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物理

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13.3《比热容》教学设计  

2015-12-09 16:49:53|  分类: 教学设计 |  标签: |举报 |字号 订阅

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13.3《比热容》教学设计  

 一、教学目标

(一)知识与技能

1.了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性。

2.会查比热容表,了解一些常见物质的比热容,尝试用比热容解释简单的自然现象。

3.会进行物体吸热、放热的简单计算。

(二)过程与方法

通过实验探究,建立比热容的概念。

(三)情感态度和价值观

利用比热容的知识解释简单的自然现象,加强物理与生活的联系,有利用物理知识解释生活现象的意识。

二、教学重难点

本节包括“比热容”和“热量的计算”两部分内容,根据实际生活经验,海边的沙子和海水在太阳的照射下,它们的温度不同,从而提出不同物质,质量相同时,吸收相同热量升高温度不同的研究问题。通过实验引出比热容的概念,单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量就叫比热容,它反映了不同物质的一种物理属性,它可用于解释生活中吸热升温的一些现象。本节内容结合生活实际,从分析物理事实到抽象出这个概念,再提升到理解这个概念的内涵,其思维能力的要求是很高的,所以比热容概念和应用是本节教学的一个重点,同时也是难点。为了加深对比热容概念的理解,可以根据比热容的定义写出比热容的计算式,比热容本身也是利用了比值定义法,可以利用前面学过的密度等概念,类比得出计算式,利用13.3《比热容》教学设计 - 物理 - 物理及其公式变形进行计算也是本节的一个重点。

重点:比热容概念和应用,以及热量的计算。

难点:比热容概念的建立。

三、教学策略

比热容概念的建立是本节的重点和难点,结合生活经验,如海边的沙子和海水中午时的温度不同,提出问题,不同物质在其他条件相同时,吸热温度变化可能不同。再通过实验来验证,做好实验是关键,质量相等的水和食用油吸收相同热量,升高的温度不同,相反如果质量相等的水和食用油升高相同温度,吸收热量也不等。根据实验得出比热容的定义,根据定义还可以写出比热容的计算式,根据计算式得出比热容的单位。通过阅读不同物质的比热容表,了解比热容是物质的一种物理属性,与密度、熔点等相似,它的大小与物体的质量、温度等因素无关。为了进一步加深对比热容的理解,可以利用比热容的知识解释生活中的一些现象,以及利用Q=cmΔt进行一些简单计算。

四、教学资源准备

多媒体课件、天平、规格相同的电加热器、温度计、水、食用油、烧杯。

五、教学过程


教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

创设情景

(5分钟)

播放视频:高温路面煎鸡蛋。

在太阳的照射下,路面的温度高得可以煎鸡蛋,那么同样在太阳照射下的海水,也那么烫人吗?

学生观看视频,结合生活经验得出太阳照射下的水泥地面和海水温度不同。

创造课堂情景,激发学生的兴趣和求知欲。

引入新课

(5分钟)

投影图片:夏日的海滩。

白天海滩上的沙子热得烫脚,而海水非常凉爽;傍晚太阳西落,沙子很快凉了下来,而海水却仍然暖暖的。同样的日照条件,为什么沙子和海水的温度不一样?

 

学生思考提出的问题,可能与沙子和海水这两种物质的性质有关。

 

结合情境,提出问题,引入新课。

新课内容(25分钟)

比较不同物质吸热的情况

家中要烧开水,烧水时间可能与哪些因素有关?

水吸收热量多少与加热器、水的质量、水的温度变化等因素有关。如果要研究海水和沙子这两种物质吸收热量温度变化的情况,应如何设计实验?

相同规格的加热器每秒放出的热量是一定的,所以实验中用相同的加热器有什么好处?

为了使物体均匀吸热,实验中我们利用食用油代替沙子进行实验。

如何比较质量相等的水和食用油的吸热情况?

还有其他方法进行比较吗?

根据其中一种方法设计实验数据记录表格。

实验步骤:(学生分为两组,每组采用一种方法进行实验)

1.用天平取质量相等的水和食用油,利用温度计测出它们的初始温度。

2.把完全相同的电加热器浸没于液体中,同时接通电源,对水和食用油加热(加热相同时间或观察温度计示数升高相同数值)。

3.停止加热,记录实验数据(相同时间内,温度计上升的示数;或升高相同温度的加热时间)。

4.把数据填入表格中进行数据处理。

画出吸热升温与加热时间的关系图像。根据图像你能判断出哪个吸热能力更强?

分析论证:质量相等的不同物质吸收相等热量后,升高的温度是否相同?质量相等的不同物质升高相同的温度吸收的热量是否相等?

