12.3　研究物质的比热容【教学目标】一、知识与技能1．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．2．会计算物体吸收或放出热量的多少．3．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．二、过程与方法通过实验探究，认识质量相同的不同物质，在吸收相同的热量时升高的温度不同这一特点，会运用控制变量法设计和进行实验．三、情感、态度与价值观通过联系实际，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，逐步帮助学生建立对物理和科学的感情．【教学重点】1．实验探究物质的吸、放热性能．2．比热容概念．【教学难点】1．应用比热容解释相关物理问题．2．有关比热容的计算问题．┃教学过程设计┃教学过程设计意图,一、新课引入用多媒体展示并讲解：1.明朗的天，碧蓝的海，人们漫步海滨，感受到海风迎面吹拂，会觉得十分舒畅．这样的风，多半是海风．从海上吹向陆地的风叫海风，从陆地吹向海洋的风叫陆风．气象学上常把两者合称为海陆风．它们都是比较平和的风，因此，又被称为海陆清风．你知道海陆风是怎样形成的吗？从物理学角度分析，应如何解释呢？2.今年暑假，小明和爸爸把奶奶从乡下接到城里，开始老人见到小孙子很高兴，可是没有几天，奶奶就一直闹着要回家．为什么呢？奶奶说：乡下有山有水，可凉爽了；城市里热死人，她受不了．小明所在的小城和乡下离得并不远，气温真有那么大的差别吗？通过本节课的学习，相信你一定能够找到答案.　　二、新课教学(一)探究物质的吸、放热性能1.教师引导学生按照科学探究的步骤，讨论说出实验的设计及实验过程和所得结论.(1)提出问题：通过上一节学习，我们已经知道，同一种物质在质量相同、温度变化相等时，吸收或放出的热量相等．那么，不同物质在质量相同、温度变化相等时，它们吸收或放出的热量也相等吗？(2)猜想与假设：可能与物体的质量有关；可能与物体的种类有关；也可能与物体温度变化大小有关.(3)制定计划与设计实验：设计思路：①质量相等的不同物质升高相同温度，吸收热量是否相等？②质量相等的不同物质吸收相等热量，升高温度是否一样？在设计实验时教师要引导学生学会使用控制变量法，并要求学生解决好以下问题：①选取哪两种物质(比如两种液体)作为研究对象？②你认为选择怎样的容器较为合适？③怎样才能使物体在一定时间内从热源吸收的热量可能相等？设计实验时先让学生设计，讨论后交流，在此基础上教师对设计较好的同学给予指导，确定实验方案.(选择水和煤油两种液体物质，因为使用它们易于加热、易于测量温度；选择相同容器、相同的加热条件，这样才能使物体在一定时间内，从热源吸收的热量尽可能相等．)(4)实验器材：容器、相同的两个电加热器、温度计一支、天平及配套砝码一台、搅拌器、量筒、手表一只.(5)进行实验与收集数据：培养学生联系生活实际，善于发现生活中物理现象的习惯.培养学生设计实验、观察实验、分析实验的能力.,实验步骤：(1)取一定质量的水或煤油放入图12－3－1所示的容器中，按图组装好实验器材，电加热器的电阻丝必须浸没在液面下，接近容器底部；(2)记录加热前液体的温度t1；(3)给电加热器通电一段时间后断电，同时上下拉动搅拌器，待温度平衡后，记录液体的温度t2；(4)做完实验后整理器材.实验记录表格：(6)分析与论证：①比较用水作为研究对象的各组实验数据，在吸收相同热量的情况下，如果水的质量增加一倍，其吸收的热量则几乎增加一倍，用煤油作为研究对象的各组实验数据也能得到上面的结论.　　②如果要使相同质量的水和煤油升高相同的温度，水吸收的热量多；如果让相同质量的水和煤油吸收相同的热量，水升高的温度低.(7)探究结论：①相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量是不相同的；②不同质量的相同物质，升高相同的温度，吸收热量是不相同的；③质量不同的同种物质，升高相同的温度，质量大的吸收的热量多，质量小的吸收的热量少.教师导入：如果换用其他物质来做实验，结论是相同的．如果做物质的放热实验，质量相等的不同物质降低相同温度时，所放出的热量一般不同，这是由物质本身的一种性质决定的．为比较不同物质吸、放热性能上的差别，物理学中引入比热容这个物理量.(二)什么是比热容1.(1)比热容的定义：单位质量的某种物质，温度升高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容，用符号c表示.(2)单位：J/(kg·℃)，读作“焦耳每千克摄氏度”.,2.教师引导学生阅读课本“一些物质的比热容”表，然后要求学生回答下列问题.(1)看过比热容表后，你对比热容概念有什么认识？(2)表中比热容最大的物质是什么？(3)砂石的比热容是多少？表示什么意义？并与水的比热容作比较.(4)为什么沿海地区昼夜温差小，而沙漠地区昼夜温差大呢？学生交流讨论并回答以上问题，教师补充更正.