物质的比热容概念

2022-08-04

第一篇:物质的比热容概念

物质的比热容

铜的比热容是0.39×103J/(kg·℃), 铁的比热容是0.46×103J/(kg·℃) 铝的比热容是0.88×103 J/(kg·℃), 水的比热容是4.2×103J/(kg·℃), 空气的比热容是1.0×103J/(kg·℃), 水银的比热容是0.14×103J/(kg·℃) 酒精的比热容是2.4×103J/(kg·℃) 煤油的比热容是2.1×103J/(kg·℃) 蓖麻油的比热容是1.8×103J/(kg·℃) 砂石的比热容是0.29×103J/(kg·℃) 干水泥的比热容是0.84×103J/(kg·℃) 冰的比热容是2.1×103J/(kg·℃) 铅的比热容是0.13×103J/(kg·℃)

二、重点知识归纳

比热容及热量计算

1、(1)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。

(2)单位:焦/(千克·摄氏度)[J/(kg·℃)]

说明:①比热容是物质的一种特性。它反映的是物质容热本领的大小。物质的比热容与它的质量的大小、温度的高低、是否吸热或放热及吸收或放出的热量的多少都无关。比热容只与物质的种类和状态有关。

②物质的比热容与物质的状态有关系。如c水=2c冰。

③由公式Q=cm△t变形,可得到,这里要注意这个公式是利用Q、m和△t求物质的比热容,但我们不能认为比热容与Q成正比,与m和△t成反比,因为比热容是物质的一种特性,不随外界变化而变化。

④对于质量相同的不同物质,吸收或放出相同的热量,比热容大的物体温度变化小,所以以比热容小的砂石为主的内险峰地区,气温变化明显,而沿海地区,水的比热容大,气温变化不明显。

2、热量的计算公式

(1)吸热公式:Q吸=cm(t-t0)

放热公式:Q吸=cm(t0-t)

(2)若用△t表示温度的变化量,则上述两公式可统一表示为:Q=cm△t。

说明:①公式中各物理量的单位:比热容用J/(kg·℃),质量用kg,温度用℃,热量用J。

②如果过程中存在物态变化,不能使用这个公式,如冰融化成水吸收热量,但温度不变。

③在Q=cm△t中,如果物体吸热,△t就等于末温减初温,表示升高的温度;如果物体放热,△t等于初温减末温,表示降低的温度。△t总是等于较高的温度减去较低的温度不取负值。如果被减温度是负值,前面要带负号。如一块冰从-4℃降到-18℃,则△t=-4℃-(-18℃)=14℃。

④解题要分清初温,末温,升高了,升高到(或降低了、降低到)的含义。要根据题意作出正确的判断。

3、物质的物理属性包括:硬度、状态、比热容、密度、透明度、导电性、导热性、磁性、弹性等

三、难点知识剖析 正确理解比热容的概念:

由课本中的实验可知:相同质量的不同物质,在温度升高相同时,吸收的热量不相等。这说明物体吸热的多少不仅与物体的质量、升高的温度度数有关,还与物体的种类有关。为了表示物质的这种热学特性,物理学中引入了“比热容”这一物理量,把单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容。比热容反映了物质温度升高时吸收热量的本领,与密度一样,比热容也是物质的特性之一,比热容的大小只决定于物质本身,同种物质的比热容是一定的,与物质的质量、体积、温度变化无关,而不同物质的比热容一般不同,因而比热容也是用来鉴别不同物质的依据之一。

1、 随着科技的发展,现在太阳能热水器的效率越来越高,不少单位、家庭安装了太阳能热水器。安全、清洁的太阳能的利用,节约了大量的常规能源。假设一太阳能热水器内装有100kg 30℃的水,在阳光照射6h后,水温升高到80℃,则热水器内的水吸收了______J的太阳能,这相当于节约了______m3的煤气。(已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),煤气的热值约为3.9×107J/m3) 解析:

