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比热容教案
比热容
适用学科
初中年级
适用年级
初二
适用区域
全国新课标
课时时长(分钟)
60
知识点
燃料的热值及相关计算
比热容的概念
比热容的单位
应用比热容解释有关现象
物体吸、放热的简单计算
教学目标
(1)知识技能
了解比热容的意义,知道比热容的单位,认识到比热容是物质的属性之一
知道水的比热容较大,会解释生活中、自然界与比热容有关的一些现象
(2)过程与方法
探究不同物质的吸热本领的差异,讨论比热容与人类生活联系的实例
(3)情感态度与价值观
关心自然界和生活中与比热容有关的现象,通过对热污染知识的学习,增强可持续发展的意识
教学重点
理解比热容的概念,利用比热容的有关知识解释生活中有关现象
教学难点
比热容的物理意义及比热容知识的应用
教学过程
一、复习预习
师:
物体温度升高吸收热量的多少与哪些因素有关呢?
从经验知道,要烧开温度相同的一壶水和半壶水时,一壶水需要吸收的热量多。
若都是一壶水,温度低的那一壶水吸收的热量多。
师:
那么,将相同质量的铜块和铁块加热,使它们升高相同的温度,需要的热量一样多吗?
二、知识讲解
本节课主要知识点解析,中高考考点、易错点分析
考点/易错点1
1.比较不同物质的吸热能力
(1)提出问题:
质量相同的沙子和水,吸收相同的热量,它们升高的温度是否相同,比较它们的吸热能力的差异。
(2)猜想与假设
[学生甲]水升高的温度少,沙子升高的温度多。
[学生乙]水和沙子升高的温度相同。
[学生丙]水比沙子的吸热能力强。
(3)制定计划与设计实验
用水和沙子作为研究对象,装置如图1所示,在两个金属盒内分别装入质量相同的水和沙子,用酒精灯加热,用温度计测量吸收热量后的温度值。
图1
(4)进行实验与收集证据
根据具体情况分成若干小组,
一部分以水为探究对象,另一部分以沙子为探究对象。
(5)分析与论证
问:
沙子温度升高较快,这一现象说明了什么?
要使水和沙子升高相同的温度,相应应该怎样操作?
结论:
相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收热量相同
相同质量的不同种物质,升高相同的温度,吸收热量不同
(6)评估与交流
①学生各组实验数据不一致所产生的原因?
②对实验中存在的热损失,有什么改进方法?
考点/易错点2
2.比热容
(1)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,符号为
。
(2)单位:
焦每千克摄氏度符号为J/(kg·℃)
(3)物理意义:
①比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容;
②它表示质量相等的不同物质,升高相同的温度吸收热量不同;
③它反映了物质吸热或放热的本领。
考点/易错点3
3.比热容的应用
师:
从表中看出水的比热容较大,即升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量较多。
(1)如图2所示,用水冷却
汽车发动机,用热水取暖。
(2)一天当中沿海地区温差变
化较小,内陆地区温差变
化较大。
图2
(3)在农业上,人们往往会在傍晚往田里灌水,保护秧苗。
三、例题精析
【例题1】
【题干】列说法正确的是()
A、温度高的物体具有的内能多,温度低的物体具有的内能少
B、夏日,在阳光照射下,地面温度高于湖水表面温度是因为沙石的比热比水的比热小
C、塑料吸盘能牢牢地吸附在玻璃上,说明分子间存在着吸引力
D、当物体吸收热量,且不对外做功时,物体内能一定增加
【答案】BD
【解析】A、内能的大小跟质量、温度、状态有关,温度不是决定内能大小的唯一因素,不符合题意;
B、因为水的比热容较大,在同样的日照条件下,吸收相同的热量,水的温度变化小,温度低,所以地面温度高于湖水表面温度,符合题意;
C、挤出吸盘内的空气,是大气压把吸盘紧紧地压在玻璃上,不符合题意;
D、物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高.比如晶体在熔化的过程中吸热内能增加,但温度不变,符合题意。
【例题2】
【题干】关于温度、热量、内能,说法正确的是( )
A.相互接触的两个物体,热量总是从内能多的物体传向内能少的物体
B.物体吸收了热量,它的温度一定升高
C.质量相同时,温度升高较多的物体吸收的热量一定多
D.物体内能减小时,不一定是物体放出了热量
【答案】D
【解析】A、相互接触的两个物体,热量总是从高温物体传到低温物体.故A错误.
B、物体吸收热量,温度不一定增加,比如晶体在熔化过程中,虽然从外界吸收了热量,但温度保持不变.故B错误.
