
1. 理解比熱容的概念,知道比熱容是物質(zhì)的一種特性。
2. 通過比熱容的實(shí)驗(yàn),體會控制變量的方法在實(shí)驗(yàn)中的作用。
3. 嘗試用比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象,感受物理知識與生活的密切聯(lián)系。
4. 會進(jìn)行簡單的吸、放熱計(jì)算。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
1. 比熱容的概念和應(yīng)用。2. 熱量的計(jì)算。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】
比熱容概念的建立。
【自主預(yù)習(xí)】
閱讀教材,完成以下問題:
1. 相同質(zhì)量的水和食用油,當(dāng)升高相同的溫度時(shí),吸收的熱量 (選填“相同”、“不相同”)。
2.在探究不同物質(zhì)的吸熱能力實(shí)驗(yàn)中,我們用到了轉(zhuǎn)換法:
①升高相同的溫度時(shí),通過比較 長短來判斷物體的吸熱能力;
②加熱的時(shí)間相同時(shí),通過比較 的快慢來判斷物體的吸熱能力。
3. 比熱容:①比熱容是用來比較物質(zhì)吸熱能力的物理量。
②定義:一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度 ,叫做這種物質(zhì)的比熱容。
③單位: , 讀作焦每千克攝氏度。
④比熱容是物質(zhì)的一種 ,每種物質(zhì)都有自己的比熱容。
4.影響吸放熱的因素:物質(zhì)的 、 、 。計(jì)算物質(zhì)吸熱的公式:Q吸= ;
計(jì)算物質(zhì)放熱的公式:Q放= .
【合作探究】
探究一、探究不同物質(zhì)的吸熱能力
1. 探究不同物質(zhì)的吸熱能力
【思考】以燒水為例,物質(zhì)吸收的熱量可能哪些因素有關(guān)?有哪些事例支持你的猜想?
【猜想與假設(shè)】
(1)物質(zhì)吸收熱量的多少可能與水的 有關(guān)。例如把水燒開時(shí),水的質(zhì)量越大,加熱時(shí)間越長。
(2)物質(zhì)吸收熱量的多少可能與 有關(guān)。例如燒水時(shí),水的溫度越高,加熱時(shí)間越長。
(3)物質(zhì)吸收熱量的多少可能與物質(zhì)的 有關(guān)。例如加熱質(zhì)量相等的水與油,升高相同的溫度,加熱的時(shí)間不等。
【思考】對于不同的物質(zhì),例如水、沙子、煤油,如果它們的質(zhì)量相同,溫度升高的度數(shù)也一樣,它們吸收的熱量是否相同? 怎樣比較不同物質(zhì)的吸熱能力呢?
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
(1)實(shí)驗(yàn)方法:該實(shí)驗(yàn)用控制變量法、轉(zhuǎn)換法進(jìn)行探究
①控制變量法:探究物質(zhì)吸收的熱量可能與質(zhì)量、升高的溫度、物質(zhì)的種類有關(guān)時(shí),應(yīng)該控制兩個(gè)量不變,每次實(shí)驗(yàn)只能改變一個(gè)量。
②轉(zhuǎn)換法:因?yàn)闊崃繜o法直接測量,所以我們可以用 來比較物質(zhì)吸收的熱量。
(2)實(shí)驗(yàn)器材: 質(zhì)量相等的水與食用油、溫度計(jì)2支、電加熱器2個(gè)、秒表.
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)】
(1)取質(zhì)量 (相等/不相等)的水與食用油各200g.
(2)按照如圖所示安裝器材。觀察 的示數(shù),記下加熱前水和食用油的溫度.
(3)接通電源,同時(shí)對燒杯中的水和食用油加熱3~5min(根據(jù)實(shí)際情況而定).
(4)停止加熱,同時(shí)讀出兩只溫度計(jì)的示數(shù),記下水和食用油的溫度.
(5)算出加熱過程中水和食用油的溫度各升高多少℃.
(6)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).
物質(zhì)
質(zhì)量m/g
初溫t0/℃
末溫t1/℃
(t1-t0)/℃
吸收的熱量
(加熱時(shí)間)
水
200
20
42
22
相等
食用油
200
20
55
35
相等
【分析與論證】
(1)質(zhì)量相等的水和食用油吸收相同的熱量,升高的溫度 (選填“相等”或“不相等”),食用油升高的溫度比水的多。
推理:質(zhì)量相等的水與食用油升高相同的溫度,吸收的熱量 (選填“相等”或“不相等”),水吸收的熱量比食用油的多. 表明水和食用油吸熱本領(lǐng) (選填“一樣”或“不一樣”).
