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教学难点

比热容的物理意义及比热容知识的应用

教学过程

一、复习预习

师：

物体温度升高吸收热量的多少与哪些因素有关呢？

从经验知道，要烧开温度相同的一壶水和半壶水时，一壶水需要吸收的热量多。

若都是一壶水，温度低的那一壶水吸收的热量多。

那么，将相同质量的铜块和铁块加热，使它们升高相同的温度，需要的热量一样多吗？

二、知识讲解

本节课主要知识点解析，中高考考点、易错点分析

考点/易错点1

1.比较不同物质的吸热能力

（1）提出问题：

质量相同的沙子和水，吸收相同的热量，它们升高的温度是否相同，比较它们的吸热能力的差异。

（2）猜想与假设

[学生甲]水升高的温度少，沙子升高的温度多。

[学生乙]水和沙子升高的温度相同。

[学生丙]水比沙子的吸热能力强。

（3）制定计划与设计实验

用水和沙子作为研究对象，装置如图1所示，在两个金属盒内分别装入质量相同的水和沙子，用酒精灯加热，用温度计测量吸收热量后的温度值。

图1

（4）进行实验与收集证据

根据具体情况分成若干小组，

一部分以水为探究对象，另一部分以沙子为探究对象。

（5）分析与论证

问：

沙子温度升高较快，这一现象说明了什么？

要使水和沙子升高相同的温度，相应应该怎样操作？

结论：

相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收热量相同

相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收热量不同

（6）评估与交流

①学生各组实验数据不一致所产生的原因？

②对实验中存在的热损失，有什么改进方法？

考点/易错点2

2.比热容

（1）定义：

单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量，叫做这种物质的比热容，符号为

。

（2）单位：

焦每千克摄氏度符号为J/（kg·

℃）

（3）物理意义：

①比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容；

②它表示质量相等的不同物质，升高相同的温度吸收热量不同；

③它反映了物质吸热或放热的本领。

考点/易错点3

3.比热容的应用

从表中看出水的比热容较大，即升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量较多。

（1）如图2所示，用水冷却

汽车发动机，用热水取暖。

（2）一天当中沿海地区温差变

化较小，内陆地区温差变

化较大。

图2

（3）在农业上，人们往往会在傍晚往田里灌水，保护秧苗。

三、例题精析

【例题1】

【题干】列说法正确的是（）

A、温度高的物体具有的内能多，温度低的物体具有的内能少

B、夏日，在阳光照射下，地面温度高于湖水表面温度是因为沙石的比热比水的比热小

C、塑料吸盘能牢牢地吸附在玻璃上，说明分子间存在着吸引力

D、当物体吸收热量，且不对外做功时，物体内能一定增加

【答案】BD

【解析】A、内能的大小跟质量、温度、状态有关，温度不是决定内能大小的唯一因素，不符合题意；

B、因为水的比热容较大，在同样的日照条件下，吸收相同的热量，水的温度变化小，温度低，所以地面温度高于湖水表面温度，符合题意；

C、挤出吸盘内的空气，是大气压把吸盘紧紧地压在玻璃上，不符合题意；

D、物体吸收热量，内能增加，但温度不一定升高．比如晶体在熔化的过程中吸热内能增加，但温度不变，符合题意。

【例题2】

【题干】关于温度、热量、内能，说法正确的是（　　）

A．相互接触的两个物体，热量总是从内能多的物体传向内能少的物体

B．物体吸收了热量，它的温度一定升高

C．质量相同时，温度升高较多的物体吸收的热量一定多

D．物体内能减小时，不一定是物体放出了热量

【答案】D

【解析】A、相互接触的两个物体，热量总是从高温物体传到低温物体．故A错误．

B、物体吸收热量，温度不一定增加，比如晶体在熔化过程中，虽然从外界吸收了热量，但温度保持不变．故B错误．

C、质量相同时，温度升高较多的物体吸收的热量不一定多，因为由吸热公式：

