12.3 物质的比热容（课件）2025-2026学年九年级物理上册沪粤版（2024）

12.3 物质的比热容一、比热容的概念：物质吸热能力的差异在生活中，我们会发现这样的现象：夏天在太阳的照射下，沙滩很快就变得烫脚，而海水却比较凉爽；冬天在暖气旁边，金属制品比木制品更容易变热。这些现象表明，不同物质在吸收或放出相同热量时，温度变化的情况不同，即不同物质的吸热或放热能力存在差异。为了描述这种差异，物理学中引入了 “比热容” 的概念。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，用符号\( c \)表示。比热容是物质的一种固有属性，它反映了物质吸热或放热能力的强弱。不同物质的比热容一般不同，例如水的比热容较大，而砂石、金属等的比热容较小；同种物质在不同状态下的比热容也不同，例如水和冰的比热容不同，水的比热容为\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)，而冰的比热容为\( 2.1 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)。二、比热容的单位与物理意义（一）比热容的单位在国际单位制中，比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号为\( \text{J/(kg·℃)} \)。这个单位的含义是：1 千克的某种物质温度升高（或降低）1 摄氏度时所吸收（或放出）的热量为 1 焦耳。（二）比热容的物理意义以水的比热容为例，水的比热容是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)，它表示 1 kg 的水温度升高 1℃所吸收的热量是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J} \)，或者 1 kg 的水温度降低 1℃所放出的热量是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J} \)。不同物质的比热容数值不同，这意味着它们的吸热或放热能力不同。比热容大的物质，在吸收或放出相同热量时，温度变化较小；比热容小的物质，在吸收或放出相同热量时，温度变化较大。例如，砂石的比热容约为\( 0.92 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)，远小于水的比热容，因此在同样的阳光照射下，沙滩升温比海水快得多。三、实验探究：比较不同物质的吸热能力（一）实验目的探究不同物质在质量相同、吸收相同热量的情况下，温度变化是否相同，从而比较它们的吸热能力。（二）实验器材相同规格的酒精灯（或电加热器）、两个相同的烧杯、天平、温度计、搅拌器、水、食用油（或砂石）。（三）实验步骤用天平称取质量相等的水和食用油，分别倒入两个相同的烧杯中。用温度计分别测量水和食用油的初温\( t_{0æ°´} \)和\( t_{0æ²¹} \)，并记录数据。将两个烧杯放在相同规格的酒精灯上同时加热（或用相同的电加热器同时加热），保证在相同时间内水和食用油吸收的热量相同。加热一段时间后，同时停止加热，用温度计分别测量水和食用油的末温\( t_{æ°´} \)和\( t_{æ²¹} \)，并记录数据。计算水和食用油升高的温度\( \Delta t_{æ°´} = t_{æ°´} - t_{0æ°´} \)和\( \Delta t_{æ²¹} = t_{æ²¹} - t_{0æ²¹} \)，比较两者温度变化的大小。（四）实验现象与分析实验现象：在相同时间内吸收相同热量的情况下，食用油的温度升高得比水快，即\( \Delta t_{æ²¹} > \Delta t_{æ°´} \)。实验分析：由于水和食用油的质量相同、吸收的热量相同，而水升高的温度较小，说明水的吸热能力比食用油强。这一现象与比热容的定义相符，水的比热容大于食用油的比热容，因此在吸收相同热量时，水的温度变化较小。（五）实验结论不同物质的吸热能力不同，比热容大的物质吸热能力强，在吸收相同热量时温度变化较小；比热容小的物质吸热能力弱，在吸收相同热量时温度变化较大。