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科学探究：物质的比热容（基础）责编：冯保国【学习目标】1.理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性；2.尝试用比热容解释简单的自然现象；3.能根据比热容进行简单的热量计算。【要点梳理】知识点一、探究物质吸热或放热规律1、提出问题:相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同，有什么规律。2、实验器材：相同的烧杯两只，质量相同的水和煤油，温度计两支，搅拌器两只，铁架台两个，钟表，火柴。3、实验过程：（1）取相同质量的水和煤油分别倒入两只烧杯中。组装实验器材。（2）观察并记录加热前两液体的初温t1,预先设定好液体加热的末温度t2。（3）分别给两液体加热，记下加热的开始时刻。加热时，上下反复缓慢地提拉搅拌器。（4）当一种液体温度达到t2时，记录该液体加热的终止时刻，计算该液体加热的时间t。对另一液体作同样的观察、操作和记录。当热源相同时，两液体升高温度相同的情况下，加热时间越长的液体从热源吸热越多。（5）将用过的煤油和水倒在指定的器皿内。整理好实验器材。水为例：水吸热的多少，与水的质量，水的温度升高有关，不同物质，质量相同，温度升高相同吸热是否相同呢?4、进行实验与收集证据液体名称液体质量m/g液体初温t/℃液体末温t/℃加热时间T/min液体吸热情况“多”或“少”5、分析与论证：相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸热是相同；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸热是不同。要点诠释：1.利用控制变量法，取质量相同,初温相同的水和煤油，升高相同的温度,看吸热是否相同。(以加热时间的多少来看吸热的多少)。2.实验数据可能存在较大差异，原因是实验中所使用的酒精灯在相同时间内的热量有差异，因此，实际上研究对象在单位时间内吸收的热量并不完全相等；实验中有热量损失。知识点二、物质的比热容1、定义：物理学规定：比热容的大小等于单位质量的物质温度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。2、单位：J/(㎏·℃）。3、计算公式：21()QcmttQ：吸收的热量m：物体的质量t1：物体的初温度t2：物体末温度要点诠释：1、比热容是物质本身的一种性质。（1）同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收（或放出）热量的多少及温度的改变无关。（2）同一种物质在不同的状态下比热容不同，如冰、水的比热容是不同的。2、水的比热容比较大，是4.2×103J/(㎏·℃）。主要表现：（1）由于水的比热容较大，一定质量的水升高（或降低）一定的温度吸收（或放出）的热量较多，我们用水作为冷却剂和取暖用。（2）由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）较多的热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候。夏天，太阳晒到海面上，海水的温度升高过程中吸收大量的热，所以人们住在海边并不觉得特别热；冬天，气温低了，海水由于温度降低而放出大量的热，使沿海气温降得不是太低，所以住在海边的人又不觉得特别冷。知识点三、热量的计算（高清课堂《比热容、热量的计算》二、热量的计算）1、吸热公式：21()Qcmtt吸式中Q吸表示物体吸收的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体原来的温度，t表示物体后来的温度。（t2-t1）表示温度的升高量。2、放热公式：12()Qcmtt放式中（t1-t2）表示物体温度的降低量。要点诠释：物体吸收或放出热量的多少由物体的比热容、物体的质量和物体的温度升高（或降低）的乘积决定，跟物体的温度高低无关。【典型例题】类型一、比热容1、（2015•阳山县模拟）为了比较水和沙子容热本领的大小，小明做了如下图所示的实验：在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：质量/g升高10℃所需要时间/s升高20℃所需时间/s升高30℃所需时间/s沙子306489124水3096163220（1）在此实验中采用了转换法的思想，用加热时间的长短来表示物质，请再列举一个类似思想的实验：（请仿造上面的句式填）。（2）分析上表中的实验数据可知；质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量（填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量。（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，（填“沙子”或“水“）升高的温度更高，所以白天在海边会吹（填“海风”或“陆风”）。（4）有一次小明在白天进入森林游玩时迷了路，经过思考，他（填“顺风”或“逆风”）走了下去，终于走出了森林。【答案】（1）吸收热量的多少；用小石块排开水的体积多少来表示小石块的体积的多少；（2）大于；（3）沙子；海风；（4）顺风【解析】（1）此实验中采用了转换法的思想，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少；转换法的例子：用小石块排开水的体积多少来表示小石块的体积的多少。（2）由表可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量大于沙子吸收的热量。（3）因为沙子的比热小，如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，沙子升高的温度更高；白天在阳光的照射下，沙子升温快，海滩升温快，气压低，海水升温慢气压高，因此会吹海风。（4）白天在阳光的照射下，森林升温慢气压高，空气由森林向气压低的外边吹，要走出森林要顺风而行。【总结升华】本实验应用了转换法，转化法就是把不易观察、不易测量的量转化为便于观察、便于测量的量进行观察、测量，通过间接测量而研究要测量的量；要注意转换法在实验中的应用。举一反三：【变式】（高清课堂《比热容、热量的计算》例2）用相同的酒精灯和同样的烧杯盛有质量相同的甲、乙两种液体加热，如图反映的是温度随时间变化的图象，从图中可以看出（）A．甲的比热容大B．乙的比热容大C．它们的比热容一样大D．无法判断热量的计算【答案】B2、（2016•新都区一模）下列各种情况下比热容会发生变化的是（）A．一杯水倒去一半B．水凝结成冰C．一块铁加工成铁屑D．15℃的水变成45℃的水【思路点拨】物质的比热容是物质本身的一种特性；根据比热容概念，即可判断。【答案】B【解析】物质的比热容是物质本身的一种特性，与质量、温度、形状无关；水凝结成冰，物质状态发生改变，比热容也因此改变，故选B。【总结升华】本题考查比热容的定义和应用，比热容是中考的一个必考知识点。举一反三：【变式】（2015•潍城区一模）（多选）下列关于比热容的说法中，正确的是（）A．沙的比热容较小，所以沙漠地区昼夜温差较大B．水的比热容较大，可用作汽车发动机的冷却剂C．温度为200℃铁块的比热容比相同质量的100℃铁块的比热容大D．一桶水的比热容比一杯水的比热容大【答案】AB类型二、热量的计算3、小阳家的热水器内装有质量为5kg的水，该热水器中水的温度从20°C升高到40°C。求这些水吸收的热量。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]【思路点拨】知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量。【答案与解析】Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×（40－20）℃=4.2×105J。【总结升华】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm△t的掌握和运用，因条件已给出，难度不大。举一反三：【变式】质量为2kg的水，温度由30℃升高了50℃，吸收多少热量？【答案】4.2×105J【解析】由Q吸=cm(t-t0)可知。物体升高温度t-t0=50℃，而原来的温度30℃在本题中无实际意义。4、给一定质量的水加热，其温度与时间的关系如图a图所示，若其他条件不变，仅将水的质量增加，则温度与时间的关系图线正确的是()A.aB.bC.cD.d【思路点拨】液体沸腾时的温度叫沸点，沸点与气压有关，同种物质气压不变，沸点不变。【答案】C【解析】抓住题目中的关键字词“其他条件不变”，即加热条件不变。那么在相同时间内，物质所吸收的热量相同，所以加水前后，水在相同时刻Q吸相等，根据公式Q=cmΔt，当Q、c一定时，m越大，Δt越小。因此加水后的曲线斜率应小于原来的曲线a，同时应当考虑水沸腾时温度保持在沸点不变，故选择C。【总结升华】本题用数字图线表示物理规律，既考查了同学们的学科渗透的意识，又考查了同学们解决问题的能力。