為150g，即0.15kg)
答：還要控制水和沙子的質量相等提問5：選用哪些實驗儀器
（實驗中易拉罐當容器，為了使水和沙子受熱均勻，要用攪棒不斷攪拌）
……
提問6：如何進行實驗呢 實驗中要觀察些什么 記錄哪些數據
（已知道水和沙子的質量，實驗中省去天平測質量的步驟）
——將質量相等的沙子和水分別裝入易拉罐中，放在石棉網上用酒精燈加熱，并用攪棒不斷攪拌．觀察它們升高10℃或20℃所需要的時間．
提問7：如何設計表格
教師用展臺投影學生設計的表格，并進行點評（對創新的設計加以表揚）
學生設計表格。
點評：學會用實驗來模擬環境來進行科學驗證．提醒學生控制變量法的運用
學生自主計表格．
4．進行實驗和收集數據
教師課件提示實驗注意點：
（1）相同質量．
（2）加熱方式相同（正確使用酒精燈）．
（3）升高相同的溫度比較所用的時間
學生分組進行實驗，收集有效的數據．
各取150g的沙子和水放入相同的易拉罐中，并用攪棒不斷攪拌．觀察水和沙子溫度升高10℃(t )和20℃(t,)所需的時間，記人下表中．
m/kg t1/s t2/s
沙
水
點評：學生合作完成實驗，提高他們的綜合探究能力．
5．分析論證
教師展示三組學生的實驗數據．
提問1：分析三組數據可知，質量相等的沙子和水升高相同的溫度，所用的加熱時間哪個較短，這說明什么
學生討論交流．
少子所用時間短，說明了沙子比水升溫快
提問2：由于它們的加熱方式相同，沙子比水加熱時間短還說明了什么
還說明沙子比水吸熱少．
提問3：質量相等的不同物質升高相同的溫度，為什么吸收的熱量不同呢
（可見，不同物質的吸熱本領不同，這如同密度，也反映了物質的一種物理屬性．用新的物理量“比熱容”來表示．通常我們把單位質量的某種物質溫度升高1℃吸收的熱量叫作這種物質的比熱容．反之亦然，同種物質的比熱容相同，不同物質的比熱不同．它的單位是：焦耳/（千克·℃）……
——由于物質的種類不同．（學生感悟：比熱容越大，吸熱升溫越慢）
引導學生查比熱容表，比較水和沙子的比熱．
水的比熱容是4.2×10 J/(kg·℃），沙子的比熱容是0.92×10 J/(kg·℃）．
提問：它們表示什么物理意義
—水的比熱容是4.2×10 J/(kg·℃），表示1kg的水溫度升高1℃吸收的熱量為4.2×10 J；沙子的比熱容是0.92×10 J/(kg·℃），表示1kg的沙子溫度升高1℃吸收的熱量為0.92×10 J.
點評：讓學生充分討論，培養他們的分析總結能力．體會物理學科的美學特征——簡潔美（復雜的問題簡單化）．
6．流討論
提問：同學們，為什么同一時刻海水和沙子的溫度不一樣呢 請你幫小明和小華對他們的疑問做出科學的解釋
——白天，沙子和水吸熱升溫，沙子比熱小升溫快，因此沙子燙海水涼；傍晚，沙子和水放熱降溫，沙子比熱小，降溫也快，因此沙子涼、海水暖．
點評：回到引言問題，學以致用．
7．評估
（1）閱讀“生活·物理·社會”，解釋海陸風的形成．
（2）解釋三峽庫區氣候變化的原因．
學生討論交流：
（主要因為水與砂石的比熱容不同）
點評：讓學生了解物理知識來自生活又服務于社會．
三、熱量的計算
講述：大量實驗表明，物體在吸熱或放熱過程中，物體的質量越大、比熱容越大、溫度的至化越大，物體吸收或放出的熱量就多．
當物體溫度升高時，吸收的熱量表達式為：Q吸=cm△t升，
當物體溫度降低時，放出的熱量表達式為：Q放=cm△t降，
二者二為一熱量公式：Q=cm△t
幻燈片展示例題：教師引導學生分析例題．
討論：實際上燒開一壺水所需要的熱量要大于1.68×10 J，想一想，這是為什么
補充：
（1）汽車發動機是如何實現降溫的
（2）汽車發動機中為什么用水而不用其他液體如煤油來冷卻降溫
學生閱讀后回答
點評：深入學習它的計算及其有關實際生活中的應用，解釋一些生活中的現象．
四、交流與小結
（1）通過實驗探究了物質的比熱容
（2）學習了比熱容的定義．
（3）學習了比熱容的單位
（4）學會了用比熱容的知識解釋自然現象
（5）熱量的計算公式分別是；當物體溫度升高時，吸收的熱量表達式為：Q吸=cm△t升，當物體溫度降低時，放出的熱量表達式為：Q放=cm△t降
五、作業布置
1．復習課本并完成課本第48頁練習第4、 5題
2．課外查閱有關資料，進一步了解發動機的冷卻系統．
板書設計
第三節　　物質的比熱容
1．比熱容，用符號c表示
定義：單位質量的某種物質溫度升高1℃吸收的熱量叫作這種物質的比熱容
單位；焦耳/（千克·℃），符號：J/(kg·℃），讀作：焦耳每千克攝氏度．
比熱容是物質的一種物理屬性．
2．會查比熱容表
水的比熱容是4.2×10 J/(kg·℃），表示1kg的水溫度升高1℃所吸收的熱量為4.2×10 J.