(2)換用其他物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在質(zhì)量相同,升高的溫度相同時(shí),不同物質(zhì)吸收的熱量也不同。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
質(zhì)量相等的不同物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量 (選填“相等”或“不相等”)。
【進(jìn)行以下討論】
(1)測量物質(zhì)的選取:應(yīng)選取 、 相同的不同物質(zhì);
(2)選擇相同的熱源、保證相同加熱時(shí)間相同目的:是為了讓兩種物質(zhì)吸收的熱量 (選填“相等”或“不相等”)。
(3)用規(guī)格相同的電加熱器對不同物質(zhì)進(jìn)行加熱的好處:
首先,與酒精燈相比,更容易控制相同時(shí)間內(nèi)提供的熱量相同;其次,內(nèi)部加熱,熱量損失 .
(4)判斷物質(zhì)吸熱能力強(qiáng)弱的兩種方法
①加熱相同時(shí)間,通過比較溫度變化的快慢來判斷物體吸熱能力的強(qiáng)弱,溫度變化快的吸熱能力
(選填“強(qiáng)”或“弱”);
②升高相同溫度,通過比較加熱時(shí)間長短來判斷物體吸熱能力的強(qiáng)弱,加熱時(shí)間長的物體吸熱能力
(選填“強(qiáng)”或“弱”)。
該實(shí)驗(yàn)既可以用方法①比較物質(zhì)吸熱能力的強(qiáng)弱,也可以用方法②比較物質(zhì)吸熱能力的強(qiáng)弱.
⑤該實(shí)驗(yàn)用裝置常見的有兩種,如圖所示,兩種裝置對比,哪種更好一些,為什么?
甲 乙
圖中 裝置更好一些,因?yàn)樵撗b置中散熱較少;乙裝置中兩酒精燈在相同的時(shí)間放出的熱量被水吸收的量很難控制相同,誤差大一些,因此有條件時(shí),盡量選擇甲裝置。
【想一想】通過前面的實(shí)驗(yàn)我們知道:不同物質(zhì)吸熱的能力不同。那么應(yīng)該怎樣比較不同物質(zhì)的吸熱能力?我們來看看通過精確實(shí)驗(yàn)獲得的兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
1kg的水,溫度升高1℃,需要吸收4.2×103J的熱量。
3kg的煤油,溫度升高2℃,需要吸收12.6×103J的熱量。
水與煤油,哪一種物質(zhì)吸熱的能力更強(qiáng)?你能否比較?
【方法】我們只需計(jì)算出1kg煤油溫度升高1℃時(shí)吸收的熱量,再與1kg的水溫度升高1℃時(shí)吸收4.2×103J的熱量進(jìn)行比較即可。計(jì)算方法:
EQ \F(12.6×103J, 3kg×2℃) =2.1×103J/(kg·℃) 即:_________________
結(jié)論:比較物質(zhì)吸熱的能力,可以通過計(jì)算_____________,該比值越大,物質(zhì)的吸熱能力越強(qiáng)。
2. 比熱容
(1)物理意義:用來比較物質(zhì) 的物理量。
(2)定義:一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度 ,叫做這種物質(zhì)的比熱容。
(3)定義式:比熱容= EQ \F(熱量, 質(zhì)量×升高的溫度) 數(shù)學(xué)表達(dá)式:___________。
Q表示物質(zhì)吸收的熱量,單位是 (J)
m表示物體的質(zhì)量,單位是 (kg)
Δt表示升高(或降低)的溫度,單位是 (℃);吸熱時(shí)Δt =t末溫- t0 放熱時(shí)Δt=t0 – t末溫
c表示物質(zhì)的比熱容,單位是 ,符號:J/(kg℃)
(4)實(shí)驗(yàn)證明:·
單位質(zhì)量的某種物質(zhì),溫度降低1℃時(shí)放出的熱量,也等于這種物質(zhì)的比熱容。
(5)水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)。表示的物理意義:1kg水溫度升高或降低1℃時(shí)吸收或放出的熱量是4.2×103J.
(6)比熱容是物質(zhì)的一種 ,每種物質(zhì)都有自己的比熱容。
①同種物質(zhì)的比熱容是不變的,與質(zhì)量、溫度、吸收的熱量 ,與物質(zhì)的種類和狀態(tài) (均選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。
②比熱容反映了物質(zhì)的吸熱能力,比熱容越大,越不容易升溫,也不容易降溫。
常見物質(zhì)的比熱容[J/(kg·℃)]
【想一想】從上表中你可發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律 ?