Q=cm△t可知，物体吸收的热量跟物质的比热容有关．两个因素不能决定物体吸热的多少．故C错误．

D、物体内能减小时，可能是放出了热量，也可能时对外做功．

【例题3】

【题干】株洲沿江风光带有一段人造沙滩，在炙热的夏天赤脚踩在沙滩上感觉烫脚，而站在湘江边的浅水滩处却感到凉爽。

形成这种现象的原因，下面解释正确的是（　　）

A、沙子的密度小，水的密度大

B、沙子的密度大，水的密度小

C、沙子的比热容大，水的比热容小

D、沙子的比热容小，水的比热容大

【解析】从题中可以看出，水的温度变化小，而沙子的温度变化大，这是由于沙子的比热容小，在同样条件下，吸收相同的热量，温度升得高，而水的比热容大，在吸收相同的热量时，温度升得少，所以出现题中的情况，D选项正确。

四、课堂运用

【基础】

1.在炎热的夏天，猛烈阳光照射下的沙滩和海水对比（　　）

A、海水的温度更高

B、沙滩的温度更高

C、沙滩和海水的温度相同

D、不能确定哪个温度更高

【答案】B

【解析】在炎热的夏天，相同质量的水和沙子所吸收的热量是相同的，由于水的比热容大，根据Q=cm△t可知水的温度升高值小；

而沙子的比热容小，沙子温度升高值大，所以沙滩的温度更高．故选B．

2.个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。

根据图线可知（　　）

A、甲液体的比热容大于乙液体的比热容

B、如果升高相同的温度，两种液体吸收的热量相同

C、加热时间相同，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量

D、加热时间相同，甲液体温度升高比乙液体温度升高得多

【答案】A

【解析】由题图可知，两种液体吸收的热量相同时，甲液体升高的温度少，所以甲液体的比热容大，故A正确；

如果升高相同的温度，甲液体吸收的热量比乙要多；

如果加热相同时间，甲升高的温度应比乙少，故B、C、D均不对。

【巩固】

1.用装有84g煤油的煤油炉对4kg13℃的水加热，煤油完全燃烧放出的热量有60%散失，其余被水

吸收。

在1标准大气压下水温能升高到多少摄氏度？

（煤油的热值：

4.6×

107J/kg）

【答案】100℃

【解析】因为在1标准大气压下水的沸点是100℃，当水达到100℃后，继续加热水会沸腾，

温度不变，则水温只能升高到100℃，根据Q=mq计算放出热量，根据Q吸=c水m（t—t0）计算吸收热量，注意水到达沸点后温度就不能再上升了。

2.天然气是当今家庭中使用较普遍的一种能源，现用天然气来加热水。

（1）为使2kg的水温度从20℃加热到100℃，水需要吸收多少热量？

（2）如果加热过程中，天然气放出的热量只有50%被水吸收，则需要完全燃烧多少m3的天然气？

[天然气的热值为8.3×

107J/m3，水的比热容为4.2×

103J/（Kg.℃）]。

【答案】

（1）6.72×

105J

（2）0.0162m3

【解析】：

（1）水吸收的热量：

Q吸=cm△t=4.2×

103J/（Kg·

℃）×

2kg×

（100℃﹣20℃）=6.72×

105J；

（2）∵

，

∴天然气需要放出的热量：

∵Q放=qV，

∴消耗天然气的体积：

【拔高】

1.有一电热水壶的容积是5×

10﹣3m3，装满水时水的质量为多少千克？

若水的初温度是20℃，将这些水加热到80℃，水吸收的热量是多少焦耳？

[ρ水=1.0×

103kg/m3C水=4.2×

103J/（kg.℃）]．

【答案】见解析

【解析】1）已知水壶的容积即为装满水时水的体积V=5×

10﹣3m3，

∴装满水时水的质量：

m=ρV=1×

103kg/m3×

5×

10﹣3m3=5kg；

（2）Q=cm△t=4.2×

103J/（kg.℃）×

5kg×

（80℃﹣20℃）=1.26×

106J；

2.小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：

某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：

（1）水吸收的热量【c水=4.2×

103J／（kg?