Q=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(80℃-30℃)=2.1×107J。

相当于节约多少煤气,可根据Q=mq计算,但要看清本题所给煤气的热值单位是J/m3,而不是J/kg,答案:2.1×107J

0.54 归纳点评:

凉水吸热和燃烧煤气等相结合的题目是近几年中考的热点,解答好此类题目需注意以下几点:

(1)此类题目的综合式为cm△t=mq×η(η指传热效率)。

(2)分清题目的条件,升高、升高了、升高到代表的物理量。

(3)注意质量的单位要换算成kg。

2、在冬季室温下的A、B两物体质量相等,把A物质放入一杯热水中达到热平衡后,水温降低了5℃;取出A物体后再把B物体放入这杯水中,达到热平衡后水的温度又降低了5℃,如果没有热损失,这两个物体比热容大小的关系是( ) A.A物体的比热容较小 B.A、B两物体的比热容相等 C.B物体的比热容较小 D.无法比较 解析:

选A。设A、B两物体质量均为m1,初温均为t1,热水质量为m2,初温为t2,A放入热水中平衡时的温度为t2-5℃,A物体的温度变化△tA=t2-5℃-t1,

由热平衡方程Q吸=Q放得

cAm1(t2-5℃-t1)=c水m25℃

B物体放入这杯水中达到热平衡时的温度为t2-10℃,

△tB=t2-10℃-t1,同理可得

cBm1(t2-10℃-t1)=c水m2·5℃

由式①②比较可得

cA(t2-t1-5℃)=cB(t2-t1-10℃),

显然t2-t1-5℃>t2-t1-10℃

故必有cA

第二篇:《物质的比热容》教学设计

12.3物质的比热容

【教学目标】 知识与技能:

1、理解比热容的概念,知道比热容;

2、尝试用比热容解释简单的自然现象;

3、能根据比热容进行简单的热量计算。 过程与方法:

根据科学探究的猜想与假设,制定探究计划,设计实验方案,在此过程中有控制变量的意识。

情感态度与价值观

在科学探究中能积极与他人交流探究结论,能对数据进行初步评价。 【教学重点】

1、 探究物质比热容

2、 物体温度改变时吸收或放出热量的计算公式Q=cm?t。 【教学难点】

1、 制定探究物质比热容的实验计划,设计实验、分析、评估实验结果;

2、 对比热容概念的理解和简单应用。 【教学准备】

1、 组织学生复习热量的概念、预习本节内容;

2、 准备好所需器材:(每实验小组)烧杯2只、温度计2支、搅拌器2个、电加热器2副、盖板2块、水、煤油、停钟(或记时秒表)1块。 【教学方法】

实验探究法、讲授法 【教学过程】

一、复习引入

1、什么叫热量?1千克的水温度升高1℃需吸收多少热量?

2、将一壶水烧开与烧开半壶水相比,谁要的时间长?谁吸收的热量多?

3、将一壶水烧成开水与将一壶水烧成温水相比,谁的时间长?谁吸收的热量多?

由此可见,水在升高温度时吸收的热量和水的质量有关,也和温度升高的程度有关,水的质量越大,温度升高的度数越多,吸收的热量也就越多。将相同质量的水和煤油升高相同的温度,需要的热量一样多吗?要解决这个问题,就得学习物质的比热容。

二、探究物质的比热容

(一)实验探究:物质的比热容

1、猜想: 将相同质量的水和煤油加热,使它们升高相同的温度,需要的热量谁多?

2、制定计划与设计实验

根据所要研究的问题,我们要在什么条件下比较水和炼油吸收热量的多少?(引导学生讨论:在水和煤油的质量相同、升高的温度相同的条件下研究水和煤油吸收热量的多少)

引导学生讨论、交流:

在这样的条件下研究水和煤油吸收热量的多少,需要测出哪些量?用什么时候样的器材?怎样测量?记录哪些数据?(进行实验前要解决的问题)

