比热容（导学案）-人教版九年级物理全一册

第3节比热容（导学案）

【学习目标】

1.理解比热容的概念，知道匕热容是物质的一种特性。

2.通过比热容的实验，体会控制变量的方法在实验中的作用。

3.尝试用比热容解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。

4.会进行简单的吸，放热计算.

【学习重点】

1.比热容的概念和应用。2.热量的计算。

【学习难点】

比热容概念的建立。

【自主预习】

阅读教材，完成以下问题：

1.相同质量的水和食用油，当升高相同的温度时，吸收的热量不相同（选填“相同”、“不相同

2.在探究不同物质的吸热能力实验中，我们用到了转换法：

①升高相同的温度时，通过比较加热时间长短来判断物体的吸热能力;

②加热时间相同时，通过比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力。

3.比热容：①比热容是用来比较物质吸热能力的物理量。

②定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热的与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这

种物质的比热容。

③单位：j/（kg-r）,读作焦每千克摄氏度。

④比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容。

4.影响吸放热的因素：物质的质量、升高的温度、种类。计算物质吸热的公式：。哝=（/〃（«（））=cmAt

计算物质放热的公式：

【合作探究】

探究一、探究不同物质的吸热能力

1.探究不同物质的吸热能力

【思考】以烧水为例，物质吸收的热量可能哪些因素有关?有哪些事例支持你的猜想？

【猜想与假设】

（I）物质吸收热量的多少可能与水的邈有关。例如把水虎开时，水的质量越大，加热时间越长。

（2）物质吸收热量的多少可能与升高的温度有关。例如烧水时，水的温度越高，加热时间越长。

（3）物质吸收热量的多少可能与物质的独类有关。例如加热质量相等的水与油，升高相同的温度,

加热的时间不等。

【思考】对于不同的物质，例如水、沙子、煤油，如果它们的质量相同，温度升高的度数也一样，它

们吸收的热量是否相同？怎样比较不同物质的吸热能力呢？

【设计实验】

（1）实验方法：该实验用控制变显法、转换法进行探究

①控制变量法：探究物质吸收的热量可能与质量、升高的温度、物质的种类有关时，应该控制两个

量不变，每次实验只能改变一个量。

②转换法：因为热量无法直接测量，所以我们可以用加热时间来比较物质吸收的热量。

（2）实验器材：质量相等的水与食用油、温度计2支、电加热器2个、秒表.

【进行实验与收集数据】

（1）取质最相等（相等/不相等）的水与食用油各200g.

（2）按照如图所示安装器材。观察温度计的示数,记下加热前水和食用油的温度.

（3）接通电源，同时对烧杯中的水和食用油加热3〜5min1根据实际情况而定）.

（4）停止加热，同时读出两只温度计的示数，记下水和食用油的温度.

（5）算出加热过程中水和食用油的温度各升高多少。C.

（6）处理实验数据.

质量初温末温吸收的热量

物质（h"o）

m/gn/℃rc（加热时间）

水200204222相等

食用油200205535相等

【分析与论证】

（1）质量相等的水和食用油吸收相同的热量，升高的温度不相等（选填“相等”或“不相等”），食

用油升高的温度比水的多。

推理：质量相等的水与食用油升高相同的温度，吸收的热量小相箜（选填“相等”或“不相等”），，

水吸收的热量比食用油的多.表明水和食用油吸热本领土二挂.

（2）换用其他物质进行实验，发现在质量相同，升高的温度相同时，不同物质吸收的热量也不同。

（3）实验结论：

质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等（选填“相等”或“不相等”工

【进行以下讨论】

（1）测量物质的选取：应选取质量、初温相同的不同物质:

（2）选择相同的热源、保证相同加热时间相同目的：是为了让两种物质吸收的热量相笠（选填“相

等”或“不相等”）。

（3）用规格相同的电加热器对不同物质进行加热的好处：

首先，与酒精灯相比，更容易控制相同时间内提供的热量相同：其次，内部加热，热量损失少.

（4）判断物质吸热能力强弱的两种方法

①加热相同时间，通过比较温度变化的快慢来判断物体吸热能力的强弱，温度变化快的吸热能力弱

（选填“强”或“弱〜

②升高相同温度，通过比较加热时间长短来判断物体吸热能力的强弱，加热时间长的物体吸热能力强

（选填“强”或“弱”）。

该实验既可以用方法①比较物质吸热能力的强弱，也可■以用方法②比较物质吸热能力的强弱.