3．熱量的計算
當物體溫度升高時，吸收的熱量表達式為：Q吸=cm△t升
當物體溫度降低時，放出的熱量表達式為：Q放=cm△t降
教學探討與反思
新課標中要求：“通過實驗，了解比熱容的概念，嘗試用比熱容解釋簡單的自然現象”，本節課緊扣教學的三維目標，完全符合新課標的要求．課堂上，以音樂欣賞導入新課，創設了新穎別致的教學情境，從“提出問題與猜想假設”到“實驗設計”“進行實驗和收集數據”“交流討論”“評估”層層遞進展開，體現了“教師主導、學生主體”的教學理念采用“教一學一練”的基本形式．課堂中教師精心設計了一系列“問題串”：簡潔、干脆、到位，使學上有思維的梯度和難度，“問題設置”作為線索和引導，啟發學生圍繞問題展開思考和討論，并結合動手實驗體驗探究的過程，最終逐步達成教學目標．可取之處有．
1．結構符合新課標理念，教學思想先進；本節重點突出“科學探究”為主線，注重聯系生活和實驗，設計新穎的活動內容，通過音樂情境和生活情境提出問題激發學生的學習興趣，吸引學生的注意力，進而由學生進行猜想，發散學生思維，圍繞猜想設計實驗，收集有效的數據，通過展示三組學生的數據，發現共同的特點：“質量相同的沙子和水升高相同的溫度，加熱時間不同”進行分析與論證，最后由學生交流與討論，并對實驗結果進行評估來解釋生活現象．
2．實驗中讓學生體驗到建立物理概念的過程，變“陳述性教學”為“探究性教學”．教師不是把實驗原理、裝置　　步驟呈現給學生，而是探究教學通過猜想與假設設計實驗等延長了教學過程，從而增加了學生主參與的程度與思考的深度
3．實驗過程中教師大膽嘗試學生分組實驗，實驗中用易拉罐替代燒杯，倡導學生在實驗室用實驗來模擬客觀環境，教給學生一種用“模擬實驗”自主探究問題的方法，讓學生分做學習的主人
4．關于猜想，教師沒有回避學生在猜想的假設中所出現的問題和錯誤，沒有就事論事直接提出如課本中所示的猜想結果，而是讓學生在互相討論中體驗到假設與驗證的艱難，并最終從中感受到成功的喜悅．這一點教師把握得較好．
5．大多教師閱讀教材時發現課本中有些“答非所問”，即：教材中“提出問題”比較沙子和水升溫的快慢，而在“分析與論證”中卻得出了沙子和水吸熱的不同．而在本節課中教師通過在“分析論證”的“提問1”“提問2”和“提問3”的巧妙設置的突破了這道“防線”，既回答了“提出問題”又過渡到了本節研究的重點——比熱容．
不足之處：由于課前準備欠缺一些，有些不利落；且還不夠完全放開，有些問題局限了學生的思維，如：設計實驗中的“問題4”還沒有讓學生充分思考，教師就提出“實驗中，采取控制變量法，我們取水和沙子的質量都為150g，即0.15kg．另外，本節課實驗中雖然教師已經關注到了很多實驗細節，但有些細節還是值得推敲和思考，如實驗中要用攪棒不斷攪拌是否安排學生討論一下，實驗中要不要學生討論在哪些方面注意實驗的安全性等．又由于課堂容量較大，很多問題沒有展開討論，我認為在必要之處，還是要給足學生思考的時間和空間．如：在用比熱容的知識解釋自然現象時，學生討論的時間不夠，教學節奏上過快，建議分為2課時．
補充資料
井水為何冬暖夏涼
人們常說：井水冬暖夏涼，不少人認為井水冬天的溫度比夏天高，其實恰好相反，井水冬天的溫度比夏天低一些，這是怎么回事呢
人們的感覺是相對當時地面上的溫度來說的，炎熱的夏天．地球表面受太陽的照射和氣流的影響，溫度升高很快．而地下的泥土只能通過上層泥土從大氣中吸熱，由于泥土傳熱慢，因此地下深處的溫度要比地面上的溫度低，所以井水溫度比地面低，假如把井水提到地面上，就覺得涼．寒冷的冬天，地面上的溫度降低的很快，常在O℃以下，湖面的水要結冰了，由于地下深處的泥土不能直接向空氣中散熱，因此，地下溫度變化不大，井水的溫度就比上面高．把水提到地面上，就覺得暖和一些．
這種冬暖夏涼現象，在地下室里同樣存在，冬季地窖里貯存蔬菜、水果可以防凍，夏季在地窖里貯有蔬菜、水果可以防腐，也是因為地窖“冬暖夏涼”．
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