如果使用其他物质进行实验,也可以观察到类似的现象。

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。

为了比较各种物质的这种性质上的不同,引入比热容的概念。

 

学生结合实际经验回答:

烧水时间与水的质量、火力的大小、水的初温等因素有关。

 

学生讨论,实验中要控制水和沙子的质量相等,加热器要相等。

 

利用相同的加热器的好处是可以通过加热时间的长短来判断物体吸收热量的多少。

 

 

学生讨论:

使水和食用油升高相同温度,比较加热时间长短,即吸收热量的多少。

加热相同时间,即吸收相等热量,比较升高的温度。


物质

食用油

质量m/kg

 

 

初温t0/℃

 

 

末温t1/℃

 

 

(t1-t0)/℃

 

 

吸收的热量(加热时间)

 

 


两个实验小组,分别采用两种方法中一种进行比较。

结合图像反映水和食用油吸热情况,得出水吸热能力更强的结论。

两组实验小组交流实验数据,并进行分析。

1.质量相等的水和食用油,吸收相等的热量,水升高的温度比食用低。

2.质量相等的水和食用油,升高相等的温度,水吸收的热量多。

 

 

 

结合烧水的生活实际,提醒学生在设计实验时要注意控制变量的思想。

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生多种方法解决问题的能力。

 

培养对比的物理方法。

 

 

 

 

培养学生的抽象思维的能力。

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生利用图像的方法直观地看出物理量间的关系。

 

培养学生的实验分析能力。

比热容

利用比热容来表示质量相同的不同物质,升高相同温度,吸收热量不同的性质。在比较时要让质量相等,温度升高也相等,质量取1kg,温度都升高1℃,比较起来最为方便。

你能尝试给比热容下定义吗?可以借鉴密度的定义方法。

比热容也可以描述成单位质量的某种物质,温度降低1℃所放出的热量。

比热容用符号c表示,你能根据比热容的定义写出计算式吗?

请说出公式中各符号表示的物理量及单位。

比热容的单位就可以使用这些物理的单位组成起来,比热容的单位是焦每千克摄氏度,符号是J/(kg·℃)。

阅读课本中常见的一些物质的比热容。结合比热容表,说说你对物质比热容的认识。

投影比热容概念辨析的例题。强调比热容是物质的一种物理属性,它的大小与物体吸收热量、质量和温度变化无关,13.3《比热容》教学设计 - 物理 - 物理只是比热容的计算式。

 

 

 

学生尝试给比热容下定义。

一定质量的某物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。

 

 

学生自己在草稿纸上试着写。

13.3《比热容》教学设计 - 物理 - 物理

Q吸表示吸收的热量,单位是焦耳(J),

m表示质量,单位是千克(kg),

t1表示末温,单位是℃,

t0表示初温,单位是℃。

学生读出几种常见的物质的比热容,熟悉比热容的单位。

学生交流通过阅读比热容表获得的一些信息。

1.比热容是反映物质自身性质的物理量,不同物质,比热容一般不同。

2.同种物质的不同状态,比热容不同。

3.水的比热容比一般的物质比热容都要大。

学生练习,巩固比热容的概念。

 

 

 

利用类比的方法,引导学生使用比值定义法给比热容下定义。

 

 

 

 

 

培养学生分析问题的能力。

 

 

 

 

 

培养学生归纳总结的能力。

 

 

 

 

 

利用物理知识解决实际问题。

比热容的应用

质量相同的不同物质,可吸收或放出同样热量时,比热容较大的物质温度变化较小。因此,比热容大的物质对调节温度有很好的作用。

解释:1.同样的日照条件下,为什么中午的沙子比海水的温度要高?

2.我国吐鲁番盆地会出现“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”的现象,你能解释其中的原因吗?

想想议议:我国北方房中的“暖气”用水作为介质,把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖。用水作为输运动能量的介质有什么好处?生活中、各种产业中,还有没有用水来加热或散热的情况?

 

 

学生讨论,交流。

由一些物质的比热容表可知,水的比热容比沙子大得多,质量相同的水和沙子,如果吸收的热量相同,水的温度上升的比沙子小得多,所以中午的沙子温度比海水温度高。

学生利用比热容的知识解释此现象。

学生讨论,交流。

 

水的比热容大,质量一定的水和其他介质相比,升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量较多,可以提高热传递的效率。

实际生活中利用水的比热容大的还有汽车用水作为冷却液、冬天用热水袋取暖等。

 

 

利用比热容解释实例加深对比热容的理解,使抽象的理论具体化。

 

 

 

 

 

 

利用生活实例提高学生的学习兴趣。

 

热量的计算

比热容在数值上等于单位质量的某物质温度每升高1℃所吸收的热量。水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),它表示什么意思?