引导学生设计实验记录表格:液体名称液体质量m/g 液体初温t1/℃ 液体末温t2/℃ 升高的温度t1- t2/℃ 通电时间t/min

3、 进行实验与收集证据

按照设计方案,分组实验,小组成员合作,注意操作规范。设计记录表格,准确记录数据。 4分析与论证

做好两种物质的数据对比,学会分析数据,探究结论,先小组交流意见,再师生共同交流,最后确定实验结论。补充:得出水的吸热本领大

5、评估

交流实验的得与失,操作是否规范,实验误差的原因,结论是否恰当,描述是否准确等等。

(二)比热容

通过实验知道,不同物质吸热能力不同,如何描述这一不同需要引入物理量--比热容。 引导学生归纳,得出比热容的概念:

不同物质质量相同:单位质量 升高温度相同:1℃

1、 概念:

单位质量的物质温度升高1℃吸收的热量。(板书)。 (学习单位,强调书写与读法)

2、观察比热容表(p29),了解常见物质比热容。

学会读表,引导学生寻找规律,让学生说出自己的发现:

(1)比热容是物质的特性,不同物质比热容一般不同;(对比密度是物质的特性,一桶水的密度、比热容与一碗水的密度、比热容相同)与密度一样。 (2)同种物质状态不同时比热容不同; (3)液体的比热容一般比固体的比热容大; (4)一般情况下,水的比热容最大。

3、比热容的物理意义:

水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)表示:1千克的水温度每升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103J。

(三)比热容的应用

比热容表征物质吸热(或放热)的本领,比热容越大,其吸热(或放热)的本领越强。质量相同的不同物质,温度变化相同时,比热容大的吸收(或放出)的热量越多。

让学生思考交流:

(1)冬天,暖气管道中用热水取暖;用水给发动机冷却,为什么? (2)沙漠地区昼夜温差大,为什么?

a.____________的某种物质,温度升高(或降低)______,所吸收(或放出)的热量叫这种物质的比热容。比热容的单位是________,符号是____________。

b.质量相同的水和鹅卵石吸收相同的热量后,升高的温度________(填"相同"、"不同"、"无法确定");若升高相同的温度,吸收的热量________(填"相同"、"不同"、"无法确定")。

三、热量的计算

1千克的水温度每升高1℃,要吸收4.2×103J的热量,那么1千克的水温度升高2℃要吸收多少热量?

1千克的水温度每升高1℃,要吸收4.2×103J的热量,那么2千克的水温度升高1℃要吸收多少热量?

1千克的水温度每升高1℃,要吸收4.2×103J的热量,那么2千克的水温度升高2℃要吸收多少热量?

让学生讨论,说出计算方法。从而总结出热量的计算公式 Q:物体温度变化时吸收或放出的热量 单位为J c:物质比热容 单位为J/(kg?℃) m:物体质量 单位为kg △t:温度的变化值,温度升高时为t1- t2;温度降低时为t1- t1 即:

Q吸=cm(t1- t2) Q放=cm(t2- t1)

例:铝的比热容是0.88×103J/(kg℃),把质量为2kg,温度为30℃的铝加热到100℃,铝吸收的热量是多少?补充:铝壶放水后共吸热多少的计算题

【板书设计】

第二节 科学探究:物质的比热容

同一种物质升高相同的温度,质量大的吸收的热量多; 相同质量的同种物质,温度升的越高吸收的热量越多; 1. 比热容

(1)概念

(2)符号及单位

(3)比热容是物质的一种特性 (4)比热容的物理意义 (5)比热容的应用 2.比热容的计算 公式:Q=cm△t Q:物体温度变化时吸收或放出的热量 单位为J c:物质比热容 单位为J/(kg?℃) m:物体质量 单位为kg ?t:温度的变化值 单位为℃bi 即:

Q吸=cm(t1- t2) Q放=cm(t2- t1) 初温t1 末温 t2 【教学反思】比热容的概念理解比较抽象,通过实验可以更加形象。热量计算有些学生存在较大困难,需要进一步加强!

