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第1節 熱量 比熱容
第十三章 內能
物理九年級全一冊 人教版
學習目標
01
02
03
04
物理觀念
了解比熱容概念及單位，知道其是物質的屬性，會查比熱容表并了解常見物質比熱容大小關系，明確熱量概念及單位，掌握熱量的計算。
科學思維
通過實驗探究物質吸放熱情況以建立比熱容概念，并了解物理學中常用的比值定義法這一科學方法。
科學探究
通過科學探究，體會控制變量法和轉換法在實驗過程中的應用，學會分析和處理實驗數據，總結發現物理規律。
科學態度與責任
在學生體驗科學探究過程中激發主動學習興趣，借演示實驗培養其樂于觀察、勤學好問的科學態度，鼓勵查找資料以養成自主學習習慣。
重點難點
教學重點
教學重點
了解比熱容的概念，知道比熱容是物質的一種特性。
能用比熱容解釋簡單的自然現象，感受物理和生難點活的密切關系。
課堂導入
在學習物態變化時，我們經常說物體吸熱或放熱。
你知道水吸收和放出的熱有多少呢？
沸騰吸熱
液化放熱
熱量
1.定義：
在熱傳遞過程中，傳遞的熱的多少 叫作熱量。
2.單位：
焦耳，簡稱焦，符號：J。
3.影響熱量的因素
同種物質吸收熱量與質量、溫度變化量有關
①燒開一壺水和燒開半壺水，哪個需要的時間長
燒開一壺水需要的時間長
把一壺水燒開需要的時間長
質量不同
溫度變化量
不同物質吸收熱量又該如何比較呢？
②把一壺水燒開和燒成溫水，哪個需要的時間長
探究新知
【實驗】比較不同物質的吸熱情況
實驗器材：
燒杯、電加熱器、天平、電子計時器、數字溫度計、電源。
實驗方法：
控制變量法、轉換法
用電加熱器加熱水
用電加熱器加熱食用油
實驗方案：
利用相同的電加熱器加熱質量相等的水和食用油，使它們升高相同的溫度 。 電加熱器每秒放出的熱量是一定的，在加熱液體時時，可認為液體每秒吸收的熱量相同。
演示實驗
探究新知
實驗過程：
用相同熱源，分別加熱質量相同的水和食用油，使其升高相同的溫度，比較加熱時間的長短（吸收熱量的多少）。
升高的溫度/℃ 加熱時間/min
食用油 5 3
水 5 4
質量相等的食用油和水，升高相同的溫度，水的加熱時間長。
代表水吸收的熱量多
探究新知
實驗結論
不同物質 ， 在質量相等、升高的溫度相同時，吸收的熱量一般不同。
物體吸收熱量的多少，不僅與其質量及溫度的變化，及其種類有關，還與它是什么物質有關。
怎樣表示不同物質這種性質上的差別呢？
比熱容
探究新知
交流與合作：
1.控制食用油和水的質量保持不變
2.使用完全相同的熱源加熱
控制變量
完全相同熱源，單位時間放出的熱量相同。
3.用加熱時間的長短表示吸收熱量的多少
4.實驗中還需要測量食用油和水升高的溫度
初溫和末溫
轉換法
探究新知
在“比較不同物質吸熱情況”時，教材中的實驗思路如下：用相同的電加熱器加熱質量相等的水和食用油，使它們升高相同的溫度，比較它們吸收熱量的多少。按照
該思路利用如圖所示裝置進行實驗。
①吸收熱量的多少沒辦法直接測量，則上述方案中還需要
記錄___________，從而比較水和食用油吸收熱量的多少；
②我們還可以設計另外一種思路：用相同的電加熱器加熱質量相等的
水和食用油，控制加熱時間相同，比較它們升高的溫度。該方案中，
溫度升高較多的物質吸熱能力較____（選填“強”或“弱”）。
解：①實驗中通過比較加熱的時間來比較水和食用油吸收熱量的多少，需要記錄加熱時間，比較水和食用油吸收熱量的多少；
②可判斷兩種物質在升高相同溫度的情況下，所用時間的多少，用時較多的，說明吸收的熱量多，則吸熱能力強；
可判斷兩種物質在吸收相同熱量的情況下，升高溫度的多少，溫度升高較小的，則吸熱能力強，溫度升高較大的，吸熱能力弱；故答案為：（1）加熱時間；（2）弱。
【學習任務一】比較不同物質吸熱的情況
弱
加熱時間
探究新知
比熱容
物理學中常用比熱容來描述不同物質的吸熱能力。
1.定義：一定質量的某種物質，在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比
叫做這種物質的比熱容，用c表示。
m t
Q
2.表達式：
m t
Q
