物质的比热容

【教学目标】

知识与技能 

1．通过实验探究，建立比热容的概念。

2．尝试用比热容解释简单的自然现象。

3．会进行物体吸、放热的简单计算。

过程与方法  

1．亲身经历参与探究比较不同物质的吸热情况的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案，并培养自主合作探究的能力。

2．通过交流与分析，利用比热容解释相关现象及应用。

情感、态度与价值观  

1．通过探究性学习，产生乐于探索自然规律的情感，体验自然科学的价值，体验知识来源于实践而又应用于实践的辩证关系。

2．通过探究活动，养成严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。

【教学重难点】

重点：通过实验得出比热容的概念并联系生活应用其分析解决一些简单问题。

难点：比热容概念的建立。

【教学准备】或【实验准备】

教师用：多媒体课件。

学生每组：天平、温度计、秒表、电加热器（2）、烧杯（2）、水、食用油。

【教学过程】

一、       创设情景，引入新课

【播放视频】

情境一：烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽；傍晚，沙子很快凉了下来，但海水却还暖暖的。同样的日照条件，为什么沙子和海水的温度不一样?

情境二：糖炒栗子，为什么要加入沙子一起炒呢？

情境三：汽车水箱中加水有什么作用呢？

【揭示课题】

学习了本节课比热容的知识，你就能解释其中的奥妙了。

二、合作探究，建构知识

（一）比热容

物体吸收热量的多少跟哪些因素有关

实验探究：比较不同物质吸热的情况

总结结论

比较不同物质吸热情况的方法

比热容的

定义

符号

总结

规律

比热容的物理意义

比热容是物质的一种特性。

“水的比热容大”这一特点在日常生活和生产中具有的重要意义。

【体验生活】

1.家里来了客人，为了让客人尽快的喝上开水。我们应该怎么做？为什么？

2．分别把一壶水和半壶水烧开，哪个吸热多？

3．把一壶水烧开和烧成温水，哪种情况需要吸收更多的热？

【想一想】

物体吸收热量的多少跟哪些因素有关？

【师生总结】

同一种物质，吸收的热量跟物体的质量和升高的温度都有关系。

同一种物质，质量越大，温度升高的度数越多，吸收的热量越多。

（设计意图：启发学生从生活经验中得出物体吸热多少与质量和升高温度的关系，并结合海水和沙滩的温度差异进行合理猜想，提出探究课题。）

1.【提出问题】

不同种物质组成的物体，在质量相等，升高的温度也相同时，吸收的热量一样吗？

2.【设计实验】

【想想议议】

1．你计划采取什么科学方法来研究自己的实验课题？

2．如何设计实验方案？讨论中，学生主要集中（课件出示）：

（1）怎样比较水和油吸收热量的多少？

（2）实验中，需要测量哪些物理量？

（3）需要哪些实验器材？

（4）怎样设计实验方案和记录实验数据的表格？

让学生以小组为单位进行讨论，并利用手中的器材设计实验证明自己的观点。

教师巡视，并给予必要的点拨。

（设计意图：培养学生交流合作设计实验的能力，培养学生根据问题设计实验和选择器材的能力。）

【归纳总结】师生讨论后，归纳方案如下：

使用相同的电加热器，加热质量相等的不同物质（水和食用油），使它们升高相同的温度，比较它们加热时间的多少（吸收热量的多少) 。

3.【进行实验、收集数据】

出示【友情小提示】

1．注意温度计、天平的正确使用；

2．实验中注意安全；

3.小组同学分工明确，各负其责。

教师巡视、指导学生分组实验。鼓励学生动手实验，收集记录数据，鼓励学生间的交流和合作。

收集数据

液体 质量

m/kg 升高的温度

(t-t0)/℃ 加热时间t/min 吸热多少    

水 0.1 10 4 多    

煤油 0.1 10 2 少    

（设计意图：培养学生合作实验能力，培养严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。使学生体会控制变量法的使用。）

4.【分析论证】

组织学生展示实验结果。

【归纳总结】  质量相等的不同物质升高相同的温度时，吸收的热量是不相同的。

5．【评估】

在刚才的探究实验中运用了哪些研究问题的科学方法？实验设计有没有不合理的地方？操作中有没有什么失误？从实验中你还有什么新发现？

【深化引导】

不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量是不相同的，即不同种物质的吸热能力是不相同的。

怎样比较不同物质这种性质上的差别呢？

【比一比】哪种物质的吸热能力强

情境一：升高的温度、吸收的热量相同，质量不同

物质 质量 升高的温度 吸收的热量

铅 3 kg 10 ℃ 0.39×104 J

铜 1 kg 10 ℃ 0.39×104 J

情境二：质量、吸收的热量相同，升高的温度不同

物质 质量 升高的温度 吸收的热量

水 1 kg 10 ℃ 4.2×104 J

沙石 1 kg 45 ℃ 4.2×104 J

情境三：质量、升高的温度、吸收的热量均不同

物质 质量 升高的温度 吸收的热量

水 2 kg 5 ℃ 4．2×104 J

煤油 3 kg 10 ℃ 6.3×104 J

【类比速度】在运动的路程不同，时间也不同时，我们是怎样比较运动快慢的？

【小结】

质量、升高的温度、吸收的热量均不同，求出吸收的热量与质量和升高的温度乘积的比，比较单位质量的物质温度升高1℃时吸收的热量。

（设计意图：学生类比速度交流讨论出比较物质吸热能力的方法 ，使比热容的概念的建立水到渠成，突破教学难点。）

过渡：为了表示不同物质吸热情况的不同，物理学中引入比热容这个物理量。

【问题导学、自主学习】

请大家阅读课文，完成问题导学内容。

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。（类比速度的定义方法，用比值的方法定义比热容的概念。）用符号  c  表示。