第三篇:科学探究:物质的比热容说课设计

《课标》在科学内容这一部分明确要求:

1、通过实验了解比热容的概念,尝试用比热容解释简单的自然现象。

2、了解热量概念。

要求不多,但本实验属于科学探究实验,《课标》中科学探究是被列入内容标准的,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一,故本节重点在培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。让学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学方法,领悟科学的思想和精神。 【说教材】

一、教材分析:比热容是《沪科版》九年级第十二章第二节内容,是本章的重点,同时也是初中物理的一个难点。它是反映物质特性的一个重要物理量,自然界中的许多现象和生产技术上的许多问题都跟物质比热容有关,但比热容这一概念对于初中学生来说是比较抽象的,针对这一特点,应从学生熟悉的生活常识引入课题,突出物理教学以观察、实验为基础的特点,进行实验探究,体现从形象思维到抽象思维的认识规律。按照新课标要求,体现物理知识来源于生活。在正确理解比热容物理意义的基础上,总结出热量的计算公式Q=cm⊿t,运用公式进行简单的计算是本节的又一重点。故本节课分两个课时,第一课时:<<科学探究:物质的比热容>>实验.

二、教学目标

(一)知识与技能

1、通过实验了解比热容的概念.

2、尝试用比热容解释简单的自然现象

3、会查比热容表,知道比热容是物质的一种特性。

(二)过程与方法

通过探究比较不同物质的吸热能力,培养学生具有实验观察能力,合作探究能力,分析概括能力及抽象思维能力;学会用表格法表示物理量间的相互联系;训练学生应用物理知识解决实际问题的能力。通过探究,学会科学研究方法──控制变量法。

(三)情感、态度与价值观

利用探究性学习活动培养学生自己动脑想办法解决问题的能力, 体验从实验到理论的科学方法。故本节的学习目标为:(出示课件)

三、教学重、难点和关键 重点:比热容的概念的建立. 难点:

1、制定实验探究方案;

2、了解比热容概念并能利用它解释有关现象。

关键:做好水与煤油吸热升温的对比实验是突破难点的关键

四、【说学情】

1、初中学生对事物存在着浓厚的好奇心,具有强烈的操作兴趣,但学生仍处于从形象思维向抽象思维过渡时期。

2、在学习本节之前,学生对质量、温度、热量已有一定的认识,但这种认识具有一定的孤立性、片面性,没有深刻意识到它们之间的相互联系。

五、教法和学法

【说教法】依据《课标》要求,本课以小组合作学习方式,让学生经历实验探究的全过程,学生在交流合作中深入了解比热容的含义。引导学生经历科学探究的过程,学习科学的研究方法。 【说学法】

1、通过本节课的学习,使学生领会物理学的基本研究方法之一──“控制变量法”,让学生从生活现象入手,进行实验设计、实验操作,学会记录实验数据和信息,进行合作与交流。

2、在教学过程中教师适时启发引导学生根据实验数据信息,学会分析、比较、归纳、总结,得出实验结论,进一步从形象思维过渡到抽象思维,让学生在探究活动中切实体验物质的属性,加深对比热容概念的了解。结合《课标》本节的教学程序设计如下:

六、说教学程序设计

1、新课引入

从生活走向物理,从物理走进社会,这是新课程理念。(出示课件)本节课从学生熟悉的汽车发动机用水冷却,新疆谚语“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”等实例引出需要探究的物理问题。为了解决这些问题需学习本节内容:《物质的比热容>>,引入课题。(情景引入,拉近了物理和生活的距离,并有效激发了学生的求知欲望和探索欲望。)

2、生活感知:(出示课件) (1)、烧水时,水吸收的热量与水的质量有什么关系?(用生活里的现象支持你的观点) (2)、烧水时,水吸收的热量与水的温度升高多少有什么关系? (用生活里的现象支持你的观点)(这种设置问题的方法,比教材中直接提问水吸收的热量与水的质量和升高的温度是什么关系,更具开放性,能有效培养学生的发散思维。)

总结得到:水在温度升高时吸收的热量,跟水的质量有关,和升高的温度有关 。 那么(出示课件)(3)、将质量相同的铜块和铁块加热,升高相同的温度,需要的热量一样多吗?(强调质量、升高的温度相等)

(通过层层递进的问题设置引导学生猜想物质吸热可能与物质种类有关,使探究目标更为显性化。)

提出探究问题:不同的物质,在质量相等,升高相同温度时,吸收的热量是否相同?