①不同種物質(zhì),比熱容值一般 (選填“相同”或“不相同”)。
②同種物質(zhì)在不同狀態(tài)時(shí),比熱容值 (選填“相同”或“不相同”)。
③水的比熱容最 ,約是砂石的 倍。
3. 運(yùn)用比熱容知識解釋有關(guān)現(xiàn)象
(1)為什么沿海地區(qū)比沙漠地區(qū)的晝夜溫差小?
【分析】因?yàn)楹Kc沙子受光照的時(shí)間完全相同,所以它們吸收的熱量相同,但是海水的比熱容比沙子 ,所以海水升溫比沙子 ;因此白天海水溫度低,沙子溫度 。晚上沒有光照時(shí),海水和沙子放出相同熱量時(shí),海水降低的溫度比沙子的 。所以海水溫度高,沙子溫度 。
(2)沙漠地帶晝夜溫差變化大的原因
吐魯番夏天最高溫度大多在四十多攝氏度,居中國之首,而火焰山又是吐魯番最熱的地方,其表面溫度最高曾達(dá)到八十多攝氏度。但一到晚上氣溫一下子就降到二十多攝氏度,空調(diào)都不用開。這是為什么呢?
【分析】砂石的比熱容比較 ,在吸收(或放出)相同的熱量時(shí),升高(或降低)的溫度比其他物質(zhì)的要 。
(3)城市的“熱島效應(yīng)”
城市內(nèi)有大量的鋼筋水泥建筑,給我們的生活帶來方便的同時(shí),也給我們帶來諸多不便。比如,炎炎夏季,都市氣溫往往比郊外要高3℃~5℃,這就是熱島效應(yīng),你能夠解釋其中的道理嗎?
【分析】這些人工構(gòu)筑物吸熱快而比熱容小,在相同的太陽輻射條件下,它們比自然下墊面(綠地、水面等)升溫 ,吸收熱量 ,因而其表面溫度明顯高于自然下墊面。
解決方法:種草種樹、建造人工湖等。
(4)體溫計(jì)中為什么用水銀作測溫介質(zhì)? 用水可以嗎?
【分析】因?yàn)樗y的比熱容較小 0.14×103焦/(千克·℃),與質(zhì)量相同的水比較,當(dāng)吸收相同的熱量時(shí),溫度的變化量 ,溫度計(jì)的示數(shù)變化明顯,便于精確讀出溫度。
4. 水的比熱容比較大的應(yīng)用
(1)水的比熱容比較大的物理意義:
水的比熱容大,在質(zhì)量一定、升高相同溫度時(shí),吸熱多,故用水作冷卻劑效果好。水的比熱容大,在質(zhì)量一定、降低相同溫度時(shí),放熱多,故用水取暖效果好。
(2)水的比熱容比較大的應(yīng)用: 、 、 。
①用水取暖
因?yàn)樗谋葻崛荼扔偷拇?,在質(zhì)量一定時(shí),降低相同溫度,水放出的熱量 ,故用熱水取暖效果好。
②用水冷卻
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為什么用水來冷卻? 有什么好處?
因?yàn)樗谋葻崛荽?,在質(zhì)量一定時(shí),升高相同溫度時(shí),水吸收熱量 ,故用水作冷卻劑效果好。
③為解決城市的熱島效應(yīng),不少城市修建人工湖來調(diào)節(jié)氣溫,為什么?
因?yàn)樗谋葻崛荼容^大,和其他液體相比,如果它們吸收相等的熱量,水溫升高比較 ;如果它們放出相等的熱量,水溫降低較 .在相同情況下,水能使周圍物體的溫度變化減少,所以說水對氣溫的調(diào)節(jié)起較大作用.