⑤该实验用装置常见的有两种，如图所示，两种装置对比，哪种更好一些，为什么？

里装置更好一些，因为该装置中散热较少；乙装置中两酒精灯在相同的时间放出的热量被水吸收的量

很难控制相同，误差大一些，因此有条件时，尽量选择甲装置。

【想一想】通过前面的实验我们知道：不同物质吸热的能力不同。那么应该怎样比较不同物质的吸热

能力？我们来看看通过精确实验获得的两组实验数据：

1kg的水，温度升高IC,需要吸收4.2x103j的热量。

3kg的煤油，温度升高2C,需要吸收12.6xl（）3j的热量。

水与煤油，哪一种物质吸热的能力更强？你能否比较？

【方法】我们只需计算出1kg煤油温度升高时吸收的热量，再与1kg的水温度升高时吸收

4.2：＜103J的热量进行比较即可。计算方法:

喘；笈=2Jx103j/(kg」C)热量

即：质量'而的温跟

执量

结论：比较物质吸热的能力，可以通过计算演病j源痂度，该比值越大，物质的吸热能力越强。

2.比热容

（1）物理意义：用来比较物质吸热能力的物理量。

（2）定义：•定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘扭2比，叫

做这种物质的比热容。

（3）定义式：比热容-质量《力执：高量的温度，就o

。表示物质吸收的热晶，单一是焦耳（J）

机表示物体的质量，单位是千克（kg）

△俵示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃）；吸热时放热时M/o-以出

c表示物质的比热容，单位是焦/（千克・℃）,符号：J/（kg℃）

（4）实验证明：•

单位质量的某种物质，温度降低1℃时放出的热量，也等于这种物质的比热容。

（5）水的比热容是4.2x103〃（kg」C）“表示的物理意义：1kg水温度升高或降低1℃时吸收或放出的热

量是4.2x10”

（6）比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容。

①同种物质的比热容是不变的，与质量、温度、吸收的热量无关,与物质的种类和状态有关（均选填

“有关”或“无关”）。

②比热容反映了物质的吸热能力，比热容越大，越不容易升温，也不容易降温。

常见物质的比热容IJ/（kg。］

水4.2x]()3色拉油1.97X103铁、钢0.46x103

酒精2.4x103砂石0.92x103铜0.39x103

燥油2.1X1O3铝0.88x103水银0.I4X103

冰2.IX103干泥土0.84x103铅0.13xl()3

【想一想】从上表中你可发现什么规律？

①不同种物质，比热容值一般不同（选填“相同”或“不相同”）。

②同种物质在不同状态时，匕热容值丕回（选填“相同”或“不相同”）。

③水的比热容最大，约是砂石的小倍。

3.运用比热容知识解释有关现象

（I）为什么沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小？

【分析】因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热容比沙

子太，所以海水升温比沙子修；因此白天海水温度低，沙子温度通。晚上没有光照时，海水和沙子放出相

同热量时，海水降低的温度比沙子的小。所以海水温度高，沙子温度低。

（2）沙漠地带昼夜温差变化大的原因

吐鲁番夏天最高温度大多在四十多摄氏度，居中国之首，而火焰山又是吐鲁番最热的地方，其表面温

度最高曾认到八十多摄氏度。但一到晚上气温一下子就降到二一多摄氏度，空调都不用开。K是为什么呢？

【分析】砂石的比热容比较小，在吸收（或放出）相同的热量时，升高（或降低）的温度比其他物质

的要太。

（3）城市的“热岛效应”

城市内有大量的钢筋水泥建筑，给我们的生活带来方便的同时，也给我们带来诸多不便。比如，炎炎

夏季，都市气温往往比郊外要高3℃〜5℃,这就是热岛效应，你能够解释其中的道理吗？

【分析】这些人工构筑物吸热快而比热容小，在相同的太阳辐射条件卜，它们比自然卜.垫面（绿地、

水面等）升温快，吸收热晟鱼，因而其表面温度明显高于自然下垫面。

解决方法：种草种树、建造人工湖等。

（4）体温计中为什么用水银作测温介质？用水可以吗？

【分析】因为水银的比热容较小0.14x103焦/（千克・c）,与质量相同的水比较，当吸收相同的热量

时，温度的变化量大，温度计的示数变化明显，便于精确读山温度。

4.水的比热容比较大的应用

（1）水的比热容比较大的物理意义：

水的比热容大，在质量一定、升高相同温度时，吸热多，故用水作冷却剂效果好。水的比热容大，在

质量一定、降低相同温度时，放热多，故用水取暖效果好。

（2）水的比热容比较大的应用：邈1、制池、调节气温。

①用水取暖

因为水的比热容比油的大，在质量一定时，降低相同温度，水放出的热量差，故用热水取暖效果好。

②用水冷却

汽车发动机为什么用水来冷却？有什么好处？

因为水的比热容大，在质量一定时，升高相同温度时，水吸收热量多，故用水作冷却剂效果好。

③为解决城市的热岛效应，不少城市修建人工湖来调节气温，为什么？

因为水的比热容比较大，和其他液体相比，如果它们吸收相等的热量，水温升高比较小；如果它们放

出相等的热量，水温降低较小.在相同情况下，水能使周围物体的温度变化减少，所以说水对气温的调节

起较大作用.