四、比热容与热量计算的关系比热容是计算物体吸收或放出热量的重要依据，结合物体的质量和温度变化量，可以利用以下公式计算热量：物体温度升高时吸收的热量：\( Q_{\text{吸}} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)物体温度降低时放出的热量：\( Q_{\text{放}} = c \cdot m \cdot (t_0 - t) \)其中，\( Q_{\text{吸}} \)表示吸收的热量，\( Q_{\text{放}} \)表示放出的热量，\( c \)表示物质的比热容，\( m \)表示物体的质量，\( t_0 \)表示初温，\( t \)表示末温，\( (t - t_0) \)表示温度升高量，\( (t_0 - t) \)表示温度降低量。从公式可以看出，当物质的比热容\( c \)和质量\( m \)一定时，物体吸收或放出的热量与温度变化量成正比；当吸收或放出的热量\( Q \)和质量\( m \)一定时，温度变化量与比热容成反比，这进一步说明了比热容大的物质温度变化小的特性。五、比热容的应用：生活中的 “调节器”水的比热容较大，这一特性在生活和生产中有广泛的应用，它就像一个天然的 “调节器”，对环境和生命活动产生着重要影响。（一）调节气候海洋和湖泊中的水由于比热容较大，在吸收相同的太阳辐射热量时，温度升高得少；在放出相同热量时，温度降低得也少。因此，沿海地区的气温变化比内陆地区小，夏季沿海地区比内陆地区凉爽，冬季沿海地区比内陆地区温暖，昼夜温差较小。例如，我国的青岛、大连等沿海城市，气候较为温和，而西北内陆的乌鲁木齐等城市，昼夜温差较大，这就是水的比热容特性所致。（二）用作冷却剂在汽车发动机、发电厂的发电机等机器设备工作时，会产生大量的热量，如果不及时散热，会导致设备损坏。由于水的比热容较大，升高相同的温度时可以吸收更多的热量，因此水常被用作冷却剂。汽车发动机用水来冷却，通过水循环将发动机产生的热量带走，保证发动机在适宜的温度下工作。（三）取暖保温在冬季，人们常用热水袋取暖，热水袋中装入热水，由于水的比热容较大，在温度降低过程中会放出较多的热量，而且降温较慢，能够长时间保持温暖。在农业生产中，为了防止农作物在夜间受冻，农民有时会在傍晚向田间灌水，利用水在夜间降温时放出热量，提高田间的温度，保护农作物免受冻害。（四）工业生产中的应用在工业生产中，比热容也是一个重要的参数。例如，在冶金工业中，需要根据不同金属的比热容来设计加热和冷却工艺，以保证金属的质量；在化工生产中，比热容影响着反应过程中的热量传递和温度控制。六、常见物质的比热容以下是一些常见物质的比热容（单位：\( \text{J/(kg·℃)} \)）：水：\( 4.2 \times 10^3 \)冰：\( 2.1 \times 10^3 \)酒精：\( 2.4 \times 10^3 \)煤油：\( 2.1 \times 10^3 \)砂石：\( 0.92 \times 10^3 \)铁：\( 0.46 \times 10^3 \)铜：\( 0.39 \times 10^3 \)铝：\( 0.88 \times 10^3 \)从以上数据可以看出，水的比热容在常见物质中是比较大的，这也是水在自然界和生活中能够发挥重要调节作用的原因。七、课堂例题：比热容的计算与应用例题 1：水的吸热计算质量为 5 kg 的水，温度从 20℃升高到 70℃，需要吸收多少热量？（水的比热容\( c = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)）分析：已知水的质量\( m = 5\ \text{kg} \)，初温\( t_0 = 20℃ \)，末温\( t = 70℃ \)，比热容\( c = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)，根据吸热公式\( Q_{\text{吸}} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)可计算吸收的热量。