3、制定计划与设计实验:实验方案的制定是探究是否顺利的关键,由于本实验涉及的内容较多,学生综合考虑有一定的难度,故教师可引导学生重点探讨如下问题,以帮助学生设计实验。(出示课件)

(一)、根据问题讨论设计实验 (1).选取什么物质进行对比?用什么工具测质量? (2).用什么工具对它们加热? (3).用什么工具显示它们温度的变化? (4).怎样比较它们吸收热量的多少?(学生在完成本实验提示的基础上来)

(二)、讨论设计实验方案

学生交流讨论、展示设计方案,表述自己的设计思路,应有两种方案(出示课件)。

方案一:取等质量的水和煤油,加热相同的时间(吸收相等的热量)后,比较温度的变化。 方案二:取等质量的水和煤油,使其升高相同的温度,比较加热的时间(吸收热量的多少)。

(让各小组讨论,然后教师特别强调“相同条件”是哪些,强调控制变量法的思想,明确按实验方案二进行实验,与提出的问题一致,简化了实验,可使学生做实验的目的更明确一些)

4、进行实验,收集数据(本环节事先应安排好小组分工,明确小组要求)(出示课件) (将学生划组,明确分工,其目的是将课堂还给学生,使学生成为课堂的主人,同时通过评比星级小组,星级组员,充分调动学生的积极性。通过分组实验,培养学生观察能力、动手实验能力,严谨求实的科学态度和与他人合作的精神。)

5、分析和论证

选择学生有代表性的一组数据,(实验数据误差大)组织学生讨论。做好两种物质的数据对比,学会分析数据,探究结论,先小组交流意见,再师生共同交流,最后确定实验结论。

6、评估:

交流实验的得与失,操作是否规范,实验误差的原因(热源不可能绝对一致、加热时间的控制等),结论是否恰当,描述是否准确等等。在学生得到质量相等的不同的物质,升高相同温度时,吸收的热量不同的基础上自然引入下面问题?

7、交流与合作:

(1)、水和煤油谁的吸热能力强?

(2)、如何科学地比较不同物质的这种特性? 在学生提出该问题的基础上让学生自学: (看课本P34页的的文字,解决下列问题)(出示课件) (1).比热容的物理意义是什么? (2).比热容的定义是什么? (3).比热容的单位是什么?符号呢?

讨论如何比较不同物质吸热能力不同,引入比热容的概念。在讨论中注意尊重学生意见,适当点拨,在不同意见的碰撞中发现真理。帮助学生正确了解比热容的含义,认识比热容是物质的一种特性。学会查比热容表,通过读表,发现规律,从而培养学生分析能力,发展学生创新思维能力。

8、练习巩固:主要尝试用比热容解释简单的自然现象及生产生活的应用事例,使物理走向社会,及时反馈矫正。(出示课件)

9、课堂总结

回扣目标,让学生总结学到了什么,有哪些疑问,及时补救。

七、说板书设计(简明扼要,突出重点)(出示课件) 科学探究:物质的比热容

一、

实验探究

1、水吸收的热量多少与水的质量和升高的温度有关

2、质量相等的不同物质升高相同的温度,吸收的热量不同。

二、比热容

1、概念:单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量。

2、单位;J/(kg • ℃)

3、意义:1千克的某种物质每升高(降低) 1℃,吸收(放出)热量是多少

第四篇:初三物理知识点整理:物质的比热容

、比热容的定义:

单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容。用符号表示。

2、比热容单位:

