課題探究──物質(zhì)的比熱容
儀器材料鐵架臺(2個)、500ml的燒杯2個,同規(guī)格的加熱器2個,攪拌器2個,秒表,量筒,溫度計2只,水,煤油等。
教學(xué)目標(biāo)(1)知識與技能
①知道熱量及其單位。
②知道比熱容的概念,會用比熱容的知識分析、判斷有關(guān)問題。
③會查物質(zhì)的比熱容表。
(2)過程與方法
①通過對不同物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)不同的實驗探究,體會科學(xué)的探究過程,學(xué)習(xí)科學(xué)探究的常用方法──控制變量法,培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。
②通過查比熱容表知道不同物質(zhì)的比熱容一般不同,學(xué)習(xí)利用物理知識解釋日常生活中實際問題的方法。
(3)情感、態(tài)度與價值觀
①通過實驗探究物質(zhì)比熱容的過程,使學(xué)生獲得科學(xué)探究的樂趣,培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度,認(rèn)識科學(xué)探究在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用。
②通過比熱容知識的廣泛應(yīng)用,使學(xué)生認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)和社會之間的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)服務(wù)于人類的意識。
教學(xué)過程教師活動設(shè)計學(xué)生活動設(shè)計
激趣設(shè)疑,創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境教師設(shè)問:夏天在海邊的沙灘上行走時腳底會感覺很燙,可若踩在海水里就會比較涼,你知道其中的物理道理嗎?思考、討論
1、熱量復(fù)習(xí)提問:改變物體內(nèi)能的方法有幾種?分別是什么?把一杯熱水放到冷水中冷卻,會使熱水變冷,冷水變熱,在這,物體內(nèi)能如何改變?它們與吸熱、放熱有何關(guān)系?
引導(dǎo)分析:可以用熱量來量度物體內(nèi)能的變化,引入熱量。
教師設(shè)問:怎么區(qū)別“內(nèi)能”與“熱量”?
分析:(打比方)把熱量喻成禮品,內(nèi)能比成枇杷。
例如:小明家去年從樹上只摘得一箱枇杷,他把枇杷送給鄰居了,那這箱枇杷就成了禮品。今年他家的枇杷大豐收了,說成他家里的禮品也大大增加了,行不?
內(nèi)能既然是一種能量,說明熱量的國際單位也是能量的國際單位──焦耳,簡稱焦(J)。思考回答:兩種
分別是做功和熱傳遞。
在熱傳遞中,物體吸熱,內(nèi)能增加,吸收多少熱量,內(nèi)能就增加了多少,
物體放熱,內(nèi)能減少,放出了多少熱量,內(nèi)能就減少了多少。
思考回答:熱量是指內(nèi)能的變化量。
只有送出去的枇杷才稱為禮品。所以內(nèi)能變化了多少才是熱量。
2、實驗探究
①提出問題
②大膽猜想教師設(shè)疑:物體在溫度變化時,吸收的熱量與哪些因素有關(guān)?
引導(dǎo)學(xué)生猜想并組織討論。思考并提出問題:不同種類的物質(zhì),吸熱的本領(lǐng)一樣嗎?
猜想:
①可能與物體的溫度變化有關(guān)
②可能與物質(zhì)的種類有關(guān)
③可能與物態(tài)有關(guān)
④可能與質(zhì)量有關(guān)
③設(shè)計實驗在設(shè)計實驗時,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會控制變量法,教師給予指導(dǎo)。
教師要對實驗步驟進(jìn)行必要的演示,并指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計好記錄數(shù)據(jù)的表格。
實驗
次數(shù)物
質(zhì)
名
稱質(zhì)量
/g加熱
時間
/min初溫
/℃末溫
/℃吸收熱量
(多
少)
1水
煤油
2水
煤油
引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出結(jié)論:
質(zhì)量相等、初溫相同的水和煤油加熱相同的時間,使它們吸收相等的熱量,煤油上升的溫度較高;要使它們上升相同的溫度,對水加熱的時間更長一些,水吸收的熱量更多一些。
水的吸熱本領(lǐng)比煤油的大。不同種類的物質(zhì),吸熱的本領(lǐng)是不一樣的。設(shè)計實驗,學(xué)會控制變量法。
學(xué)生分小組設(shè)計并討論后交流。
實驗器材:鐵架臺(2個)、500ml的燒杯2個,同規(guī)格的加熱器2個,攪拌器2個,秒表,量筒,溫度計2只。
實驗步驟:取兩個相同的燒杯,甲杯里裝400克水,乙杯里裝200克水,使它們都處于室溫,給它們加熱到沸騰,觀察加熱的時間是否相同;
接著拿同樣多的水400克,甲杯加熱到100℃,乙杯加熱到80℃,觀察加熱的時間是否相同;
取400克的水和煤油分別加到燒杯中,給它們加熱相同的時間,觀察它們升高的溫度是否相同。
學(xué)生進(jìn)行分組探究實驗,并隨時記錄好數(shù)據(jù)。
在對實驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,通過小組討論的形式得出結(jié)論。
3、比熱容
①引入目的
②定義
③單位
④比熱容表引入目的:為了表示不同種類的物質(zhì)在質(zhì)量和溫度變化量相同時,所吸收或放出的熱量一般不同的性質(zhì)而引入的。
啟發(fā)類比:(先研究一個社會問題:人的飯量)
某班有30位女生30天吃了糧食720斤,20位男生20天吃糧食400斤,問誰的飯量大?