解：温度升高量：\(t - t_0 = 70℃ - 20℃ = 50℃\)吸收的热量：\(Q_{\text{吸}} = c \cdot m \cdot (t - t_0) = 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \times 5\ \text{kg} \times 50℃ = 1.05 \times 10^6\ \text{J}\)答案：需要吸收\( 1.05 \times 10^6\ \text{J} \)的热量。例题 2：比热容的特性应用分析为什么在同样的阳光照射下，海边的沙子比海水烫？分析：海水的比热容远大于沙子的比热容，在相同时间内，沙子和海水吸收的热量相同。根据热量公式\( Q = c \cdot m \cdot \Delta t \)，在\( Q \)和\( m \)大致相同的情况下，比热容\( c \)越小，温度变化量\( \Delta t \)越大。因此，沙子的温度升高得比海水快，所以海边的沙子比海水烫。八、课堂小结比热容的定义：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，用\( c \)表示。比热容的单位：焦每千克摄氏度（\( \text{J/(kg·℃)} \)）。比热容的特性：是物质的一种特性，不同物质的比热容一般不同，同种物质不同状态下比热容也不同；水的比热容较大，为\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)。吸热能力与比热容的关系：比热容大的物质吸热能力强，吸收相同热量时温度变化小；比热容小的物质吸热能力弱，吸收相同热量时温度变化大。比热容的应用：调节气候、用作冷却剂、取暖保温等，水的比热容特性在其中发挥重要作用。热量计算公式：\( Q_{\text{吸}} = c \cdot m \cdot (t - t_0) \)，\( Q_{\text{放}} = c \cdot m \cdot (t_0 - t) \)。九、课堂练习单位质量的某种物质，温度升高______所吸收的热量，叫做这种物质的比热容，比热容的单位是______。水的比热容是\( 4.2 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)，它的物理意义是______。质量相同的水和煤油，吸收相同的热量后，的温度升高得快，这是因为。质量为 2 kg 的铝块，温度从 30℃升高到 130℃，需要吸收多少热量？（铝的比热容\( c = 0.88 \times 10^3\ \text{J/(kg·℃)} \)）十、课后作业完成课本上的相关练习题，巩固比热容的概念和热量计算方法。为什么我国西北地区昼夜温差较大，而沿海地区昼夜温差较小？请用比热容的知识解释。设计一个实验，测量一块不规则固体的比热容，写出实验方案、所需器材、实验步骤和计算过程。查阅资料，了解比热容在日常生活和工业生产中的其他应用，写一篇简短的报告。2024沪粤版物理九年级上册12.3 物质的比热容第十二章 内能与热机授课教师： . 班 级： . 时 间： . 1.能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同。2.了解比热容的概念；知道比热容是物质的一种特性。3.能够利用比热容知识来解释生活中的一些现象。4.会进行简单的吸热（放热）计算。沙漠从5℃－38℃为什么同一纬度的海滨城市和沙漠地区的气温变化会如此大?海滨从24℃－28℃中 午夜晚，沙子变凉了而海水却很温暖傍 晚白天，沙子很烫而海水很凉为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？我们已经知道，水在质量相等、温度变化相同时，吸收或放出的热量相等。那么，不同物质 ( 如水和砂石 ) ，在质量相等、温度变化相同时，它们吸收或放出的热量也相等吗？观察与思考我猜想物体在温度升高时吸收的热量，跟物体的质量有关，和升高的温度有关 。还可能与什么有关？ 我猜到可能与物质的种类有关。1.如何使水和砂石温度升高？2.研究不同物质吸收热量的能力，所要控制的因素：质量相同升高的温度相同加热的热源要相同实验与探究方案一：取等质量的水和砂石，加热相同的时间（吸收相等的热量）后，比较温度的变化。 方案二：取等质量的水和砂石，使其升高相同的温度，比较加热的时间（吸收热量的多少)。 