資源簡介

(共34張PPT)
13.1.1 認識熱量和比熱容
第十三章 內(nèi)能
授課教師： .
班 級： .
時 間： .
1、物理觀念：解熱量是熱傳遞中能量轉(zhuǎn)移的量度，掌握比熱容是物質(zhì)特性，能用公式Q=cm△t分析吸放熱，解釋水比熱容大的應用現(xiàn)象。
2、科學思維：通過實驗用控制變量法探究物質(zhì)吸熱能力，運用類比理解比熱容，能根據(jù)公式推理吸放熱與各物理量關(guān)系。
3、科學探究：完成比較水和食用油吸熱能力實驗，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論，能識別并改進實驗誤差。
4、科學態(tài)度與責任：感受物理與生活聯(lián)系，關(guān)注能源利用中比熱容的作用，實驗中保持嚴謹態(tài)度。
學習目標
理解比熱容是物質(zhì)特性，區(qū)分熱量、溫度、內(nèi)能概念，運用知識解釋復雜生活現(xiàn)象（如沿海溫差小）。
掌握比熱容概念，理解Q=cm△t計算熱量，通過實驗探究物質(zhì)吸熱能力。
情景導入
推動瓶塞的能量來自哪里？
當我們買了一瓶紅酒準備慶祝卻發(fā)現(xiàn)沒有開瓶器打不開時，怎么辦？
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(zhì)吸收熱量與質(zhì)量、溫度變化量有關(guān)
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(zhì)量不同
溫度變化量
不同物質(zhì)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(zhì)的吸熱情況
實驗器材：
燒杯、電加熱器、天平、電子計時器、數(shù)字溫度計、電源。
實驗方法：
控制變量法、轉(zhuǎn)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(zhì)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，可認為液體每秒吸收的熱量相同。
演示實驗
用相同熱源，分別加熱質(zhì)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(zhì)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
實驗過程
不同物質(zhì) ， 在質(zhì)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(zhì)量及溫度的變化，及其種類有關(guān)，還與它是什么物質(zhì)有關(guān)。
怎樣表示不同物質(zhì)這種性質(zhì)上的差別呢？
比熱容
實驗結(jié)論
1.控制食用油和水的質(zhì)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(zhuǎn)換法
交流與合作
做筆記：
在“比較不同物質(zhì)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(zhì)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(shè)計另外一種思路：用相同的電加熱器加熱質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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。
比較不同物質(zhì)吸熱的情況
弱
加熱時間
學習任務(wù)一
物理學中常用比熱容來描述不同物質(zhì)的吸熱能力。
1.定義：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比
叫作這種物質(zhì)的比熱容，用c表示。
m t
Q
2.表達式：
m t
Q
c=
比熱容
3.單位： J/（kg·℃）。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(zhì)量的某種物質(zhì)，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(shù)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。
比熱容
1.不同物質(zhì)的比熱容一般不同，也有些物質(zhì)是相同的；同種物質(zhì)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℃吸收（或放出）4.2×103J的熱量。
有關(guān)因素：物質(zhì)種類、狀態(tài)。
無關(guān)因素：質(zhì)量、溫度、吸收或放熱的多少。
通過表格可以發(fā)現(xiàn)：
比熱容
做筆記：
比熱容是反映物質(zhì)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(zhì)的特性。不同的物質(zhì)，比熱容一般不同。
比熱容
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(fā)現(xiàn)，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(zhì)量的沙子比海水溫度上升快，所以在烈日當空的海邊玩耍，感到沙子燙腳，海水卻涼涼的。
比熱容
做筆記：
5.比熱容的應用
常見物質(zhì)中，水的比熱容最大，是4.2×103J/（kg·℃）。
Q=cm t
①調(diào)節(jié)氣溫（水的溫度難改變）
t=
Q
cm
一定質(zhì)量的水，吸收（或放出）熱量時，水的溫度變化小，有利于調(diào)節(jié)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(qū)溫差小
沙漠地區(qū)溫差大
比熱容應用
想想議議
我國北方樓房中的暖氣用水作為介質(zhì)，把燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量帶到房屋中，用水作為輸送熱量的介質(zhì)有什么好處？
由Q=cm t可知，一定質(zhì)量的水與比熱容小的物質(zhì)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介質(zhì)效果更好。
生產(chǎn)生活中，還有沒有用水來加熱或散熱的情況？
比熱容應用
做筆記：
②冷卻或取暖（水的吸熱、放熱本領(lǐng)強）
熱水袋取暖
水來給汽車發(fā)動機散熱
打鐵匠用水冷卻燒紅的鐵
比熱容應用
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。
海陸風和陸海風
做筆記：
【實驗】用傳感器比較不同物質(zhì)的比熱容
　　如圖所示，用鐵夾將溫度傳感器及分別盛有質(zhì)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(nèi)的水和食用油接觸良好。 溫度傳感器通過數(shù)據(jù)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(guān)，
對盛有水和食用油的試管進行加注在計算機上
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
夏天，海邊的晝夜溫差小，這是因為水的比熱容較大。下列現(xiàn)象中不能反映水的這一特性的是（　　）
A．北方供暖系統(tǒng)用水循環(huán)散熱
B．春天的夜晚，農(nóng)民往稻田里灌水以防秧苗凍壞
C．在發(fā)燒病人的額頭上擦冷水降溫
D．城區(qū)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(zhì)量的水和其他物質(zhì)比較，降低相同的溫度，水釋放的熱量多，所以北方供暖系統(tǒng)用水循環(huán)散熱，故A不符合題意；
