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科学探究：物质的比热容》
第一课时 （沪科版初中物理九年级） 【课程标准】 课标要求：通过实验，了解比热容。尝试用比热容说明简单的自然现象。 【内容与学情分析】 标准的第一点要求“通过实验，了解比热容”，属于“了解”水平。比热容是物质的一种热学属性，与学生的生活密切相关，标准要求对其有所“了解”是十分必要的。但明确要求让学生通过实验，观察物理现象的过程中发现这一属性。标准的第二点要求“尝试用比热容说明简单的自然现象”，“尝试”属于体验性目标行为动词，“说明”属于“了解”水平。主要是强调物理知识的应用及其与生活和社会的联系，属于技能方面的要求。同时应注意发展学生在解决问题或作决定时，能尝试运用科学原理和科学方法思考问题。 教材中的主要内容包括探究物质比热容的过程、比热容概念的建立、比热容的知识应用、热量的计算。比热容概念是通过科学探究方式建立的，因此在教学过程必须要让学生经历设计实验、制定探究计划、分析与论证等知识生成的过程。 学生的知识储备：热量的概念、热传递的知识等。学生的生活经验：物体吸收热量的多少可能与物质种类、质量、加热时间等因素有关。学生的学习优势：已初步掌握科学探究的基本方法和要素。学生的学习障碍：本节课探究过程中变量较多，例如质量、温度及温度变化量、加热时间、吸收热量、物质的比热，对抽象思维能力偏弱的学生来说是比较大的困难。 【学习目标】 1．了解比热容，知道比热容是物质的一种特性，会查比热容表。 2．尝试用比热容说明简单的自然现象。 3．经历设计探究不同物质的吸热能力的实验与制定计划的过程，经历从物理现象和实验中建立比热容概念的过程。 4．通过了解“热岛效应”，有关心人类赖以生存的自然环境的意识。 【重点】 1．了解比热容，尝试用比热容说明简单的自然现象。 2．经历设计探究不同物质的吸热能力的实验与制定计划的过程，经历从物理现象和实验中建立比热容概念的过程。 【难点】 设计探究不同物质的吸热能力的实验，制定实验计划，分析与论证实验结论。 【评价设计】 1．通过随堂评价2、3和课本p31作业第1题检测目标1的达成 2．通过随堂评价4、5、6和课本p31作业第3题检测目标2的达成 3．通过随堂评价1和课本p31作业第4题检测目标3的达成 4．通过课本p31实践活动检测目标4的达成 【教学器材】 分组实验材料：（烧杯、酒精灯、铁架台、酒精、火柴、石棉网、圆纸板）计时器、抹布、试管2根、加热器、沙子、温度计2根、水、 演示实验材料：小试管、烧杯、水、沙子、远红外加热器、温度传感器、升降台等； 【教学方法和手段】 问题驱动法、演示实验与分组实验、课件展示 【教学过程】 课前准备：学生撰写小论文，描述自己印象中最热一天的感受。 一、提出问题 思考：你所记得最热的日子是哪一天？在哪里度过，看到了什么，感受到什么？（到海边消暑纳凉，马路上煎鸡蛋等），请两个学生描述自己的感受。 教师：要解释上述现象就要学习本节课—比热容。 炎热的夏天，我们赤脚从沙滩走向海水时，会有什么感受？ （生:感觉沙子烫脚而海水比较清凉）。 相同的日照条件下，海水和沙子的温度不同，是否是水和沙子的吸热能力不一样？下面我们就通过实验来比较它们的吸热能力。 二、探究物质吸热性能 如何比较沙子和水的吸热能力呢？学生讨论， 1．在实验前我们先帮小明解决个问题。 以家里烧开水为例，讨论： ①在加热条件不变的情况下：水烧开的时间与水的质量有什么关系? ②在加热条件不变的情况下：一定质量的水，加热时升高的温度与加热时间的长短有什么关系? 结论：水的质量越大，温度升高的越多，吸收的热量越多。 2．探究水和沙子的吸热性能 (1)制定计划与设计实验 （评价1）让学生分小组讨论设计怎样的实验方案：除了水和沙子你还需要什么器材？怎么比更公平、更科学呢？需要设置什么条件吗？要测那些物理量? (2)交流设计的实验方案 学生交流自己设计的实验方案：取质量相等的水和沙子装入试管中，用相同的加热器加热(相同的加热器在相同的时间内供热相等)。使用温度计观察沙子或水升高的温度，用秒表测量加热时间。 实验数据可用下面所示的表格记录。