师生共同小结：(1)比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容，对于同种物质，不同状态的比热容一般也不同，如水与冰.(2)水.(3)c砂石＝0.92×103J/(kg·℃)，表示1kg砂石温度升高(或降低)1℃时，吸收(或放出)的热量为0.92×103J.c水＝4.2×103J/(kg·℃)，水的比热容比砂石的比热容大3倍多.(4)水的比热容较大，沿海地区海水白天吸收大量的热而温度升高不多，夜晚海水放出大量的热而温度降低很小；砂石比热容较小，所以沙漠地区白天吸热后温度升高较多，夜晚放出热量后温度降低很多.3.比热容是物质本身的一种特性①物质有许多特性，如已学过的密度等．所谓特性是物质本身所特有的，在一定条件下它具有固定不变的性质．比热容是物质的一种特性，在同种状态下它既不随物体质量的改变而改变，也不随物质吸收(或放出)热量的多少及温度的变化而变化，也就是说，只要是相同的物质在同种物态下，不论其形状、质量、温度的高低、放置地点如何，它的比热容一定是相同的.②对于同一种物质，比热容的值还与物质的状态有关，同一物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态时，比热容是不相同的．比如水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，而冰的比热容是2.1×103J/(kg·℃).4.水的比热容的特点及应用水的比热容较大．这一特点在人们的日常生活和生产中具有十分重要意义，主要表现在两个方面：一方面由于水的比热容较大，那么一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(或放出)的热量较多，这使我们有利于用水作冷却剂或取暖．作冷却剂时，是让水吸收带走更多的热量；用来取暖时，是让水放出更多的热量供给人们．另一方面，由于水的比热容较大，一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候．夏天，太阳光照射到海面上，海水的温度在升高过程中吸收大量的热，所以人们住在海边并不觉得特别热；冬天，气温低了，海水由于温度降低而放出大量的热，使沿海气温不致降得太低，所以住在海边的人们又不觉得特别冷.(三)热量的计算教师用多媒体展示下列问题.,1.把质量为2kg，温度为30℃的铝块加热到100℃，铝块吸收的热量是多少焦？　　(1)1kg铝温度升高1℃，需吸收________的热量；(2)1kg铝温度升高2℃，需吸收________的热量；(3)1kg铝温度升高(100－30)℃＝70℃，需吸收________的热量；(4)2kg铝温度升高1℃，需吸收________的热量；(5)2kg铝温度升高2℃，需吸收________的热量；(6)2kg铝温度升高70℃，需吸收________的热量.学生回答，教师订正：[(1)0.88×103J　(2)1.76×103J　(3)6.16×104J　(4)1.76×103J　(5)3.52×103J(6)1.232×105J]2.师生共同总结规律：如果用Q吸代表铝吸收的热量，某物质的质量为m，比热容为c，温度变化为Δt，则Q吸＝cmΔt，如果用t0表示原来的温度，t表示后来的温度，则Δt＝t－t0.上式变为Q吸＝cm(t－t0)，同理，物体温度降低时放出的热量Q放＝cm(t0－t).3.对公式Q＝cmΔt运用的理解：(1)两个温度不同的物体在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高，最后两物体温度相同．如果没有热损失，则Q吸＝Q放，这就是热平衡方程，利用这个关系和热量的计算公式也可以求出物质的比热容、物体的质量或温度.(2)计算热量的公式Q＝cmΔt适用于物态不发生变化时物体升温(或降温)过程中吸热(放热)多少的计算．如果吸放热过程中存在着物态变化，则不能使用这几个公式．例如冰熔化为水需要吸热，此时冰的温度(或冰水混合物的温度)没有变化，但需要从外界吸收热量.培养学生总结归纳的能力.培养学生交流讨论、分析思考的能力.培养学生运用知识的能力.┃教学小结┃【板书设计】12．3　研究物质的比热容一、探究物质的吸、放热性能物体温度升高时吸收的热量，不仅跟质量及升高的温度有关，还跟物质的种类有关．二、比热容1．单位质量的某种物质，温度升高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量，叫做这种物质的比热容，用符号c表示．2．比热容的单位：J/(kg·℃)3．比热容是物质的一种特性．三、热量的计算1．Q吸＝cm(t－t0)2．Q放＝cm(t0－t)【教学反思】,本节课主要应用了实验探究的方法学习比热容，探究活动是学生获取知识与技能的重要途径．在探究过程中既可加深对知识的理解，又可提高学生应用知识解决实际问题的能力，所以本节课教学重点放在设计实验方案和实验探究的过程，并在实验中突出对变量的控制．但有些学生存在着一定的障碍，应在今后加强这方面的教学．,