B、因為水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)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(fā)燒病人的額頭上擦冷水降溫，水蒸發(fā)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(zhì)量的水和其他物質(zhì)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。
利用比熱容解釋生活中的現(xiàn)象
C
學習任務(wù)二
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(zhì)的質(zhì)量，t0和t分別代表物體初、末狀態(tài)的溫度，用t表示物體后來的溫度，則
熱量的計算
沙子的比熱容約為0.92×103J／(kg·℃) ，這表示質(zhì)量是1kg的沙子溫度升高1℃時吸收的熱量約為0.92×103J。把質(zhì)量是2kg、溫度為20℃ 的沙子加熱到30℃，沙子吸收的熱量約為多少？利用這些熱量給質(zhì)量是2kg、溫度為20℃ 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℃。
解 ：
2kg溫度為20℃ 的沙子加熱到30℃溫度時，沙子吸收的熱量是
0.92×103J/(kg·℃)×2kg×10℃=1.84×104J
利用該熱量對2kg、溫度為20℃ 的水加熱，水的溫度變化約為
cm
Q
t=
＝
1.84×104J
0.92×103J/(kg·℃)×2kg
≈
2℃
則水的溫度會上升到大約21℃。
例題
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(zhì)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(zhì)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。
熱量的計算
5
120
學習任務(wù)三
　　太陽通過熱輻射把能量輸送到地面，溫暖了地球，養(yǎng)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熱輻射 ，因此地表的溫度會維持在一個相對穩(wěn)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(huán)境的必要保證。大氣層中的大部分二氧化碳是自然產(chǎn)生的，然而現(xiàn)代工業(yè)大量燃燒煤炭和石油，產(chǎn)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(qū)暴雨成災，而另外一些地區(qū)干旱少雨，土地變
成了荒漠。以“溫室效應”等為關(guān)鍵詞在因特網(wǎng)上進行搜索，
了解我國為應對溫室效應所采取的措施 。
地球的溫室效應
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(zhì) ， 在質(zhì)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(zhì)的吸熱能力。
定義：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時吸收的熱量
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。
公式：
單位：J/（kg·℃）
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。
影響吸放熱的因素：物質(zhì)種類、質(zhì)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
課堂總結(jié)
1. 比熱容是物質(zhì)的一種屬性，每種物質(zhì)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(zhì)量無關(guān)，一桶水倒掉一半后，質(zhì)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
點評：本題考查學生對比熱容概念的理解，知道物質(zhì)的比熱容只跟物體的種類和狀態(tài)有關(guān)，與物體質(zhì)量的大小、溫度高低、吸收或放出熱量的多少均無關(guān)。
課堂練習
2. 在探究“不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象”的實驗中，不需要控制相同或相等的變有（　　）
A．完全相同的加熱方式
B．質(zhì)量相同的液體a和b
C．酒精燈里酒精的質(zhì)量
D．裝液體a和b的容器。
C
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(jù)比較吸熱能力的2種方法，要控制不同物質(zhì)的質(zhì)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(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象”，考查控制變量法、轉(zhuǎn)換法的應用，為熱學中的重要實驗。
課堂練習
3.下列現(xiàn)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?jīng)隹?br/>B．用熱水袋捂手，可以保暖較長時間
C．生物體內(nèi)水的比例很高，有助于調(diào)節(jié)生物體自身的溫度
D．汽車發(fā)動機用水作冷卻劑
A
解：A、夏天在地面上灑水，人感到?jīng)隹欤抢昧怂恼舭l(fā)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(zhì)量的水和其他物質(zhì)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(nèi)水的比例很高，有助于調(diào)節(jié)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(fā)動機用水作冷卻劑，是因為水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)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(xiàn)象，屬熱學基礎(chǔ)題。
課堂練習
4.用相同的電加熱器分別對質(zhì)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像，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
解：A、兩種質(zhì)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(nèi)吸收的熱量相等，故A錯誤；
B、由圖像可以看出，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(zhì)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像比較不同物質(zhì)的比熱容，得到正確結(jié)論的前提是讀懂圖像提供的信息，理解比熱容的物理意義。
課堂練習
1.基礎(chǔ)性作業(yè)：完成課件中的課堂練習。
2.拓展性作業(yè)：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(fā)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?shù)膬?nèi)能增加，溫度升高。
思路指導
布置作業(yè)
下 課
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