應(yīng)該取相同的條件進(jìn)行比較,質(zhì)量取單位質(zhì)量(1kg),溫度變化量取1K(1℃),比較起來較方便,由此得出比熱容的定義。
比熱容(c):單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(或降低)1K(1℃)所吸收(或放出)的熱量,叫做這種物質(zhì)的比熱容。
通過類比飯量的單位給予說明,比熱容的單位是復(fù)合而成的;然后提出其國際單位是J/(kg?K),
常用單位J/(kg?℃),分別讀做焦耳每千克開,焦耳每千克攝氏度,并且國際單位和常用單位是相等的。
1 J/(kg?℃)=1 J/(kg?K)
教師提出問題:
①一杯水和一桶水的比熱容誰大?
②把一塊鐵皮分成大小不等的兩塊,哪塊的比熱容大些?每塊和整塊比,其比熱容有無變化?
學(xué)生閱讀比熱容表回答下列問題:
①在表中找出比熱容最大的是哪一種物質(zhì)?它的比熱容是多少?物理意義是什么?
②冰的比熱容是多少?水的比熱容是冰的多少倍?
③不同物質(zhì)的比熱容一定不同嗎?(比較冰和煤油)同種物質(zhì)的比熱容一定不變嗎?(比較水和冰)
比熱容反映了物質(zhì)的什么特性?思考為什么要引入。
思考如何比較不同物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)不同。
求得:女生0.8斤/(人?天)
男生1斤/(人?天)
理解比熱容的意義、單位及其讀法。
思考:在比熱容的定義中涉及到的是溫度變化量。由關(guān)系T=t+273K可知,T1—T2=(t1+273K)—(t2+273K)=t1—t2
即它們的溫度變化量是相同的。
思考回答:
①一樣大
②一樣大,無變化
因為比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)。
通過查比熱容表,知道了常見的一些物質(zhì)的比熱容,然后回答問題:
①比熱容最大的是水,為4.2×103 J/(kg?K),物理意義是1kg水溫度升高(或降低)1K所吸收(或放出)的熱量為4.2×103J。
②冰的比熱容是2.1×103 J/(kg?K)。水的比熱容是它的2倍。
③不同物質(zhì)的比熱容可能相同,而同種物質(zhì)的比熱容可能變化。(比熱容跟物質(zhì)的種類、物態(tài)有關(guān))比熱容反映的是物質(zhì)的吸、放熱本領(lǐng)。
4、水的比熱容較大這一特性的應(yīng)用教師提出問題:
①汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)為什么要用水?
②北方地區(qū)冬季供暖和熱水袋里為什么要用水?
③為什么夏天住在海邊不覺得熱,冬天不覺得冷?
④為什么沿海地區(qū)晝夜溫差小,而內(nèi)陸地區(qū)晝夜溫差卻比較大?
教師引導(dǎo)學(xué)生可以通過簡單的計算質(zhì)量都為1kg的水和干泥土吸收(或放出)4.2×103 J的熱量,比較水和干泥土升高(或降低)的溫度的大小。
教師再設(shè)問:夏天在海邊的沙灘上行走時腳底會感覺很燙,可若踩在海水里就會比較涼,請你說說其中的物理道理。學(xué)生思考、討論并解釋:
①因為水的比熱容較大,一定質(zhì)量的水升高一定溫度可吸收較多的熱量。
②一定質(zhì)量的水降低一定溫度能放出的熱量比較多。
③夏天,太陽照到海面上,海水在升溫過程中吸收大量的熱,所以不覺得熱;冬天,海水由于外界溫度太低而要放出大量的熱,使氣溫不至于降得太低,所以不覺得冷。
④沿海水多,內(nèi)陸砂石、泥土多,水的比熱容比泥土、砂石的大,白天當(dāng)它們吸收相同的熱量后水溫升高較小,砂石、泥土的溫度升高較大;而夜晚放出相同的熱量后砂石、泥土又會降得較多。
思考,討論后學(xué)生自行交流。
小 結(jié)引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)總結(jié):
1、熱量的概念。
2、實驗探究(設(shè)計實驗,學(xué)會控制變量法)
3、比熱容:(1)引入的目的;(2)定義;(3)單位;(4)比熱容表。
4、水的比熱容較大這一特性的應(yīng)用。
課后作業(yè)課后第1題~第3題
教學(xué)反思在教學(xué)中從提出問題到通過設(shè)計實驗、實驗探究、收集實驗數(shù)據(jù)、分析比較、得出結(jié)論:不同種類的物質(zhì)吸熱本領(lǐng)不同。這樣突出了新課程理念,注重科學(xué)探究式學(xué)習(xí),使學(xué)生體驗了科學(xué)探究的基本過程,學(xué)習(xí)了科學(xué)探究的方法,掌握了科學(xué)探究的基本技能,提高了學(xué)生的科學(xué)探究能力,加深了對一些概念的理解,通過應(yīng)用水的比熱容較大的知識解釋了一些生活中常見的問題,既有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力,也進(jìn)一步理解了這節(jié)課的基本內(nèi)容,還有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,較好地體現(xiàn)了“從生活走向物理,從物理走向社會”的基本哩念。
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