c＝
探究新知
3.單位： J/（kg·°C）。讀作：焦耳每千克攝氏度。
Q的單位：焦耳（J）
m的單位：千克（kg）
t的單位：攝氏度（℃）
m t
Q
c＝
4.物理意義：
單位質量的某種物質，溫度降低1℃所放出的熱量，與它溫度升高1℃所吸收的熱量相等，數值上也等于它的比熱容。
如：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℃時吸收或放出的熱量是4.2×103J。
探究新知
1.不同物質的比熱容一般不同，也有些物質是相同的；同種物質的比熱容可能不同。
液體比熱容通常大于固體比熱容，水銀例外。
2.c水=4.2×103J/(kg ·℃)
1kg水溫度升高(或降低)1°C吸收(或放出)4.2×103J的熱量。
有關因素：物質種類、狀態。
無關因素：質量、溫度、吸收或放熱的多少。
通過表格可以發現：
探究新知
比熱容是反映物質吸熱能力強弱的物理量，比熱容越大，
越不容易升溫，也不容易降溫。
比熱容是物質的特性。不同的物質，比熱容一般不同。
探究新知
當你赤腳奔跑在滾燙的沙灘上，投向蔚藍的大海時，你也許會發現，同樣在太陽照射下，為什么沙子這么燙，而海水卻這么涼呢？
　　因為沙子的比熱容比海水的比熱容小，吸收相同熱量，相同質量的沙子比海水溫度上升高快，所以在烈日當空的海邊玩耍，感到沙子燙腳，海水卻涼涼的。
探究新知
5.比熱容的應用
常見物質中，水的比熱容最大，是4.2×103J/（kg·℃）。
Q=cm t
①調節氣溫(水的溫度難改變)
t=
Q
cm
一定質量的水，吸收(或放出)熱量時，水的溫度變化小，有利于調節氣溫。
白天，海水吸收熱量，由于海水比熱容大，溫度上升小。
晚上，海水放出熱量，由于海水比熱容大，溫度下降小。
白天，沙子吸收熱量，由于沙子比熱容小，溫度上升大。
晚上，沙子放出熱量，由于沙子比熱容小，溫度下降大。
沿海地區溫差小
沙漠地區溫差大
探究新知
想想議議
我國北方樓房中的暖氣用水作為介質，把燃料燃燒時產生的熱量帶到房屋中，用水作為輸送熱量的介質有什么好處？
由Q=cm t可知,一定質量的水與比熱容小的物質相比，升高(或降低)相同溫度時，水吸熱(或放熱)多，用水作為冷卻劑或取暖調介質效果更好。
生產生活中，還有沒有用水來加熱或散熱的情況？
探究新知
②冷卻或取暖（水的吸熱、放熱本領強）
熱水袋取暖
水來給汽車發動機散熱
打鐵匠用水冷卻燒紅的鐵
探究新知
海陸風和陸海風
對流是夏季海岸形成微風的原因。風有時吹向海岸，有時吹向陸地。白天，在炎熱的日光下，暖空氣從陸地上升起，海洋上來的冷空氣進行補充，形成了吹向海岸的海陸風。請用比熱容分析夜間會形成什么樣的風。
夜晚，失去了太陽熱輻射的海水和沙石都要降溫，比熱容小的沙石溫度降得更快，導致陸地上方的氣溫低于海水上方的氣溫。海水上方溫度較高的熱空氣上升，陸地沙石上方溫度較低的冷空氣流動到海水上方進行補充。這樣就形成了夜間由陸地吹向海洋的陸海風。
探究新知
【實驗】用傳感器比較不同物質的比熱容
　　如圖所示，用鐵夾將溫度傳感器及分別盛有質量相同的水和食用油的兩支試管固定在鐵架臺上，溫度傳感器的探頭部分要分別與試管內的水和食用油接觸良好。 溫度傳感器通過數據采集線與計算機相連接。
　　在計算機上打開與此儀器配套的專用軟件，
點擊“開始記錄”同時打開紅外加熱器的開關，
對盛有水和食用油的試管進行加執在計算機上
可以得到水和食用油的溫度—時間圖像，進而
比較它們的比熱容。
比熱容實驗裝置
食用油
水
演示實驗
探究新知
夏天，海邊的晝夜溫差小，這是因為水的比熱容較大。下列現象中不能反映水的這一特性的是（　　）
A．北方供暖系統用水循環散熱
B．春天的夜晚，農民往稻田里灌水以防秧苗凍壞
C．在發燒病人的額頭上擦冷水降溫
D．城區建造人工湖以降低“熱島效應”造成的夏季高溫
解：A、因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，降低相同的溫度，水釋放的熱量多，所以北方供暖系統用水循環散熱，故A不符合題意；
B、因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，所以晚上向秧苗田里放水，水可以放出更多的熱量以防凍壞秧苗，故B不符合題意；