焦/,符号是/,读作焦每千克摄氏度,它表示的物理意义是:单位质量的某种物质温度升高l℃时,吸收的热量是多少焦。

比热容解释简单的自然现象

如为什么海水与沙子在同一时刻的温度不一样?因为海水与沙子受光照的时间完全相同,所以它们吸收的热量相同。但是海水的比热比沙子的比热大,所以海水升温比沙子升温慢;没有日照时,海水降温比沙子降温慢。

热量的计算

1、热量计算公式:

①经某一过程温度变化为△t,它吸收的热量Q表示热量,

Q=××△t

Q吸=××

Q放=××

其中是与这个过程相关的比热容

②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q放=q

气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q=Vq

Q表示热量,q表示热值,表示固体燃料的质量,V表示气体燃料的体积。

q=Q放/;q=Q放/v

Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳

———表示某种燃料的质量———千克g

q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克/g

2、单位:

热量的单位与功、能量的单位相同在国际单位制中热量的单位为焦耳历史上曾定义热量单位为卡路里,只作为能量的辅助单位,1卡=4184焦

注意:1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4184千焦

第五篇:初中物理九年级《科学探究:物质的比热容》教学设计

沪科版初中物理九年级《科学探究:物质的比热容》教学设计 1.单元目标 ◆知识与技能

⑴了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种基本属性,是反映物质的吸、放热性能的物理量,知道比热容的单位J/(kg·℃)及其读法、含义。

⑵会用比热容的概念解释有关的简单现象。知道水的比热容较大。

◆过程与方法

⑶通过实验探究,认识质量相同的不同物质在升高相同温度时吸收的热量不同这一特点,会运用控制变量法设计和进行实验。

⑷经历计算并比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化的过程,深化对比热容概念的认识。

◆情感态度与价值观

⑸通过联系实际,分析与比热容有关的问题,让学生感受物理无处不在,体会物理知识的魅力,养成探索、思考物质世界奥秘的兴趣和好奇心,逐步发展学生对物理和科学的感情。

2.内容分析

本节主要内容有:探究物质的吸、放热性能和建立比热容的概念。比热容是反映物质吸、放热本领的物理量,是物质的一种重要热学特性,是进一步学习热学知识的基础概念,也是分析许多有关现象的理论依据。因此,本节课在热学中具有重要的地位。

本节的编写思路直接而简明:首先通过学生实验探究物质的吸、放热性能,由此得出质量相等的不同物质在升高相同的温度时吸收的热量不同这个结论,然后顺势引出比热容的概念,给出定义、单位,再通过表格介绍一些常见物质的比热容,分析水的比热容较大对气候的影响和在生产生活中的应用,最后通过一个学生活动计算并比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化,深化对比热容概念的理解。这个过程是物理概念教学的典型,即展示情景——建立概念——给出定义、单位(有时还有公式)——深化理解——拓展运用。

本节教学的重点:比热容概念的建立是本节课的重点内容,而做好前面探究物质的吸、放热性能实验,让学生充分认识物质在吸、放热性能上存在差异则是本节课的关键。

本节教学的难点:本节课中的探究实验是初中物理中比较困难的实验之一,理解不同物质吸、放热性能上的不同是本节课的教学难点之一,让学生亲自做好这个探究实验可以有效地突破这一难点。利用比热容概念来分析沙漠和沿海气温的不同特点、发动机冷却时用水等现象,是对学生是否理解比热容概念的检验,也是难点这一。为了突破这一难点,可以组织学生完成教材第79页的活动2“比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化”,并让学生充分讨论、交流。

3.教学策略

可以通过能表示沿海地区与沙漠地区日温差不同的图片,让学生认识“不同物质的吸、放热性能不同”,从而引入新课。教学中可以直接让学生阅读该图(如果用多媒体投影类似图片效果更好),让学

生比较两种情况下有什么不同(一天中的温差不同),引导学生猜想造成这种不同的原因,并进一步使学生意识到这是由于水和砂石在吸、放热的性能上有差异而造成的,为下面的科学探究埋下伏笔。