我们就选你3.你打算用哪种方法验证猜想？研究对象：砂石、水设计实验实验方案：用两盏相同的酒精灯分别给盛在两个规格相同的烧杯里的质量相等的水和砂石加热，用温度计测量水和砂石的温度变化。数据记录表：保持水和砂石的质量相同，加热相同的时间（吸收的热量相同），比较升高的温度。进行实验吸收相同热量时，谁升温更快？如果要水和砂石升高相同的温度谁需要的时间更长？水砂石分析论证质量相等的砂石和水升高相同温度时，水比砂石需要的时间_____（选填“长”或“短”），升高相同温度时水比砂石吸收的热量____（选填“多”或“少”）。这说明：质量相等的不同物质，在升高相同温度时，吸收的热量_______（选填“相同”或“不同”）。长多不同归纳与小结定义：符号：单位：c焦耳每千克摄氏度，J/(kg·℃)比热容是物质的一种属性，数值上等于1kg的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。在物理学中，用比热容表示物质的吸热、放热性能，比热容的大小在数值上等于1kg的某种物质，温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量。水的比热容是：4.2× 103J／（kg·℃） 4.2×103焦耳每千克摄氏度1kg水每升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103J。读作:物理意义：一些常见物质的比热容表中数据可以看出，水的比热容是砂石比热容的4倍多。显然，对于质量相等的水和砂石来说，在吸收相等热量的情况下,水的温度上升得少，而砂石的温度上升得多。物质的比热容跟密度相似,也是物质的特性之一。对某种确定的物质来讲,比热容是一个确定的数值,跟物体质量的大小,温度改变的多少，物体的形状、体积、位置等无关，它仅与物质的种类和状态有关。因此，可以用比热容来鉴别物质的种类。总结：中午，我们在水边玩耍的时候，脚踩在沙子上有什么感觉？踩在水中有什么感觉？为什么有不同的感觉？观察与思考砂石和海水受太阳照射时间相同的条件下，砂石的比热容小，温度变化大；海水的比热容大，温度变化小。故感觉砂石烫，海水不那么烫。如图，人们选择用水给发动机冷却，用水取暖，这是为什么？ 水的比较容大，等质量的水和其他物质相比，吸收同样的热量，水的温度升得慢，制冷效果好；降低同样的温度，水放出的热量比较多，取暖效果较好。观察与思考如图，水稻是喜温作物，在每年三、四月份育秧时，为了防止霜冻，傍晚常常在秧田里灌一些水过夜，第二天太阳升起后，再把秧田里的水放掉，你能解释原因吗？观察与思考三、四月份昼夜温差大，夜晚气温降低，在稻田里灌些水，由Q=cmΔt可知，在夜晚时，水和泥土相比，水的比热容较大，在相同的条件下放出相同的热量，水的温度下降较少，从而使秧苗的温度不至于太低而被冻坏；白天，将水放掉，因为泥土的比热容较小，吸收相同的热量温度升高得较多，有利于秧苗生长。（1）由于水的比热容较大，一定质量的水升高（或降低）一定温度，吸收（或放出）的热量很多，有利于作冷却剂或用来取暖。（2）由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节气温。归纳与小结知道了物质的比热容c，又知道这种物质的质量m，以及升高的温度(t2-t1)。根据比热容的公式:可计算出物体温度升高时吸收的热量:Q吸=cm(t2-t1)。同理，物体的温度由t1降低至t2时放出的热量可以写成Q放=cm(t1-t2)。例题： 质量为2kg的砂石，温度从10℃升高到20℃，吸收了多少热量?解：查得砂石的比热容:c砂=0.92 ×103J/( kg·℃)。升高的温度t2-t1=20℃-10℃=10℃，砂石的质量m=2kg，由热量计算公式得Q吸=c砂m (t2-t1)=0.92×10³J/ (kg·℃ ) ×2kg ×(20 ℃-10℃)= 1.84×104J。答:砂石吸收的热量为1.84×104J。 探究物质的吸、放热性能1. [2024·滁州月考改编]如图是“探究不同物质吸热能力”的实验装置。 (1)实验时应将 ⁠和初温相等的煤油和水分别装入两个相同的烧杯中，然后用两个相同的酒精灯加热，每隔2 min记录一次温度，实验记录如表所示。