C、在發燒病人的額頭上擦冷水降溫，水蒸發會從額頭吸熱而降低額頭的溫度，不是利用水的比熱容大的特點，故C符合題意；
D、城市修建人工湖，使水的覆蓋面積增大，因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，吸收相同的熱量，溫度升高的少，可以減弱熱島效應，故D不符合題意。故選：C。
【學習任務二】利用比熱容解釋生活中的現象
C
探究新知
熱量的計算
m t
Q
c＝
放熱降溫
吸熱升溫
Q放＝cm t＝cm(t0－t)
Q吸＝cm t＝cm(t－t0)
如果用Q吸表示吸收的熱量，c表示比熱容，用m表示物質的質量，t0和t分別代表物體初、末狀態的溫度，用t表示物體后來的溫度，則
探究新知
【例題】沙子的比熱容約為0.92×103J／(kg·°C) ，這表示質量是1kg的沙子溫度升高1°C時吸收的熱量約為0.92×103J。把質量是2kg、溫度為20°C 的沙子加熱到30°C，沙子吸收的熱量約為多少？利用這些熱量給質量是2kg、溫度為20°C 的水加熱，水的溫度會上升到大約多少攝氏度？
答：沙子吸收的熱量約1.84×104J；水的溫度會上升到大約21°C。
解 ：
2kg溫度為20°C 的沙子加熱到30°C溫度時，沙子吸收的熱量是
0.92×103J/（kg·°C）×2kg×10°C＝1.84×104J
利用該熱量對2kg、溫度為20°C 的水加熱，水的溫度變化約為
cm
Q
t＝
＝
1.84×104J
0.92×103J/（kg·°C）×2kg
≈
2°C
則水的溫度會上升到大約21°C。
探究新知
在如圖所示的“膠囊胃鏡”是一種磁控微型機器人，重0.05N，患者吞服后15分鐘即可完成胃部檢查。膠囊的質量為____g,膠囊材料比熱容為2000J/（kg ℃），
膠囊進入胃部后，溫度從25℃上升到37℃，
該過程膠囊吸收_____J的熱量。（g取10N/kg）
解：由G=mg可知，膠囊的質量m=G/g=0.05N/10N/kg=0.005kg=5g
膠囊吸收的熱量：Q吸=cmΔt=2000J/（kg ℃）×0.005kg×（37℃-25℃）=120J。
故答案為：5；120。
【學習任務三】熱量的計算
5
120
探究新知
科學·技術·社會·環境
地球的溫室效應
　　太陽通過執輻射把能量輸送到地面，溫暖了地球，養育了萬物。
　　地表受熱后，也會通過熱輻射向外傳遞熱量 。 地球表面大氣層中的二氧化碳
等氣體會吸收這種向外的執輻射 ，因此地表的溫度會維持在一個相對穩定的水平。這就是溫室效應。適度的溫室效應是維持地球上生命生存環境的必要保證。大氣層中的大部分二氧化碳是自然產生的，然而現代工業大量燃燒煤炭和石油，產生過量的二氧化碳。另外，人類大量砍伐森林，削弱了植物因光合作用對二氧化碳的消耗。這些都加劇了地球的溫室效應。過度的溫室效應是近年來全球氣候變暖的重要原因。
　　如果地球表面的溫度過高，將會導致兩極的冰川融化，使得海平面上升，有些沿海城市面臨建筑被淹和海水侵蝕等嚴重問題，大片良田鹽堿化。溫度的升高還會影呴全球氣候 ， 使得一些地區暴雨成災，而另外一些地區干旱少雨，土地變成了荒漠。以“溫室效應”等為關鍵詞在因特網上進行搜索，了解我國為應對溫室效應所采取的措施 。
探究新知
課堂小結
比熱容
熱量
比熱容
熱量的計算
定義：在熱傳遞過程中，傳遞的熱的多少 叫作熱量。
影響熱量的因素：不同物質 ， 在質量相等、升高的溫度相同時，吸收的熱量一般不同。
物理意義：物理學中常用比熱容來描述不同物質的吸熱能力。
定義：一定質量的某種物質，在溫度升高時吸收的熱量
與它的質量和升高的溫度乘積之比，叫這種物質的比熱容。
公式：
單位：J/（kg·℃）
比熱容是物質的一種特性，每種物質都有自己的比熱容。
影響吸放熱的因素：物質種類、質量、升高的溫度。
吸熱公式：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
放熱公式：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