℃）】

（3分）

（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少千克煤气（煤气的热值为q=4.2×

107J／kg）（4分）

（1）水吸收的热量是2.1×

107J；

（2）需要消耗1.25kg的煤气．

【解析】

（1）由m=ρV可以求出水的质量，利用Q吸=cm（t-t0）可以求出水吸收的热量；

水的体积：

V=200L=200dm3=0.2m3，

水的质量：

m=ρV=1.0×

0.2m3=200kg；

热水吸收的热量：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×

200kg×

（45℃-20℃）=2.1×

（2）据煤气灶的效率，利用效率公式求出煤气完全燃烧放出的热量，再利用Q=qm就能计算出需要煤气的质量．

（1）

（2）由题知，煤气窒燃烧释放热量：

，有

课程小结

课后作业

1.近几年来我市冬季蔬菜价格逐年攀升，但种植蔬菜的大棚数量却逐年减少，小刚调查发现，煤炭价格上涨是导致蔬菜成本上升的重要原因．为此小刚想，能否利用所学的知识对大棚进行节能改造，评估利用太阳能和电能为大棚提供能源的可行性．查询资料可知，本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能是1.68×

107J，煤的热值为3×

107J/kg．请你帮助他完成下列计算，为小刚的评估提供依据．

（1）如果这些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水从20℃升高到70℃？

（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？

（煤完全燃烧）

（3）请写出一条太阳能的优点或缺点．

（1）m=72kg．

（2）m=0.56kg．（3）太阳能其优点是：

清洁、无污染、取之不尽等．缺点：

受天气影响，不稳定等．

（1）∵η=

∴Q吸=ηQ太阳能=90%×

1.68×

107J=1.512×

107J，

∵Q吸=cm△t，

∴

（2）Q吸=Q太阳能=1.68×

∵Q=mq，

（3）太阳能其优点是：

2.关于比热容，下列说法正确的是（　　）

A．物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关B．物体的比热容跟物体的温度有关

C．物体的质量越大，它的比热容越大D．物体的比热容与温度、质量都没有关系

【答案】D

【解析】比热容是物质本身的一种特性，其大小是由物质决定的，与是否吸热、放热、温度、质量等因素无关．

故选D．

1.探究“比较不同物质的吸热能力”时，同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水，装置如图．下列说法正确的是（　　）

A．实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子吸热能力较强

B．在本实验中，物体吸热多少是由物质的种类决定的

C．实验中，将沙子和水加热到相同温度时，它们吸收的热量相同

D．实验中，加热相同的时间，末温低的物质吸热能力强

【解析】A、实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子的比热容小，吸热能力弱，故A错误．

B、在本实验中，物体吸热多少是由加热时间决定的．故B错误．

C、将沙子和水加热到相同温度时，据Q=cm△t，水吸收的热量多．故C错误．

D、加热相同的时间，吸收的热量相等，据Q=cm△t，末温低的物质比热容大，吸热能力强．故D正确．

2.质量相等的甲、乙、丙三种物质，它们吸收的热量Q吸与温度变化△t的关系图象如图所示，以下说法正确的是（　　）

A．甲的比热容最大B．乙的比热容最大C．丙的比热容最大D．三者的比热容相等

【答案】A

【解析】由图象可知，升高相同的温度，甲吸收的热量最多，其次是乙，吸收热量最小的是丙；

已知质量相等，根据公式Q=cm△t可知，吸收的热量越多，比热容越大，

所以甲的比热容最大，其次是乙，最小的是丙．故选A．

1.0℃的冰熔化成0℃的水，下列分析中正确的是（　　）

A．比热容不变B．比热容增大C．内能不变D．内能减小

【答案】B

【解析】A、B、水的比热是4.2×

103J/（kg•℃），冰的比热是2.1×

103J/（kg•℃）．选项A错误，选项B正确；

C、D、0℃的水和0℃的冰，温度相同，说明分子动能相同，而体积不同，说明分子势能不相等．所以内能不相等．同时，冰熔化成水时要吸热，所以，0℃的冰熔化成0℃的水，温度虽然不变，但内能增加．选项C、D都错误．

2.漳州九龙江水对沿岸气温能起一定的调节作用，这主要是水的（　　）

A．比热容大B．密度大C．比热容小D．密度小

【解析】江水面大、水多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石（陆地）比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；

夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，能有效调节气温．