5. 擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)—用傳感器比較不同物質(zhì)的比熱容
【讀一讀】不同物質(zhì)吸熱的差異還可以用圖所示的實(shí)驗(yàn)很快比較出來。用鐵夾將溫度傳感器及分別盛有質(zhì)量相同的水和色拉油的兩個(gè)試管固定在鐵架臺上,溫度傳感器的探頭部分要與試管內(nèi)的水或色拉油良好接觸,兩只溫度傳感器通過數(shù)據(jù)采集線與計(jì)算機(jī)相連接。
在計(jì)算機(jī)上打開與此儀器配套的專用軟件,點(diǎn)擊“開始記錄”,同時(shí)打開紅外加熱器開關(guān),對盛有水和油的試管進(jìn)行加熱,在計(jì)算機(jī)上可以得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)圖線。
【例題1】下列事例能說明物質(zhì)吸收的熱量與物質(zhì)種類有關(guān)的是( )
A.質(zhì)量相等的水,溫度升高5℃,它們吸收的熱量相等
B.質(zhì)量相等的水和煤油,溫度都升高5℃,水吸收的熱量比煤油多
C.質(zhì)量相等的水,溫度分別升高10℃和5℃,它們吸收的熱量不相等
D.質(zhì)量不相等的水,溫度都升高10℃,它們吸收的熱量不相等
【例題2】小明探究不同物質(zhì)吸熱升溫的屬性,他設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置.
①實(shí)驗(yàn)中,水和煤油吸收熱量的多少是通過 來反映的(填“溫度計(jì)示數(shù)”或“加熱時(shí)間”)。
②實(shí)驗(yàn)中除了水和煤油的質(zhì)量相同,還有_______必須相同.
③他得到如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析表格中數(shù)據(jù)可以得出的初步結(jié)論是: 。
物質(zhì)
質(zhì)量
m/kg
升高溫度Δt/℃
加熱時(shí)間
t/min
水
0.1
10
2
煤油
0.1
10
1
④如果加熱相同的時(shí)間,質(zhì)量相同的水和煤油, 升高的溫度更高。
⑤實(shí)驗(yàn)中有些同學(xué)發(fā)現(xiàn):剛開始加熱時(shí),情況與④結(jié)論不符,你認(rèn)為可能的原因是:________。
⑥另一組的小華采用加熱相同時(shí)間比較升高的溫度來進(jìn)行探究,你認(rèn)為他的方案可行嗎?_____(選填“可行”或“不可行”)。
探究二、物體內(nèi)能的改變
1. 熱量的計(jì)算
【推導(dǎo)出熱量公式】根據(jù)比熱容公式c= EQ \F(Q, m×Δt)
(1)物體溫度升高時(shí),所吸收的熱量為:Q吸=___________
(2)物體溫度降低時(shí),所放出的熱量為: Q放=___________
t0表示物體 ,t表示物體 。
(3)公式Q=cm (t-t0) = cm△t各物理量單位的選擇
m表示物質(zhì)的質(zhì)量,單位:________
△t表示改變的溫度,單位:_________
C表示物質(zhì)比熱容,單位:__________
Q表示吸收或放出的熱量,單位:_______
2. 熱平衡
(1)概念:兩個(gè)溫度不同的物體放在一起時(shí),高溫物體放出熱量,溫度降低;低溫物體吸收熱量,溫度升高.若放出的熱量沒有損失,全部被低溫物體吸收,最后兩物體溫度_______,稱為“達(dá)到熱平衡”.
(2)熱平衡方程:_______________
【例題3】某溫泉度假村利用地?zé)崴鳛榉块g洗浴用水,請計(jì)算:質(zhì)量為100kg的地?zé)崴?,溫度?0℃降低到20℃,放出的熱量是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【例題4】在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,把一高溫物體投入質(zhì)量為10kg、溫度為20℃的水中,若物體放出的熱量是3.5×106J,不計(jì)熱量損失,則水的溫度會升高到______℃.[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【精講點(diǎn)撥】
(1)比熱容是物質(zhì)的一種特性,只與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān),與是否吸放熱、質(zhì)量、溫度無關(guān)。
(2)水的比熱容較大,在溫度變化一定時(shí),吸收或放出的熱量多,可用來散熱、制冷、調(diào)節(jié)氣溫。
【歸納整理】
比熱容
熱量的
計(jì)算
①影響吸放熱的因素:物質(zhì)種類、質(zhì)量、升高的溫度。
②吸熱公式:Q吸=cm (t-t0) =cmΔt
③放熱公式:Q放=cm (t0-t) =cmΔt
①物質(zhì)的吸熱能力:與質(zhì)量、升高的溫度、物質(zhì)種類有關(guān)。
②物理意義:用來比較物質(zhì)吸熱能力的物理量。