说明：比热容在数值上等于单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量。

单位：焦每千克摄氏度    J/(kg•℃)

【找规律】

一些物质的比热容

物质 比热容/

J•(kg•℃) -1 物质 比热容/

J•(kg•℃) -1

水 4.2×103 砂石 0.29×103

酒精 2.4×103 铝 0.88×103

煤油 2.1×103 干泥土 0.84×103

蓖麻油 1.8×103 铁、钢 0.46×103

冰 2.1×103 铜 0.39×103

【总结规律】不同物质比热容一般不同；同种物质，物态不同，其比热容也不同；水的比热容最大。

c水=4.2 ´ 103 J/(kg•℃)

物理意义：表示1kg的水，温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J 。

【合作研讨、深化认识】

1、一桶水与一杯水比较，谁的比热容大？

2、比热容与物体的质量、吸收的热量、升高的温度有关吗？

【强调】某一种物质的比热容与物体的质量、吸收的热量、升高的温度无关。物质的比热容由物质的种类（本身特性）、物态决定。比热容是物质的一种特性，可以用比热容来鉴别物质的种类。

（设计意图：培养学生自主学习能力和分析归纳能力、语言表达能力。）

【回归生活】

1、 【想一想】为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？

现象释疑：沿海和内陆地区为何昼夜温差不同呢？新疆的谚语，你能说出它的道理吗？

师生总结：水的比热容较大利于调节温度。

2、【议一议】我国北方楼房的暖气用水作为介质，把燃料燃烧产生的热量带到房屋中取暖。用水做输送能量的介质有什么好处？

在生活、各种产业中，还有没有用水来加热或散热的情况？

师生总结：水的比热容较大，用水作冷却剂和取暖效果好。

在日常生活中，还有哪些地方利用了物质的这一属性？

【体验生活】

1.家里来了客人，为了让客人尽快的喝上开水。我们应该怎么做？为什么？

2．分别把一壶水和半壶水烧开，哪个吸热多？

3．把一壶水烧开和烧成温水，哪种情况需要吸收更多的热？

【想一想】

物体吸收热量的多少跟哪些因素有关？

【师生总结】

同一种物质，吸收的热量跟物体的质量和升高的温度都有关系。

同一种物质，质量越大，温度升高的度数越多，吸收的热量越多。

（设计意图：启发学生从生活经验中得出物体吸热多少与质量和升高温度的关系，并结合海水和沙滩的温度差异进行合理猜想，提出探究课题。）

1.【提出问题】

不同种物质组成的物体，在质量相等，升高的温度也相同时，吸收的热量一样吗？

2.【设计实验】

【想想议议】

1．你计划采取什么科学方法来研究自己的实验课题？

2．如何设计实验方案？讨论中，学生主要集中（课件出示）：

（1）怎样比较水和油吸收热量的多少？

（2）实验中，需要测量哪些物理量？

（3）需要哪些实验器材？

（4）怎样设计实验方案和记录实验数据的表格？

让学生以小组为单位进行讨论，并利用手中的器材设计实验证明自己的观点。

教师巡视，并给予必要的点拨。

（设计意图：培养学生交流合作设计实验的能力，培养学生根据问题设计实验和选择器材的能力。）

【归纳总结】师生讨论后，归纳方案如下：

使用相同的电加热器，加热质量相等的不同物质（水和食用油），使它们升高相同的温度，比较它们加热时间的多少（吸收热量的多少) 。

3.【进行实验、收集数据】

出示【友情小提示】

1．注意温度计、天平的正确使用；

2．实验中注意安全；

3.小组同学分工明确，各负其责。

教师巡视、指导学生分组实验。鼓励学生动手实验，收集记录数据，鼓励学生间的交流和合作。

收集数据

液体 质量

m/kg 升高的温度

(t-t0)/℃ 加热时间t/min 吸热多少    

水 0.1 10 4 多    

煤油 0.1 10 2 少    

（设计意图：培养学生合作实验能力，培养严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。使学生体会控制变量法的使用。）