探究物质的吸、放热性能

这是本章惟一的科学探究,学生需要经历提出问题、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据和分析论证的科学探究过程。这个探究的过程和结论是建立比热容概念的基础,学生能否真实经历探究的过程并确认实验的结论,将直接影响其对比热容的理解。因此,切实落实探究的过程,做实、做细、做好这个实验是非常重要的。

探究不同物质的吸、放热性能是初中物理中比较困难的实验之一,尽管教材编写者已充分考虑到学生设计和实验操作的难度较大,对探究的内容作了简化,但教师仍然需要注意及时指导和协助学生,以保证每组学生都观察到相应的实验现象,得到较好的实验结果。下面对探究的各个环节加以具体说明。

⑴提出问题

从上面对沿海第七和沙漠地区温差的分析,学生已经意识到不同物质的吸、放热性能不同,这里还要把这个比较笼统的问题描述为明确具体的可验证的物理问题。教师可以予以引导:如果上面两幅图中都是水或都是砂子,质量相同,升高的温度也相等,显然,它们吸收的热量必定相等。那么,不同物质(如水和砂子),在质量相同、升高的温度相等时,它们吸收的热量也相等吗?

这已经是一个可验证的问题,其中包含限制条件,如质量相等、

升高的温度相等、不同物质等,这些都可以通过实验技术条件予以控制和测量,为下面设计实验提供了基础。

⑵制定计划与设计实验

要比较不同物质的吸热性能,需要取质量相等的不同物质,使其升高相等的温度,比较各自吸收热量的多少。这仅仅是一个实验计划而已,还要具体设计怎样实现这些要求。具体做法是:不同物质选择水和砂子;质量相等要用天平称量;升高的温度通过温度计测量出来;水和砂子吸收热量的多少通过加热时间的长短来判断,因此要用两个相同的加热源(如相同的酒精灯,但从安全性考虑,尽量不要用通常的“热得快”等电加热器)。另外,装水和砂子的烧杯规格要相同,要保证除了水和砂子不同之外,其他条件都相同。通过观察水和砂子升高同样温度吸收热量是否相等来验证其吸热性能是否相同。

此外,砂子需要不停搅拌,否则会受热不均匀。实验中也可选用水和煤油(或酒精、色拉油)对比进行研究,可以省去搅拌的麻烦。但煤油、酒精和色拉油均属易燃品,实验时一定要注意安全。由此看来,本实验对学生来说是有一定难度的。

记录实验数据的表格可以直接采用教材上的,也可根据需要自行设计。不管采用哪种,教师都应引导学生弄清表格中各行各列表示的含义,包括其中的单位等,这是以后阅读、使用和设计表格必备的知识。

实验的步骤要让学生自己设计,以锻炼他们设计实验和语言表达的能力。兹举一例,仅供参考:①用铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、

温度计等组装两套器材;②用天平分别称取100g水和砂子,分别倒入两个烧杯中;③记录水和砂子开始时的温度;④同时对水和砂子加热,记录在加热1min、2min、3min……时水和砂子各自升高的温度。

本实验的操作具有一定难度,需要同组学生互相配合,对实验结果不要过于追求完美,只要能得出定性结论即可。

⑶分析与论证

学生实验取得数据后,教师可引导学生比较、分析:质量相同的水和砂子,升高相同温度时,加热的时间长短是否相同?这说明了什么?从而引导学生得出结论。在描述结论时,初学的学生不一定能做到简洁而准确,只要能大致地将问题表达清楚,就应该予以肯定和鼓励。但教师一定要规范描述到“在质量相等、升高的温度相同的情况下,不同物质吸收的热量不相等,水吸收的热量比砂子吸收的热量多”。

什么是比热容

比热容的概念是为了反映不同物质吸、放热性能上的不同而引入的。有了前面的实验基础,学生接受比热容的概念就比较顺畅了。比热容的定义可以直接给出,但教师要引领学生解析其中的关键词及其含义。如为什么要限定“单位质量”、“温度升高1℃”,这是因为比热容是以热量来定义的,而热量跟物体的质量和升高的温度都有关。比热容是初中物理出现的惟一一个由两个以上物理量来定义的物理概念,教师对概念的表述与单位的教学都要充分估计学生认知的困难,把铺垫和引导做得细一些。

