教學設計

課程基本信息課例編號學科物理年級9年級學期第1學期課題比熱容（第一課時）教科書書名：物理九年級上冊出版社：人教版出版日期：教學目標教學目標：知識目標：了解比熱容的概念，知道比熱容是物質的一種特性。能力目標：通過比熱容實驗，使學生經歷科學探究過程，體會控制變量的方法在實驗中的作用。通過實驗數據的分析，培養學生利用圖像分析問題的能力。情感目標：通過比熱容實驗，讓學生體會科學探究過程的樂趣。教學重點：了解比熱容的概念，知道比熱容是物質的一種特性。教學難點：通過比熱容實驗及對實驗數據的分析，得到比熱容的概念。教學過程時間教學環節主要師生活動2分鐘15分鐘2分鐘2分鐘引入比熱容實驗比熱容的概念課堂小結+布置作業【點PPT】炎炎夏日，在同樣的日照條件下，白天，海灘上的沙子熱得燙腳，海水卻很涼爽。同學們，你知道這是為什么嗎？【點PPT】同樣的日照條件，【點PPT】意味著吸收相同的熱量。【點PPT】沙子熱得燙腳，【點PPT】意味著沙子升高的溫度多。【點PPT】海水卻很涼爽。【點PPT】意味著海水升高的溫度少。【點PPT】通過現象，我們可以嘗試提出這樣一個問題。【點PPT】不同物質，吸收相同的熱量，升高的溫度相同嗎？【點PPT】生活經驗告訴我們，即使是同一種物質，同樣的日照條件，質量不同，升高的溫度也不一樣。也就是說，【點PPT】質量對研究的問題有影響，所以，剛才的問題可以進一步完善為【點PPT】質量相等的不同物質，吸收相同的熱量，升高的溫度相同嗎？【點PPT】根據經驗，我們猜想，質量相等的不同物質，吸收相同的熱量，升高的溫度不同。這個猜想對不對呢？【點PPT】下面，我們就通過實驗來驗證一下，看看質量相等的不同物質，吸收相同的熱量，升高的溫度是否相同？【點PPT】為了實驗方便將沙子換作同樣是液體的食用油。【點PPT】實驗中，我們需要控制哪個物理量不變？【點PPT】沒錯，需要控制食用油和水的質量不變。【點PPT】如何讓食用油和水吸收相同的熱量？【點PPT】可以用完全相同的熱源，加熱相同的時間。【點PPT】因為，全相同的熱源，單位時間放出的熱量相同。食用油和水在單位時間吸收的熱量也相同。由于我們無法對吸收的熱量進行測量，所以，我們用加熱時間的長短表示吸收熱量的多少。這樣我們就可以通過比較加熱時間來比較吸收的熱量。【點PPT】除了記錄加熱時間，實驗中，還需要測量哪個物理量？【點PPT】對，我們還需要測量食用油和水升高的溫度。可是，升高的溫度不能直接測量，所以，我們實際測量的是食用油和水的初溫和末溫，用末溫減去初溫可以計算出升高的溫度。【點PPT】為了使實驗結論更具普遍性，我們需要測量多組數據。【點PPT】因此，結合之前的分析，實驗過程可以簡述為：用完全相同的電加熱器，分別加熱質量相等的食用油和水，每隔相同時間，測量并記錄它們的溫度。【點PPT】設計實驗表格【點PPT】表格內應該有加熱時間，單位是分鐘，食用油和水的溫度，單位是攝氏度。物理學中，【點PPT】希臘字母Δ表示變化，【點PPT】小寫字母t表示溫度，【點PPT】Δt表示水升高的溫度。【點PPT】用末溫減去初溫，可以計算出食用和水升高的溫度。Δt=t末-t初【點PPT】使用電子天平，將空容器放在天平上，然后將示數歸零，向容器內倒入適量液體，此時，天平的示數等于液體的質量，這樣我們就可以利用電子天平測量油和水的質量了。【點PPT】實驗中，需要的儀器有：食用油、水、容器、電子天平、數字溫度計、兩個完全相同的電加熱器、電子計時器、電源。