③定義:一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時(shí)吸收的熱量
與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比,叫這種物質(zhì)的比熱容。
④公式: c= EQ \F(Q, m×Δt)
⑤單位:J/(kg·℃)
⑥比熱容是物質(zhì)的一種特性,每種物質(zhì)都有自己的比熱容。
比熱容
【課堂練習(xí)】
1.下列說法正確的是 ( )
A. 一杯煤油用去一半,它的比熱容減為原來的一半
B. 吸收熱量多的物質(zhì),比熱容一定大
C. 高溫物體放出的熱量一定多
D. 質(zhì)量相等的水和煤油,吸收了相同的熱量,煤油升高的溫度大于水升高的溫度
2. 下列說法中,能反映物體放出熱量多少跟物質(zhì)種類有關(guān)的是 ( )
A. 相同質(zhì)量的同種物質(zhì),降低不同的溫度,放出的熱量不同
B. 相同質(zhì)量的不同物質(zhì),降低相同的溫度,放出的熱量一般不同
C. 不同質(zhì)量的同種物質(zhì),降低相同的溫度,放出的熱量不同
D. 不同質(zhì)量的不同物質(zhì),降低不同的溫度,放出的熱量一定不同
3. 生產(chǎn)生活中,我們常利用水的比熱容大這一性質(zhì)。下列事例中與這一性質(zhì)無關(guān)的是( )
A. 福島核電站受損后灌注海水降溫
B. 沿海地區(qū)的氣溫變化小
C. 晚間,在春播秧田里灌水保溫
D. 在發(fā)燒病人的額頭上擦冷水降溫
4. 兩個(gè)相同的容器中分別裝入質(zhì)量相同的甲、乙兩種液體,使用相同的熱源為其加熱,液體溫度與加熱時(shí)間的關(guān)系如圖1所示,若甲、乙兩液體吸收相同的熱量,則_____液體升高的溫度較多;兩者比較,_____液體更適合作汽車的冷卻劑。
圖1 圖2
5. 如圖2所示,圖甲是“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)裝置。
①兩支試管里水和煤油的質(zhì)量_____(選填“相同”或“不同”);
②相同時(shí)間內(nèi),水吸收的熱量_____(選填“大于”、“等于”或“小于”)煤油吸收的熱量;
③由圖乙可知,______的吸熱能力更強(qiáng)。
6. 探究“不同物質(zhì)吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)在兩個(gè)相同的燒杯中分別加入初溫相同、_____相同的水和煤油;
(2)選用相同電加熱器的目的是 _____;
(3)在此實(shí)驗(yàn)中用 _________表示水和煤油吸熱的多少;水和煤油的溫度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,則可判斷出 _____(選填“水”或“煤油”)吸熱能力強(qiáng);
(4)如果加熱相同的時(shí)間,質(zhì)量相同的水和煤油,___(選填“水”或“煤油”)升高的溫度更高。
7. 某實(shí)驗(yàn)小組用圖所示的裝置比較水和煤油的吸熱能力。
物質(zhì)
質(zhì)量
m/g
升高的溫度
?t/℃
加熱時(shí)間
t/s
煤油
50
20
60
水
50
10
60
(1)如圖所示,用鐵夾將溫度傳感器及兩個(gè)完全相同的試管正確地固定在鐵架臺上,兩試管中分別盛有________相等、初溫_______的水和煤油,并將兩試管放入紅外加熱器中;
(2)閉合紅外加熱器的開關(guān),對盛有水和煤油的試管同時(shí)進(jìn)行加熱。表是記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析可知,試管內(nèi)水和煤油加熱相同的________,______升高的溫度更高,可得出_____的吸熱能力更強(qiáng);
(3)本實(shí)驗(yàn)中把水和煤油吸熱能力的差異轉(zhuǎn)換為_________(“升高溫度的多少”或“加熱時(shí)間的長短”)來進(jìn)行比較的。
【課后反思】本節(jié)課學(xué)習(xí)中,你有哪些收獲,還有哪些問題水 4.2×103
色拉油 1.97×103
鐵、鋼 0.46×103
酒精 2.4×103
砂石 0.92×103
銅 0.39×103
煤油 2.1×103
鋁 0.88×103
水銀 0.14×103
冰 2.1×103
干泥土 0.84×103
鉛 0.13×103
這是一份物理人教版第3節(jié) 比熱容學(xué)案設(shè)計(jì),共11頁。學(xué)案主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)習(xí)重點(diǎn),學(xué)習(xí)難點(diǎn),自主預(yù)習(xí),合作探究,猜想與假設(shè),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份初中人教版第3節(jié) 比熱容學(xué)案,共3頁。
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