5.扩展性实验一用传感器比较不同物质的比热容

【读一读】不同物质吸热的差异还可以用图所示的实验很快比较出来。用铁夹将温度传感器及分别盛

有质量相同的水和色拉油的两个试管固定在铁架台I：,温度传感器的探头部分要与试管内的水或色拉油良

好接触，两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连接。

在计算机上打开与此仪器配套的专用软件，点击“开始记录”，同时打开红外加热器开关，对盛有水

和油的试管进行加热，在计算机上可以得到相应的实验图线。

【例题1】下列事例能说明物质吸收的热量与物质种类有关的是（）

A.质量相等的水，温度升高5℃,它们吸收的热量相等

B.质量相等的水和煤油，温度都升高5℃,水吸收的热量比煤油多

C.质量相等的水，温度分别升高IOC和5℃,它们吸收的热量不相等

D.质量不相等的水，温度都升高10℃,它们吸收的热量不相等

【答案】Bo

【解析】物质吸收热量的多少与物质的种类、物质升高的温度及物质的质量有关。要探究物质吸收的

热量与物质种类有关，应比较不同的物质在质量、升高的温度相同的情况下吸收热量的关系，故ACD不

符合题意，B符合题意。故选B。

【例题2】小明探究不同物质吸热升温的属性，他设计如图所示的实验装置.

•玻璃棒一玻璃棒

卜一煤油

一水

①实验中，水和煤油吸收热t量的多少是通过—来反映的（填“温度计示数”或“加热时间”）。

②实验中除了水和煤油的质量相同，还有必须相同.

③他得到如下实验数据，分析表格中数据可以得出的初步结宠是：。

质量升高温度加热时间

物质

加kgr/min

水0.1102

煤油0.1101

④如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油，升高的温度更高。

⑤实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与④结论不符，你认为可能的原因是：_______O

⑥另一-组的小华采用加热相同时间比较升高的温度来进行探究，你认为他的方案可行吗？（选

填“可行”或“不可行”）。

【答案】①加热时间；②加热方法；③质量相等的不同物质，升高相同温度时，吸收的热量不等；④

煤油；⑤水的导热性能好（煤油的导热性能不好）或煤油里温度计玻璃泡插入比较浅；没有用搅拌棒搅拌等;

⑥可行。

【解析】①探究不同物质吸热升温的属性，由于是相同的酒精灯加热，即沙子和水在相同的时间内吸

收的热量相等，所以可以利用加热时间的长短来反映物体吸收热量的多少；

②要探究物质吸热升温的属性，根据控制变量法，要控制沙子和水的质量相等、吸收的热量相同，即

加热方法应该相同。

③分析表格中数据发现，质量相等的水与煤油，升高相同温度时，水加热时间长，水吸收的热量多，

故可得出结论：质量相等的不同物质，升高相同温度时，吸收的热量不等.

④根据质量相等的水与煤油升高相同的温度，水吸收的热量多；进行推理可得：质量相等的水与煤油

加热相同的时间，煤油升高的温度比水的多。

⑤发现刚开始加热时，情况与④结论不符，即煤油升高的温度没有水的多。可能的原因是：水的导热

性能好(煤油的导热性能不好)或煤油里温度计玻璃泡插入比较浅；没有用搅拌棒搅拌等。

⑥采用加热相同时间比较升高的温度来进行探究，可根据升高的温度判断出吸收热量的多少，所以方

案可行。

探究二、物体内能的改变

1.热量的计算

【推导出热量公式】根据比热容公式厂念

"I人LSI

(1)物体温度升高时，所吸收的热量为：Q吸=。〃〃-加)

(2)物体温度降低时，所放出的热量为：Qgi=cm(/()-/)=cm^t

/o表示物体原来的初温度,f表示物体的末温度。

(3)公式Q=cm(t-to)=cm/^t各物理量单位的选择

表不物质的质量，单位：kg

△，表示改变的温度，单位：£

C表示物质比热容，单位：J/(kg。

。表示吸收或放出的热量，单位：I

2.热平衡

(1)概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温

度升高.若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”.

(2)热平衡方程：。吸=。傀

【例题3】某温泉度假村利用地热水作为房间洗浴用水，请计算：质量为100kg的地热水，温度从70℃

降低到20C,放出的热量是多少？[C>k=4.2xlOWg-℃)]

【解析】地热水放出的热量

Qw=c*、加格/尸4.2x1aj/(kg・℃)xl(X)kgx(70,C-20℃)=2.lxlO7J

【例题4】在I标准大气压下，把一高温物体投入质量为l()kg、温度为20c的水中，若物体放出的热

量是3.5xiaj,不计热量损失，则水的温度会升高到0c.[c水=4.2x10"/仆告C)]

【答案】100.