【點PPT】下面我們進行實驗，并記錄相關數據。【點PPT】用電子天平稱取質量相等的食用油和水，組裝器材，接通電源，并開始計時，每隔1分鐘，觀察一次溫度變化，并將測量的溫度記錄到表格中。【點PPT】實驗測量的數據如表中所示：仔細觀察數據，我們發現：【點PPT】0-6分鐘，食用油和水的加熱時間均為6分鐘，【點PPT】食用油的溫度從30攝氏度，升高到42攝氏度【點PPT】溫度升高了12攝氏度【點PPT】水的溫度從30攝氏度，升高到36.8攝氏度【點PPT】水溫升高了6.8攝氏度【點PPT】說明：質量相等的食用油和水，加熱相同的時間，即吸收相同的熱量，水升高的溫度少。【點PPT】進一步分析數據，我們還可以發現：【點PPT】食用油的溫度從30攝氏度，升高到35攝氏度【點PPT】溫度升高了5攝氏度，加熱時間為3分鐘【點PPT】而水的溫從30攝氏度，升高到35攝氏度【點PPT】溫度同樣升高了5攝氏度，加熱時間卻為5分鐘。【點PPT】說明，質量相等的食用油和水，升高相同的溫度，水加熱的時間長，也就是說，水吸收的熱量多。【點PPT】實驗結論，驗證了我們的猜想：【點PPT】質量相等的食用油和水，【點PPT】加熱相同的時間，【點PPT】【點PPT】即，吸收相同的熱量，【點PPT】水升高的溫度少。【點PPT】通過進一步的分析，我們還有了更多發現：質量相等的食用油和水，【點PPT】升高相同的溫度，【點PPT】水加熱的時間長。【點PPT】【點PPT】即，水吸收的熱量多。【點PPT】以上結論說明：食用油和水的吸熱能力是不同的。科學家做了大量實驗，發現：【點PPT】不同物質的吸熱能力不同。【點PPT】通過生活經驗，我們還知道，燒開一壺水比燒開半壺水，需要吸收的熱量更多；【點PPT】燒開一壺水比燒熱同一壺水，需要吸收的熱量更多【點PPT】說明，水吸收的熱量與質量和升高的溫度有關。【點PPT】那么，水吸收的熱量，與質量，和升高的溫度有什么樣的關系？下面我們就通過實驗來探究一下。【點PPT】首先，我們通過實驗來探究，水吸收的熱量，與升高的溫度的關系【點PPT】實驗中，保持水的質量不變。【點PPT】改變水升高的溫度。【點PPT】測量并記錄加熱的時間。【點PPT】設計實驗表格表格中有實驗記錄開始時的初溫，實驗記錄結束時的末溫，用末溫減去初溫計算出升高的溫度，三者的單位都是攝氏度。表格中還有加熱時間，單位是秒。【點PPT】實驗儀器有：電子天平、電子計時器、數字溫度計、容器、電加熱器、電源。【點PPT】下面我們進行實驗，并記錄相關數據。【點PPT】稱取一定質量的水，組裝器材，接通電源，并開始計時，當水的溫度達到40攝氏度時，開始記錄，溫度，每升高1攝氏度的時間。【點PPT】實驗數據如表中所示，為了便于研究，我們，利用圖像，表示，水吸收的熱量，跟升高的，溫度的關系【點PPT】以水升高的溫度為橫坐標【點PPT】加熱時間為縱坐標，建立坐標系【點PPT】將實驗數據描點，【點PPT】連線。【點PPT】發現，圖像是一條過原點的直線。【點PPT】說明：在水的質量一定時，水吸收的熱量與升高溫度成正比【點PPT】下面我們用同樣的實驗儀器，繼續探究水吸收的熱量與質量的關系【點PPT】改變水的質量，【點PPT】每次都使水的溫度升高2攝氏度，【點PPT】測量并記錄加熱時間。【點PPT】設計實驗表格，表格中有水的質量，單位是克，加熱時間，單位是秒。【點PPT】實驗測量的數據如表中所示【點PPT】以水的質量為橫坐標，加熱時間為縱坐標，建立坐標系【點PPT】將實驗數據描點，連線。