质量　(2)选用相同的酒精灯加热的目的是保证相同时间内水和煤油 ⁠相同。(3)由表中数据可知，煤油和水吸收相等热量，升高温度较大的是 ；从开始加热到28 ℃时，煤油和水吸收热量：Q煤油 (填“＞”“＜”或“＝”)Q水，说明 ⁠的吸热能力更强。吸热　煤油　＜　水　 认识比热容2. 【原创题】为了反映物质的吸放热本领大小，物理学中引入比热容的概念，已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，它表示的物理意义是1 kg水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是 J。人们常说“水是生命之源”，一杯水喝掉一半后，剩余水的比热容 (填“变大”“变小”或“不变”)；水凝固成冰后，它的比热容 (填“不变”或“改变”)。4.2×103　不变　改变　3. [2023·常德中考改编]下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是(　D　)【答案】D 比热容知识的应用4. [2023·济宁模拟]济南泉水来源于南部山区，如图所示，大气降水渗入地下后，至城区遇到岩体阻挡，喷涌而出。“清泉石上流”，吸引着众多市民前来亲水纳凉。阳光下石板路热得烫脚，而踩在旁边的水洼里却感觉很凉爽，这主要是因为水和石板具有不同的 ⁠。比热容　5. [2024·宣城月考]如图所示是翻炒栗子的场景，为了让栗子快速、均匀加热，常常将砂石与栗子混合在一起翻炒，这利用了砂石(　A　)A6. 下列实例中，没有应用“水的比热容大”这一特性的是(　C　)C7. 小王家购买了一台电暖器，在阅读说明书时发现该电暖器里的导热介质是油，而不是水，这是因为油的比热容比水 ，加热时升温比较 ⁠，从而达到迅速取暖的目的。小　快　8. [2023·重庆模拟]小点将质量和初温均相同的铝、铜、铁三个小勺浸没在沸水中煮较长的一段时间后，三个勺的末温 。从沸水中吸热最多的是 ⁠勺，吸热最少的是 勺。(已知c铝＞c铁＞c铜)相同　铝　铜　9. [2024年1月合肥期末]如图是同一纬度某一沿海城市和某一内陆城市的年气温变化曲线，请判断内陆城市一年气温变化所对应的曲线是 (填“A”或“B”)。B　10. [2023·宜昌中考改编]在学生实验课上，为了比较水和某种液体的吸热能力，小亮在两个相同的烧杯中分别装入质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电加热器对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，并画出了温度随时间变化的图像(如图)，由图像可知(　D　)D11. [2024年1月合肥庐江期末](1)如图1甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置，小华选用沙子和水进行实验，用两个相同的容器(图中用虚线框表示)分别装入质量相等的沙子和水，用相同的装置加热。从实验效果考虑，本实验选择 (填“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放两种物质的容器较好，两种物质吸收热量的多少可通过 (填“物质升高的温度”或“加热时间”)比较。易拉罐　加热时间　(2)小明认为也可以选用质量相等的A、B两种液体按图1乙所示的装置进行探究，该探究方案的优点是 ⁠ ⁠ ⁠。控制相同时间内A、B两种液体吸收的热量相同(合理即可)　(3)小明实验中作出如图2所示的图像，分析图像可知，A、B两种液体升高相同温度时，吸收热量之比为 ⁠。9∶4　12. 【跨学科·地理】在沿海地区炎热的天气里，由于陆地与海水的 ⁠不同，易形成海陆风；白天，陆地比大海升温 (填“快”或“慢”)，地面与海面上空的空气形成对流，形成海风，如图 (填“甲”或“乙”)所示。比热容　快　乙　 12.3 物质的比热容一、探究物质的吸、放热性能 质量相等的不同物质，在升高相同的温度时，吸收的热量是不相等的二、比热容1.定义2.单位：焦每千克摄氏度，符号是 J/(kg·℃)3.比热容是物质的一种属性，用字母 c 表示4.比热容的应用三、热量的计算谢谢观看！