【解析】根据热量公式。吸伍3水升高的温度为：

金二3.5x106J

cm4.2x1()3j/(kg.6xlOkg=83.3℃

由于Uh+A/=20℃+83.3C=103.3℃>100'C,因在标准大气压下水沸腾后温度会保持100℃,所以水的

末温为100℃.

【精讲点拨】

（1）比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与是否吸放热、质量、温度无关。

（2）水的比热容较大，在温度变化•定时，吸收或放出的热量多，可•用来散热、制冷、调节气温。

【归纳整理】

厂①物质的吸热能力：与质量、升高的温度、物质种类有关。

②物理意义：用来比较物质吸热能力的物理量。

③定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量

厂比热容y与它的质量和升高的温度乘积之比，叫这种物质的比热容。

④公式：c=i

比⑤单位：J/（kg-r）

鼾1份比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容。

「①影响吸放热的因素：物质种类、质量、升高的温度。

<②吸热公式：。吸（Wo）=。〃加

计算

I③放热公式：QtA=cm（/（）-0=。必/

【课堂练习】

1.下列说法正确的是（）

A.一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的一半

B.吸收热最多的物质，比热容一定大

C.高温物体放出的热量一定多

D.质量相等的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度

【答案】D.

【解析】比热容是物质本身的一种特性，与物质的质量、温度升高度数、吸收的热量无关，故AB错

误；热量是热传递过程中传递的能量多少，高温物体不定放热，故C错误；由吸热公式。吸=5/'分析

可知：质量相等的水和煤油，吸收相同的热量，因为煤油的比热容小，升高的温度一定大.故D正确.

所以选D.

2.下列说法中，能反映物体放出热量多少跟物质种类有关的是（）

A.相同质量的同种物质，降低不同的温度，放出的热量不同

B.相同质量的不同物质，降低相同的温度，放出的热量一般不同

C.不同质量的同种物质，降低相同的温度，放由的热量不同

D.不同质量的不同物质，降低不同的温度，放出的热量一定不同

【答案】Bo

【解析】根据控制变量法可知：要反映物体放出热量多少跟物质种类有关，应该控制物质的质量、降

低的温度相同，物质种类不同，所以选B。

3.生产生活中，我们常利用水的比热容大这一性质。下列事例中与这一性质无关的是（）

A.福岛核电站受损后灌注海水降温

B.沿海地区的气温变化小

C.晚间，在春播秧田里灌水保温

D.在发烧病人的额头上擦冷水降温

【答案】Do

【解析】A、灌注海水降温，是因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度,

水吸收的热品多，不符合撅意：

B、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收相同的热量，水温度变化较小，所以沿

海地区的气温变化小，不符合题意；

C、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以晚

上向秧苗田里放水，水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗，不符合题意：

D、在发烧病人的额头上擦温水降温，是利用水蒸发吸热的原理，符合题意。

所以选D。

4.两个相同的容器中分别装入质量相同的甲、乙两种液体，使用相同的热源为其加热，液体温度与加

热时间的关系如图1所示，若甲、乙两液体吸收相同的热量，则液体升高的温度较多；两者比较，

液体更适合作汽车的冷却剂。

【答案】甲，乙.

【解析】由图像可知，甲、乙两液体吸收相同的热量，即加热相同的时间，甲升高的温度较多。

由图像可知，甲、乙两液体力高相同的温度，乙需耍吸收更多的热量，说明乙的比热容大，乙液体更

适合作汽车的冷却剂。

图2

5.如图2所示，图中是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。

①两支试管里水和煤油的质量_____（选填“相同”或“不同”）;

②相同时间内，水吸收的热量_____（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量；

③由图乙可知，的吸热能力更强。

【答案】①相同；②等于；③水。

【解析】①根据控制变量法，比较不同物质的吸热能力，

用相同的加热装置，对质量相同、初温相同的水和煤油进行加热.

②比较不同物质的吸热能力实验中，用加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少，所以相同时间内,

水与煤油吸收的热量相等.

③由乙图可知，质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，水的温度变化小，根据0吸△/可知，水

的比热容大，即水的吸热能力更强.

6.探究“不同物质吸热能力”的实验中：

（1）在两个相同的烧杯中分别加入初温相同、相同的水和煤油；

<2）选用相同电加热器的目的是:

（3）在此实验中用表示水和煤油吸热的多少；水和煤油的温度随时间变化的图象如图乙所

示，则可判断出（选填“水”或“煤油”）吸热能力强；

（4）如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油，_（选填“水”或“煤油”）升高的温度更高。

【答案】（1）质量；（2）使液体在相同时间内吸热相同；（3）加热时间；（4