第3节《比热容》教学设计

教学实施建议

本节教学分为三个板块：（1）实验探究物体吸收或放出热量的多少与哪些因素相关；（2）理解比热容这个物质的重要特性；（3）利用比热容概念计算物体吸收或放出的热量。

1. 实验探究设计

物体吸收或放出热量导致温度变化的过程，实质上是热传递或内能转移的过程，涉及的相关因素较多。为了降低探究难度，能够首先探究物体的吸热水平。宜参考教科书的做法，借助学生熟悉的烧水经验，先讨论交流同种物质（水）吸收热量的多少与哪些因素相关。然后引导学生实验探究比较不同物体的吸热水平。

教师应首先提出讨论问题：烧开一壶水和烧开半壶水，哪个需要的热量多？把一壶水烧开和烧成温水，哪个需要的热量多？

以用学过的知识推测自己的猜想，还能够通过实验来检验自己的猜想。最终，汇总学生的观点，应得到以下结论：水的质量越大，温度升高的越多，吸收的热量越多。而且，此结论可推广到其他物质（如煤油、沙子等）。

在此基础上，教师能够进一步提出探究问题：不同种类的物体在质量相等、温度变化也相同时，吸收的热量是不是一样多呢？为了比较两种不同物质吸收热量的多少，利用什么办法更好？怎样比较？

通过学生的讨论交流，教师加以引导，应达成一定探究方案，如：

各小组任选两种不同物质（例如水、酒精、煤油、沙子等）。用相同的酒精灯加热相同的时间，比较二者所升高的温度。考虑到容器吸热及向外界散热的影响，被加热容器应该相同（例如用自制的相同的易拉罐金属盒）。在考虑多种因素的影响（物质种类、质量、温度变化等）时，要将控制变量意识具体落实到设计方案中。

也能够采取以下备选方案：

①取同种物质（水或沙子），质量不同，使它们升高相同的温度，比较它们吸收的热量；

②取不同物质（水和沙子），质量相同，使它们升高相同的温度，比较它们吸收的热量。

在确定探究方案之后，需要求学生明了以下问题：

①为保证被加热物质质量相同或不同，需要准备什么实验器材？（天平称量质量、滴管微调）

②如何保证被加热物质升高相同的温度或比较它们升高的温度？需要准备什么实验器材？（温度计）

③如何保证它们吸收相同的热量或比较他们吸收热量的多少？（相同的加热器：同一酒精灯、同一加热金属板、同一规格的“热得快”、在相同时间内放出的热量相等。可用加热时间的长短反映吸收热量的多少。）

教科书选用在两个相同的金属盒内，分别加入质量相等的水和沙子，同时放在用同一酒精灯加热的金属板上，比较沙子和水的吸热情况，设备简单，易于随堂实行，可考虑优先选用。若以“热得快”为加热器，则宜选用水、酒精、煤油等液体，且量宜大。

在实验操作之前，还要求学生明确：你设计的实验研究的是物体吸收热量与哪个因素的关系？你将采用什么物理方法实现，需要什么实验器材？实验时应注意观察什么现象？并由此设计出实验的记录表格。

在探究前的准备工作就绪之后，学生能够分组实行实验操作(各小组宜在交流的基础上适当分工探究物体吸收热量与各种因素的关系)并记录观察结果。因为影响探究实验的因素较多，实验误差可能较大，教学中要求认真记录实验原始数据，并引导学生实行必要的交流、评价。

在完成实验之后，通过各组之间的交流与总结，得出以下实验结论：

物体吸收热量的多少与物体的质量相关；物体吸收热量的多少与物体升高的温度相关；物体吸收热量的多少与它是什么物质相关。

2. 教师在总结实验探究过程的基础上引入“比热容”概念，并分析其意义

既然物体吸收热量的多少与物质的质量、升高的温度及它是什么物质相关，要比较不同物体的吸热本领，就要在质量相同、温度升高也相同的条件下比较。大家约定：取单位质量（1 kg）的物质、温度升高1℃吸收的热量的多少来比较不同物质的吸热水平，并命名为“比热容”。比热容大，就意味着物质的吸热本领大。1 kg的某种物质温度降低1℃放出的热量和它温度升高1℃吸收的热量相等，所以用比热容同样能够描述物质的放热本领。比热容大，物质的放热本领也大。

比热容反映了物质吸收与放出热量的水平，它是物质的一种重要特性。这种特性不但广泛应用于生产、生活，而且对我们理解大自然、预测气候变化十分有益。不同物质通常具有不同的比热容。教师应在引入比热容概念之后，可进一步引导学生理解典型物质的比热容。尤其应理解水的比热容特点（c水≈5c干泥土）。要充分利用教科书所给的比热容表，组织学生观察

分析，发现其中的特点和规律，如：

①不同物质的比热容一般不同，同一物质的比热容一般不随质量、形状、温度而变化。

②水和冰属于同种物质，但比热容不同，说明同种物质在不同状态时比热容不同。

③水的比热容较大，是干泥土的5倍。

在引导学生比较各种物质比热容大小的基础上，讨论它们在生活、生产、自然界起到了什么作用？必要时教师可适当提示。例如：利用水的比热容大的特点，理解生活、生产中广泛利用水作冷却剂或取暖介质（水暖,早春培育秧苗，汽车散热水箱，发电厂冷却塔……）；比较沿海地区和内陆地区的每日温差或全年温差的不同，海陆风与陆海风形成的原因等。

在引出并讨论了比热容概念之后，有必要介绍比热容的单位。

比热容的单位是初中阶段最为复杂的一个，它涉及质量、温度、热量三个单位的组合。为避免死记硬背，就要注意引导学生从比热容的物理意义上来把握复合单位的规律。能够类比密度、速度的单位，组合出比热容的单位。

气体的比热容情况更复杂，除了涉及上述物质种类、状态等因素之外，气体的比热容还与过程（如等压、等容、绝热过程）相关，详见参考资料。

3. 吸收或放出热量的计算

本教学板块的设计初衷仍是凸显并让学生理解比热容的物理意义，这就是为什么教科书采用算术法导出物体吸收热量和放出热量一般公式的原因。教学中不宜直接给出计算公式，也不宜引出热平衡方程，更不宜由此引出题海中的一些怪题。

建立教学过程是：将本板块作为本节教学过程的小结，组织学生结合具体计算讨论本节教学开始时提出的问题、实验中的数据信息及生活、生产中的实例，使学生会利用比热容知识解释（含定量解释）相关现象。

可酌情增加一些练习题目：

①两个大小相同、外观一样的铁球，一个是实心的，一个是空心的，怎样利用比热容知识将它们区别开来？

②沙石的比热容（查表）是J／(kg·℃)，2 kg的沙子从80℃降温至40℃，放出的热量是J。这些热量可使500g的水从10℃升温到℃。

③据相关专家预测，我国当前在建的最大水电站——三峡水电站建成后，三峡库区的气温会受到一定的影响：夏天将比原来下降2℃左右，而冬天将比原来升高2℃左右。请你对产生这种影响的可能原因做出说明。