4.【分析论证】

组织学生展示实验结果。

【归纳总结】  质量相等的不同物质升高相同的温度时，吸收的热量是不相同的。

5．【评估】

在刚才的探究实验中运用了哪些研究问题的科学方法？实验设计有没有不合理的地方？操作中有没有什么失误？从实验中你还有什么新发现？

【深化引导】

不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量是不相同的，即不同种物质的吸热能力是不相同的。

怎样比较不同物质这种性质上的差别呢？

【比一比】哪种物质的吸热能力强

情境一：升高的温度、吸收的热量相同，质量不同

物质 质量 升高的温度 吸收的热量

铅 3 kg 10 ℃ 0.39×104 J

铜 1 kg 10 ℃ 0.39×104 J

情境二：质量、吸收的热量相同，升高的温度不同

物质 质量 升高的温度 吸收的热量

水 1 kg 10 ℃ 4.2×104 J

沙石 1 kg 45 ℃ 4.2×104 J

情境三：质量、升高的温度、吸收的热量均不同

物质 质量 升高的温度 吸收的热量

水 2 kg 5 ℃ 4．2×104 J

煤油 3 kg 10 ℃ 6.3×104 J

【类比速度】在运动的路程不同，时间也不同时，我们是怎样比较运动快慢的？

【小结】

质量、升高的温度、吸收的热量均不同，求出吸收的热量与质量和升高的温度乘积的比，比较单位质量的物质温度升高1℃时吸收的热量。

（设计意图：学生类比速度交流讨论出比较物质吸热能力的方法 ，使比热容的概念的建立水到渠成，突破教学难点。）

过渡：为了表示不同物质吸热情况的不同，物理学中引入比热容这个物理量。

【问题导学、自主学习】

请大家阅读课文，完成问题导学内容。

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。（类比速度的定义方法，用比值的方法定义比热容的概念。）用符号  c  表示。

说明：比热容在数值上等于单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量。

单位：焦每千克摄氏度    J/(kg•℃)

【找规律】

一些物质的比热容

物质 比热容/

J•(kg•℃) -1 物质 比热容/

J•(kg•℃) -1

水 4.2×103 砂石 0.29×103

酒精 2.4×103 铝 0.88×103

煤油 2.1×103 干泥土 0.84×103

蓖麻油 1.8×103 铁、钢 0.46×103

冰 2.1×103 铜 0.39×103

【总结规律】不同物质比热容一般不同；同种物质，物态不同，其比热容也不同；水的比热容最大。

c水=4.2 ´ 103 J/(kg•℃)

物理意义：表示1kg的水，温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J 。

【合作研讨、深化认识】

1、一桶水与一杯水比较，谁的比热容大？

2、比热容与物体的质量、吸收的热量、升高的温度有关吗？

【强调】某一种物质的比热容与物体的质量、吸收的热量、升高的温度无关。物质的比热容由物质的种类（本身特性）、物态决定。比热容是物质的一种特性，可以用比热容来鉴别物质的种类。

（设计意图：培养学生自主学习能力和分析归纳能力、语言表达能力。）

【回归生活】

1、 【想一想】为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？

现象释疑：沿海和内陆地区为何昼夜温差不同呢？新疆的谚语，你能说出它的道理吗？

师生总结：水的比热容较大利于调节温度。

2、【议一议】我国北方楼房的暖气用水作为介质，把燃料燃烧产生的热量带到房屋中取暖。用水做输送能量的介质有什么好处？

在生活、各种产业中，还有没有用水来加热或散热的情况？

师生总结：水的比热容较大，用水作冷却剂和取暖效果好。

在日常生活中，还有哪些地方利用了物质的这一属性？

（设计意图：让学生了解比热容与生活的联系，尝试用比热容解释简单的自然现象，培养学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的情感，培养学生语言表达能力。）

【扩展性实验】

用传感器比较不同物质的比热容。

（有条件的学校可以进行实验演示。）

【练一练】

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一半

B．吸收热量多的物质，比热容一定大

C．物质的比热容是物质的一种特性，跟物体的质量、吸热多少、温度高低无关

D．同种物质的比热容一定相同

2．海边昼夜温差变化比沙漠______，适于居住，原因是__________比___________大。

【想想议议】

由水的比热容知质量为1kg的水,温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J,那么

①质量是5kg的水,温度升高1℃所吸收的热量是______________________。

②质量为1kg的水,温度升高10℃所吸收的热量是_____________________。

③质量为5kg的水,温度升高10℃所吸收的热量是_____________________。

④如果用Q吸代表物体吸收的热量,c代表物质的比热容,m代表物体的质量,t0和t分别是加热前后物体的温度,通过以上计算,可以总结出一个计算热量的公式:Q吸=_______________

如果要计算物体降温时放出的热量,那么公式又应是Q放=________________。

总结为：

【典例剖析】

把质量为2㎏、温度为50℃的铝块加热到100 ℃，铝块吸收的热量是多少？[c铝=0.88×103J／（㎏•℃）]

提问：解答物理计算题的有哪些基本要求？

【练一练】

 有一根烧红的铁钉，温度是800 ℃，质量是1.5 g。它的温度降低到20 ℃，要放出多少热量？

（设计意图：通过具体问题，引导学生利用比热容的定义得出热量计算的公式，并尝试运用，加深学生对知识的理解。）