C、质量相同时,温度升高较多的物体吸收的热量不一定多,因为由吸热公式:
Q=cm△t可知,物体吸收的热量跟物质的比热容有关.两个因素不能决定物体吸热的多少.故C错误.
D、物体内能减小时,可能是放出了热量,也可能时对外做功.
【例题3】
【题干】株洲沿江风光带有一段人造沙滩,在炙热的夏天赤脚踩在沙滩上感觉烫脚,而站在湘江边的浅水滩处却感到凉爽。
形成这种现象的原因,下面解释正确的是( )
A、沙子的密度小,水的密度大
B、沙子的密度大,水的密度小
C、沙子的比热容大,水的比热容小
D、沙子的比热容小,水的比热容大
【答案】D
【解析】从题中可以看出,水的温度变化小,而沙子的温度变化大,这是由于沙子的比热容小,在同样条件下,吸收相同的热量,温度升得高,而水的比热容大,在吸收相同的热量时,温度升得少,所以出现题中的情况,D选项正确。
四、课堂运用
【基础】
1.在炎热的夏天,猛烈阳光照射下的沙滩和海水对比( )
A、海水的温度更高
B、沙滩的温度更高
C、沙滩和海水的温度相同
D、不能确定哪个温度更高
【答案】B
【解析】在炎热的夏天,相同质量的水和沙子所吸收的热量是相同的,由于水的比热容大,根据Q=cm△t可知水的温度升高值小;而沙子的比热容小,沙子温度升高值大,所以沙滩的温度更高.故选B.
2.个相同的容器分别装了质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示。
根据图线可知( )
A、甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B、如果升高相同的温度,两种液体吸收的热量相同
C、加热时间相同,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D、加热时间相同,甲液体温度升高比乙液体温度升高得多
【答案】A
【解析】由题图可知,两种液体吸收的热量相同时,甲液体升高的温度少,所以甲液体的比热容大,故A正确;如果升高相同的温度,甲液体吸收的热量比乙要多;如果加热相同时间,甲升高的温度应比乙少,故B、C、D均不对。
【巩固】
1.用装有84g煤油的煤油炉对4kg13℃的水加热,煤油完全燃烧放出的热量有60%散失,其余被水
吸收。
在1标准大气压下水温能升高到多少摄氏度?
(煤油的热值:
4.6×107J/kg)
【答案】100℃
【解析】因为在1标准大气压下水的沸点是100℃,当水达到100℃后,继续加热水会沸腾,
温度不变,则水温只能升高到100℃,根据Q=mq计算放出热量,根据Q吸=c水m(t—t0)计算吸收热量,注意水到达沸点后温度就不能再上升了。
2.天然气是当今家庭中使用较普遍的一种能源,现用天然气来加热水。
(1)为使2kg的水温度从20℃加热到100℃,水需要吸收多少热量?
(2)如果加热过程中,天然气放出的热量只有50%被水吸收,则需要完全燃烧多少m3的天然气?
[天然气的热值为8.3×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(Kg.℃)]。
【答案】
(1)6.72×105J
(2)0.0162m3
【解析】:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(Kg·℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=6.72×105J;
(2)∵
,
∴天然气需要放出的热量:
∵Q放=qV,
∴消耗天然气的体积:
【拔高】
1.有一电热水壶的容积是5×10﹣3m3,装满水时水的质量为多少千克?
若水的初温度是20℃,将这些水加热到80℃,水吸收的热量是多少焦耳?
[ρ水=1.0×103kg/m3C水=4.2×103J/(kg.℃)].
【答案】见解析
【解析】1)已知水壶的容积即为装满水时水的体积V=5×10﹣3m3,
∴装满水时水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×5×10﹣3m3=5kg;
(2)Q=cm△t=4.2×103J/(kg.℃)×5kg×(80℃﹣20℃)=1.26×106J;
2.小星家的太阳能热水器,水箱容积是200L.小星进行了一次观察活动:
某天早上,他用温度计测得自来水的温度为20℃,然后给热水器水箱送满水,中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃.请你求解下列问题:
(1)水吸收的热量【c水=4.2×103J/(kg?
℃)】(3分)
(2)如果水吸收的这些热量,由燃烧煤气来提供,而煤气灶的效率为40%,求至少需要燃烧多少千克煤气(煤气的热值为q=4.2×107J/kg)(4分)
【答案】
(1)水吸收的热量是2.1×107J;
(2)需要消耗1.25kg的煤气.