【點PPT】發現，圖像也是一條過原點的直線。【點PPT】說明：在升高的溫度一定時，水吸收的熱量與質量也成正比【點PPT】通過剛才的實驗分析我們知道，【點PPT】水吸收的熱量【點PPT】與質量成正比【點PPT】還與升高的溫度成正比【點PPT】也就是說，水吸收的熱量與兩個變量有關，【點PPT】那么，能不能將兩個變量簡化為一個變量呢？【點PPT】比如簡化為質量與升高的溫度乘積？【點PPT】如果可以，那么水吸收的熱量與質量和升高的溫度乘積成正比嗎？【點PPT】下面，我們通過實驗來探究，水吸收的熱量，與質量和升高的溫度乘積的關系。【點PPT】實驗測量的數據如下表所示，【點PPT】選取任意質量的水，87.8克，【點PPT】使其升高任意溫度，從19.1攝氏度升高到20.1攝氏度，升高的溫度為1攝氏度，【點PPT】此時，水的質量與升高的溫度乘積為87.8克攝氏度。【點PPT】測量并記錄此時的加熱時間為64秒。【點PPT】改變水的質量和升高的溫度，重復實驗。實驗數據如表中所示。【點PPT】以質量和升高的溫度乘積為橫坐標，加熱時間為縱坐標建立坐標系【點PPT】將實驗數據描點，連線。【點PPT】發現，圖像是一條過原點的直線。【點PPT】說明：水吸收的熱量與質量和升高的溫度乘積成正比【點PPT】那么，換作其他物質，這個關系是否也成立呢？【點PPT】將水換做食用油，用同樣的實驗儀器，探究食用油吸收的熱量與質量和升高的溫度乘積的關系。【點PPT】用同樣的方法，作出圖像，【點PPT】結果發現，圖像仍然是一條過原點的直線【點PPT】說明，食用油吸收的熱量與質量和升高的溫度乘積也成正比。科學家做了大量實驗，發現換做其他物質，這個正比關系也是成立的。【點PPT】將食用油和水的數據放在同一坐標系中畫圖，【點PPT】對比發現，食用油和水兩種不同物質，吸收的熱量，都與質量和升高的溫度乘積都成正比；但比值不同。【點PPT】看到這個圖同學們是不是有種似曾相識的感覺？【點PPT】沒錯，在學習密度時，我們也得到過類似的圖像。我們比較了鐵和鋁的質量與體積的比值【點PPT】結果發現，同種物質的質量與體積成正比；【點PPT】物質不同，它們的質量與體積的比值也不同。【點PPT】這反映了不同物質的不同性質，于是定義了——密度【點PPT】與密度類似，物體吸收的熱量，與質量和升高溫度的乘積也成正比，而且不同物質，比值不同。【點PPT】這同樣反映了物質的性質，因此，在物理學中，將這個比值定義為比熱容。【點PPT】用比熱容來反映物質的自身性質。比熱容大，說明物體溫度變化時，吸收熱量的能力強。比熱容小，說明物體溫度變化時，吸收熱量的能力弱。【點PPT】比熱容的定義是，一定質量的某種物質，在溫度升高時，吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質的比熱容，用小寫字母c表示。【點PPT】實驗證明：單位質量的某種物質，溫度降低1℃所放出的熱量，與它溫度升高1℃所吸收的熱量相等，數值上也等于它的比熱容。因此，比熱容既可以反映物質的吸熱能力，也可以反映物質的放熱能力。【點PPT】比熱容的表達式：c=Q/mΔt，熱量的單位為焦耳，質量的單位是千克，溫度變化的單位是攝氏度。所以比熱容的單位是焦耳除以千克攝氏度。【點PPT】讀作焦每千克攝氏度。【點PPT】現在，我們一起回顧一下，這節課的主要內容【點PPT】通過實驗，我們發現食用油和水吸收的熱量，均