口答:

2kg的水温度升高1 ℃需要吸收多少热量?

1kg的水温度升高2 ℃需要吸收多少热量?

质量为m的水温度升高1 ℃需要吸收多少热量?

质量为m的水温度升高△t需要吸收多少热量?

质量为m的某种物质(比热容为c)温度升高△t需要吸收多少热量?

小结:物体的质量为m,比热容为c,温度变化值为△t,物体在温度变化过程中吸收或放出的热量Q=cm△t。

例:一个水壶装满质量为4kg,温度为20℃的水,要将水烧开(1标准大气压),水需要吸收多少热量?

在利用Q=cm△t进行计算时要注意:

1.各个物理量的单位。质量单位用千克(kg),温度单位用℃。

2.△t是温度的变化值,既不是初温也不是末温,注意区分温度“升高到”和“升高了”。

3.物体吸热升温和放热降温的计算公式相同,注意温度的变化。

4.还可以利用公式变形计算

质量:13.3《比热容》教学设计 - 物理 - 物理

比热容:13.3《比热容》教学设计 - 物理 - 物理

温度变化:13.3《比热容》教学设计 - 物理 - 物理

应用:

1.质量为2kg的某金属块,温度从30℃升高到80℃需要吸收的热量是4.6×104J,则此金属块的比热容是多大?

2.一冰块温度从-20℃升高到-10℃,吸收的热量为4.2×103J的热量,求此冰块的质量。[c冰=2.1×103J/(kg·℃)]

3.质量为2kg的水,温度为25℃,吸收6.3×104J的热量,温度升高到多少?

 

根据比热容的定义来叙述水的比热容的物理意义:表示质量为1kg的水温度每升高1℃所吸收的热量为4.2×103J。

 

学生口答

2×4.2×103J

 

4.2×103×2J

 

m×4.2×103J

 

m×4.2×103J×△t

 

m×c×△t

 

 

 

 

 

 

学生利用热量的计算公式进行计算。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生练习,计算比热容、质量和温度变化,熟悉Q=cm△t的应用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

结合比热容的物理意义,利用算术的思想推导出比热容的计算公式。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

练习使用热量的计算公式进行简单计算。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

通过公式变形加深对比热容的理解。

 

 

利用热量的计算公式进行简单变形计算,提高物理应用能力。

 

讨论:

1.在测量少量水的温度时,从比热容的角度来分析为什么选用测温液体为水银的温度计,而不选用测温液体为水的温度计?

2.有同学说:夏天的中午,海水的温度比沙子的温度低,是因为海水蒸发吸热,使海水的温度低于沙子的温度的。请谈谈你的看法。

学生讨论分析。

温度计测温度是利用了液体热胀冷缩的原理,通过热传递使测温液体与被测物体的温度相同。水的比热容比水银大得多,质量相等的水和水银温度变化相同时,水吸收的热量也比水银大得多,对被测物体的温度影响较大。

学生讨论。

可以采用反证法,如果该同学的说法是正确的,则到了晚上,海水也会蒸发吸热,使海水的温度低于沙子的温度,这与事实不符,所以白天海水温度低并不是由于海水蒸发吸热造成的。

 

培养学生合作学习的能力。

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生知识应用的能力。

总结(5分钟)

课堂小结:

1.通过这节课你学到了什么?

2.什么是比热容,它的单位是什么?怎么读?

3.水的比热容大在实际中有哪些应用?

4.热量的计算公式。

学生梳理本节课知识内容。

1.本节内容主要有两部分:比热容和热量的计算。

2.比热容是某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积之比。它的单位是“J/(kg·℃)”,读作“焦每千克摄氏度”

3.水的比热容较大主要用于散热或传递热量。

4.热量的计算公式:Q=cm△t。

 

培养学生总结归纳的能力。

作业布置

1.完成《动手动脑学物理》第3~5题。

2.课后调查“海陆风的形成原因”。

按要求完成书面作业。

 

海陆风的形成就是由于海水和陆地的比热容大小不同造成的。

白天吹“海风”:由于陆地土壤比热容比海水比热容小得多,白天在太阳照射时,海洋升温较少,海洋表面的温度低于陆地表面。海洋表面的气压高于陆地表面的气压,在气压差的作用下,形成了从海洋向陆地的空气流动,这就是海风。

晚上吹的“陆风”形成原理与此相似。

知识巩固。

 

培养学生自觉查资料的意识,提高物理知识的应用能力。


 

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