(3)进行实验与收集数据 可以按照自己设计的实验，也可以按照老师介绍的实验方案分小组进行实验。实验过程鼓励同学发扬团队精神，分工协作，认真测量和记录实验数据。 (4)分析论证 各实验小组根据测量的数据进行分析，比较看相同质量的两种物体，当它们升高相同的温度时，加热时间的长短是否相同，进而判断它们吸收的热量是否相同。 实验结论：质量相同的不同物体的升高相同的温度，吸收的热量是不同的。 (5)各实验小组交流实验方法和实验结论。如出现个别小组所得出的结论与其他实验小组不同，则共同分析实验操作或实验数据分析过程中可能出现的问题。 三、建立概念 从实验探究我们看到：物体在温度升高时吸收的热量的多少跟物体的质量和升高的温度有关，还跟组成物体的物质种类有关。物质的吸热性能也是物质的特性。 科学家采用更精确的实验进行测量，发现1kg的水升高1℃吸收4200J的热量，1kg砂石升高1℃吸收920J的热量，我们可以用4.2x103J/(kg·℃)或0.92 x103J/(kg·℃)可以表示这个意义。 同种物质升高1℃吸收的热量和降低1℃释放的热量都相同。物理学中为了比较不同物质在吸、放热性能上的差异，引入了比热容这个物理量。因为在相同条件下比较，即质量相同[取单位质量(1kg)]，温度升高(或降低)相同(取升高1℃)条件下比较起来最为方便。所以把单位质量的某种物质，温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容。明确比热容的单位及符号。 象密度一样，每种物质都有自己的比热容，为了应用上的方便，科学家用实验的方法测定了一些物质的比热容，并将其列成表。 （评价2）引导学生阅读比热容表，查铝的比热容，并说明数据所表明的物理意义。比较表格中的数据，看看有什么发现?从中总结出你认为具有规律性的看法。 ①在比热表中物质的比热容与物质的种类有关，不同物质的比热容一般是不同的(个别例外，如煤油和冰) ②大部分固体比热容小于液体的比热容； ③物质的比热容不仅与物质的种类有关，同时还与物质的状态有关，如水的比热容与冰的比热容就不相等； ④水的比热容最大。 （评价3）读出水、砂石的比热容.说出表示的含义;对比水、砂石的比热容，分析：相同质量的水和砂石吸收相同的热量，谁的温度变化大？ 四、比热容的现象解释及水的比热容大的应用 1．水的比热容大与气温的关系 由于海水的比热容大，沙石比热容小，海水与沙石比较，吸收或放出同样的热量．升高或降低的温度较小，白天在受太阳照射条件相同时，海水的温度变化要小些．沿海地区比内陆地区升温慢，夜晚放热，沿海地区温度降低也少。所以一天之中，沿海地区温度变化小．内陆地区温度变化大。同样道理，在一年之中，夏季内陆比沿海炎热．冬季内陆比沿海寒冷。 2．水的比热容大对气候的影响 （1）海陆风的形成：动画演示 （2）下面我们来看被称为全球“水电奥运”竞技场三峡工程。关于三峡工程对环境的影响，专家提出五点建议。第一点就是对气温的调节，冬季气温平均升高1.3摄氏度，夏季气温平均降低1.2摄氏度，你能利用现在所学的知识解释一下原因吗？（评价4） 水的比热容大，相同情况下温度变化小，即在相同情况下升温降温小，从而可以调节气候。关于比热容，生活中还有别的应用吗？（评价5） 3．科技发展中比热的应用举例 （评价6）请举例说明科技发展中比热的应用？ 五、总结 今天通过实验，建立了比热容的概念，也了解了它在生活和生产中的应用，但是科学是一把双刃剑，造福人类的同时也破坏了环境。出示某地区7月份气象图，周围郊区地表温度仅仅二十多度，但城市中心地表温度高达40度，城市中心就好像一个热的小岛一样，这就是越来越被人熟悉的热岛效应。在济南有没有这种现象呢，请搜集材料证明。 【作业】 课本p31作业第1-4题；实践活动。 |
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