【解析】
(1)由m=ρV可以求出水的质量,利用Q吸=cm(t-t0)可以求出水吸收的热量;水的体积:
V=200L=200dm3=0.2m3,
水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.2m3=200kg;
热水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg.℃)×200kg×(45℃-20℃)=2.1×107J;
(2)据煤气灶的效率,利用效率公式求出煤气完全燃烧放出的热量,再利用Q=qm就能计算出需要煤气的质量.
(1)
(2)由题知,煤气窒燃烧释放热量:
,有
课程小结
燃料的热值及相关计算
比热容的概念
比热容的单位
应用比热容解释有关现象
物体吸、放热的简单计算
课后作业
【基础】
1.近几年来我市冬季蔬菜价格逐年攀升,但种植蔬菜的大棚数量却逐年减少,小刚调查发现,煤炭价格上涨是导致蔬菜成本上升的重要原因.为此小刚想,能否利用所学的知识对大棚进行节能改造,评估利用太阳能和电能为大棚提供能源的可行性.查询资料可知,本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能是1.68×107J,煤的热值为3×107J/kg.请你帮助他完成下列计算,为小刚的评估提供依据.
(1)如果这些能量的90%被水吸收,可使多少千克的水从20℃升高到70℃?
(2)用集热管每平方米接收的太阳能替代煤,可节约煤多少千克?
(煤完全燃烧)
(3)请写出一条太阳能的优点或缺点.
【答案】
(1)m=72kg.
(2)m=0.56kg.(3)太阳能其优点是:
清洁、无污染、取之不尽等.缺点:
受天气影响,不稳定等.
【解析】
(1)∵η=
,
∴Q吸=ηQ太阳能=90%×1.68×107J=1.512×107J,
∵Q吸=cm△t,
∴
(2)Q吸=Q太阳能=1.68×107J,
∵Q=mq,
(3)太阳能其优点是:
清洁、无污染、取之不尽等.缺点:
受天气影响,不稳定等.
2.关于比热容,下列说法正确的是( )
A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容越大D.物体的比热容与温度、质量都没有关系
【答案】D
【解析】比热容是物质本身的一种特性,其大小是由物质决定的,与是否吸热、放热、温度、质量等因素无关.
故选D.
【巩固】
1.探究“比较不同物质的吸热能力”时,同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水,装置如图.下列说法正确的是( )
A.实验中,沙子吸热升温较快,说明沙子吸热能力较强
B.在本实验中,物体吸热多少是由物质的种类决定的
C.实验中,将沙子和水加热到相同温度时,它们吸收的热量相同
D.实验中,加热相同的时间,末温低的物质吸热能力强
【答案】D
【解析】A、实验中,沙子吸热升温较快,说明沙子的比热容小,吸热能力弱,故A错误.
B、在本实验中,物体吸热多少是由加热时间决定的.故B错误.
C、将沙子和水加热到相同温度时,据Q=cm△t,水吸收的热量多.故C错误.
D、加热相同的时间,吸收的热量相等,据Q=cm△t,末温低的物质比热容大,吸热能力强.故D正确.
2.质量相等的甲、乙、丙三种物质,它们吸收的热量Q吸与温度变化△t的关系图象如图所示,以下说法正确的是( )
A.甲的比热容最大B.乙的比热容最大C.丙的比热容最大D.三者的比热容相等
【答案】A
【解析】由图象可知,升高相同的温度,甲吸收的热量最多,其次是乙,吸收热量最小的是丙;已知质量相等,根据公式Q=cm△t可知,吸收的热量越多,比热容越大,
所以甲的比热容最大,其次是乙,最小的是丙.故选A.
【拔高】
1.0℃的冰熔化成0℃的水,下列分析中正确的是( )
A.比热容不变B.比热容增大C.内能不变D.内能减小
【答案】B
【解析】A、B、水的比热是4.2×103J/(kg•℃),冰的比热是2.1×103J/(kg•℃).选项A错误,选项B正确;
C、D、0℃的水和0℃的冰,温度相同,说明分子动能相同,而体积不同,说明分子势能不相等.所以内能不相等.同时,冰熔化成水时要吸热,所以,0℃的冰熔化成0℃的水,温度虽然不变,但内能增加.选项C、D都错误.
2.漳州九龙江水对沿岸气温能起一定的调节作用,这主要是水的( )
A.比热容大B.密度大C.比热容小D.密度小
【答案】A
【解析】江水面大、水多,因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和沙石(陆地)比较,吸收相同的热量,水的温度升高的少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低的少,使得昼夜的温差小,能有效调节气温.
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