对于比热容的单位,要结合阅读数据表“一些物质的比热容”,明确其含义。因为热量计算公式课标没有要求,教学不必要补充传统教材中的吸热公式和放热公式,不引入相关计算,而是把重点放在理解比热容的物理意义上。

通过阅读数据表,要求学生知道水的比热容最大,会利用水的比热容较大的特点解释有关现象。这里可以设计学生讨论交流活动:日常生活中为什么常用热水来取暖?汽车中为什么用水来做冷却剂?这些问题对于初中学生来说是具有一定难度的。为了突破难点,教师应先让学生充分思考交流,然后汇报辨析,教师梳理总结。对于水的比热容较大,教师在总结时要引导学生明确其两方面的含义:质量相同、升高温度也相同时,水比其他物质吸收的热量多,所以用来作发动机的冷却剂;质量相同、降低的温度也相同时,水比其他物质放出的热量多,所以冬季常用热水来取暖。

活动“比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化”也具有一定难度。它要求学生对比热容概念要有准确的理解,因此它既是对学生是否理解比热容概念的检验,又是对“为什么沿海地区的气温变化不像内陆沙漠地区的气温变化那样显著”这个问题的定量化解释。这个活动可以采用学生阅读、讨论交流的方式进行,教师最后要注意总结,给学生一个明确的答案,让学生学得心里有底。

4.作业检测

1.

下列事实中,最能说明物质吸收热量的多少跟物质的种类有关的是

(

)

A.

体积相等的两杯水温度都升高10℃,它们吸收的热量相同 B.

质量相等的两块铜温度分别升高5℃和10℃,它们吸收的热量不相同

C.

体积相等的水和煤油温度都升高10℃,它们吸收的热量不相同

D.

质量相等的水和铜温度都升高10℃,它们吸收的热量不相同

2.

用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和煤油加热,要让水和煤油升高的温度相同,给水加热的时间要长一些,这说明(

)

A.水比煤油的温度高 B.水比煤油的比热容大 C.水比煤油的密度大 D.水比煤油的分子运动剧烈

3.

关于物质的比热容,下列说法中正确的是(

) A.比热容是物质的特性之一,它的物理意义是反映物质吸热或放热本领的大小

B. 只要温度升高相同,比热容小的物体一定比比热容大的物体吸收的热量少

C. 温度高的物体比温度低的物体比热容大

D.比热容跟物体的质量、升高的温度、吸收的热量都有关 4.

⑴一滴水和一盆水,哪个比热容大?⑵把一根铁丝截为

长短不同的两段,哪段铁丝的比热容大?每段和整根铁丝相比,其比热容有无变化?

5.

下列关于比热容的说法中,正确的是(

) A.温度高的铜块比温度低的铜块比热容大 B.质量小的铁球比质量大的铁球比热容大 C.一桶水的比热容比一碗水的比热容大

D.比热容是物质的特性之一,可以用来鉴别物质

6.

水的比热容较大,在相同情况下水的温度不易改变。 ⑴请举出一个生活中的例子说明它的缺点。 ⑵请举出一个利用它为人类服务的例子。

7.

“暖气”和汽车冷却都用水作为工作物质,请解释其中的道理。

8.

某疗养胜地有一天然温泉浴池,出水温度平均为40℃,每天出水400t,人们使用后的废水温度为30℃,该浴池一天所用的温泉水向外放出的热量是多少焦?

9.

质量和初温(等于室温)都相同的水和酒精盛在相同的容器中,用两个完全相同的酒精灯给它们加热,请在图14-5中的直角坐标系中粗略画出水和酒精的温度随加热时间变化的图象。[已知水的比热为c水=4.2×103J/(kg·℃),c酒精=2.4×103J/(kg·℃),室温约20℃]

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