1. 比熱容是物質的一種屬性，每種物質都有自己的比熱容，查表可知，水的比熱容是4.2×103J/（kg ℃）表示
_______________________________________________________。一桶水倒掉一半后，剩下的水的比熱容_______（選填“變大”“不變”或“變小”）。
解：水的比熱容是4.2×103J/（kg ℃）表示1kg的水每升高（或降低）1℃吸收（或放出）4.2×103J的熱量；
水的比熱容與水的質量無關，一桶水倒掉一半后，質量減半，但水的比熱容不變。
故答案為：1kg的水每升高（或降低）1℃吸收（或放出）4.2×103J的熱量；不變。
不變
1kg的水每升高（或降低）1℃吸收（或放出）4.2×103J的熱量
課堂練習
點評：本題考查學生對比熱容概念的理解，知道物質的比熱容只跟物體的種類和狀態有關，與物體質量的大小、溫度高低、吸收或放出熱量的多少均無關。
2. 在探究“不同物質吸熱升溫的現象”的實驗中，不需要控制相同或相等的變量有（　　）
A．完全相同的加熱方式
B．質量相同的液體a和b
C．酒精燈里酒精的質量
D．裝液體a和b的容器。
C
課堂練習
解：AD．采用完全相同的加熱方式，是為了使酒精燈相同時間放出相同的熱量；裝液體a和b的容器相同，目的使水和液體在相同的時間吸收相同的熱量；故AD有必要；
C、根據比較吸熱能力的2種方法，要控制不同物質的質量相同，C有必要；
B．酒精燈里所加酒精量相同，故B沒有必要。
故選：C。
點評：本題探究“不同物質吸熱升溫的現象”，考查查控制變量法、轉換法的應用，為熱學中的重要實驗。
3.下列現象中，沒有利用“水的比熱容較大”這個特點的是（　　）
A．夏天在地面上灑水，人感到涼快
B．用熱水袋捂手，可以保暖較長時間
C．生物體內水的比例很高，有助于調節生物體自身的溫度
D．汽車發動機用水作冷卻劑
A
課堂練習
解：A、夏天在地面上灑水，人感到涼快，是利用了水的蒸發吸熱，故A符合題意；
B、用熱水袋捂手，可以保暖較長時間，是因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，降低相同的溫度，可以放出更多的熱量，故B不合題意；
C、生物體內水的比例很高，有助于調節生物體自身的溫度，是因為水的比熱容大，其溫度變化不明顯，故C不合題意；
D、汽車發動機用水作冷卻劑，是因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，可以吸收更多的熱量，故D不合題意。
故選：A。
點評：本題考查了利用水的比熱容大的特性，來解釋生活中的現象，屬熱學基礎題。
4.用相同的電加熱器分別對質量相等的A和B兩種液體（不計熱量損失）加熱
如圖是A和B的溫度隨加熱時間變化的圖象，下列說法正確的是（　　）
A．都加熱時間t，B吸收熱量比A吸收熱量多
B．A和B升高相同的溫度，B吸收熱量較多
C．A的比熱容與B的比熱容之比為2：1
D．A的比熱容與B的比熱容之比為2：3
C
課堂練習
解：A、兩種質量相等、初始溫度也相同的不同液體，分別用兩只完全相同的酒精燈加熱，相同的時間內吸收的熱量相等，故A錯誤；
B、由圖象可以看出，當升高的溫度相同時，A的加熱時間更長，說明A吸收的熱量更多，故B錯誤；
CD、利用熱量的計算公式Q=cmΔt可知，在質量相等、吸收的熱量也相同時，A的溫度升高20℃，B的溫度升高40℃，由公式c=Q/mΔt知，A與B的比熱容之比為2：1，故C正確，D錯誤。故選：C。
點評：此題考查的是利用圖象比較不同物質的比熱容，得到正確結論的前提是讀懂圖象提供的信息，理解比熱容的物理意義。
布置作業
1.基礎性作業：完成課件中的課堂練習。
2.拓展性作業：把圖釘按在鉛筆的一端，手握鉛筆使釘帽在粗糙的硬紙板上來回摩擦，然后用指尖感覺釘帽溫度變化，并解釋發生這種變化的原因。（操作時要注意安全！）
圖釘溫度會升高；手捏鉛筆使圖釘釘帽在粗糙的硬紙板上來回摩擦對圖釘做功，使圖釘的內能增加，溫度升高。
思路指導

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