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1、沪科版初中物理九年级科学探究：物质的比热容教学设计1.单元目标知识与技能了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种基本属性，是反映物质的吸、放热性能的物理量，知道比热容的单位J/（kg）及其读法、含义。会用比热容的概念解释有关的简单现象。知道水的比热容较大。过程与方法通过实验探究，认识质量相同的不同物质在升高相同温度时吸收的热量不同这一特点，会运用控制变量法设计和进行实验。经历计算并比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化的过程，深化对比热容概念的认识。情感态度与价值观 通过联系实际，分析与比热容有关的问题，让学生感受物理无处不在，体会物理知识的魅力，养成探索、思考物质世界奥秘的兴趣和好奇心，逐步发
2、展学生对物理和科学的感情。2.内容分析本节主要内容有：探究物质的吸、放热性能和建立比热容的概念。比热容是反映物质吸、放热本领的物理量，是物质的一种重要热学特性，是进一步学习热学知识的基础概念，也是分析许多有关现象的理论依据。因此，本节课在热学中具有重要的地位。本节的编写思路直接而简明：首先通过学生实验探究物质的吸、放热性能，由此得出质量相等的不同物质在升高相同的温度时吸收的热量不同这个结论，然后顺势引出比热容的概念，给出定义、单位，再通过表格介绍一些常见物质的比热容，分析水的比热容较大对气候的影响和在生产生活中的应用，最后通过一个学生活动计算并比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化，深化对比热容
3、概念的理解。这个过程是物理概念教学的典型，即展示情景建立概念给出定义、单位（有时还有公式）深化理解拓展运用。本节教学的重点：比热容概念的建立是本节课的重点内容，而做好前面探究物质的吸、放热性能实验，让学生充分认识物质在吸、放热性能上存在差异则是本节课的关键。本节教学的难点：本节课中的探究实验是初中物理中比较困难的实验之一，理解不同物质吸、放热性能上的不同是本节课的教学难点之一，让学生亲自做好这个探究实验可以有效地突破这一难点。利用比热容概念来分析沙漠和沿海气温的不同特点、发动机冷却时用水等现象，是对学生是否理解比热容概念的检验，也是难点这一。为了突破这一难点，可以组织学生完成教材第79页的活动
4、2“比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化”，并让学生充分讨论、交流。3.教学策略可以通过能表示沿海地区与沙漠地区日温差不同的图片，让学生认识“不同物质的吸、放热性能不同”，从而引入新课。教学中可以直接让学生阅读该图（如果用多媒体投影类似图片效果更好），让学生比较两种情况下有什么不同（一天中的温差不同），引导学生猜想造成这种不同的原因，并进一步使学生意识到这是由于水和砂石在吸、放热的性能上有差异而造成的，为下面的科学探究埋下伏笔。探究物质的吸、放热性能这是本章惟一的科学探究，学生需要经历提出问题、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据和分析论证的科学探究过程。这个探究的过程和结论是建立比热容概念
5、的基础，学生能否真实经历探究的过程并确认实验的结论，将直接影响其对比热容的理解。因此，切实落实探究的过程，做实、做细、做好这个实验是非常重要的。探究不同物质的吸、放热性能是初中物理中比较困难的实验之一，尽管教材编写者已充分考虑到学生设计和实验操作的难度较大，对探究的内容作了简化，但教师仍然需要注意及时指导和协助学生，以保证每组学生都观察到相应的实验现象，得到较好的实验结果。下面对探究的各个环节加以具体说明。提出问题从上面对沿海第七和沙漠地区温差的分析，学生已经意识到不同物质的吸、放热性能不同，这里还要把这个比较笼统的问题描述为明确具体的可验证的物理问题。教师可以予以引导：如果上面两幅图中都是水
6、或都是砂子，质量相同，升高的温度也相等，显然，它们吸收的热量必定相等。那么，不同物质（如水和砂子），在质量相同、升高的温度相等时，它们吸收的热量也相等吗？这已经是一个可验证的问题，其中包含限制条件，如质量相等、升高的温度相等、不同物质等，这些都可以通过实验技术条件予以控制和测量，为下面设计实验提供了基础。制定计划与设计实验要比较不同物质的吸热性能，需要取质量相等的不同物质，使其升高相等的温度，比较各自吸收热量的多少。这仅仅是一个实验计划而已，还要具体设计怎样实现这些要求。具体做法是：不同物质选择水和砂子；质量相等要用天平称量；升高的温度通过温度计测量出来；水和砂子吸收热量的多少通过加热时间的长
7、短来判断，因此要用两个相同的加热源（如相同的酒精灯，但从安全性考虑，尽量不要用通常的“热得快”等电加热器）。另外，装水和砂子的烧杯规格要相同，要保证除了水和砂子不同之外，其他条件都相同。通过观察水和砂子升高同样温度吸收热量是否相等来验证其吸热性能是否相同。此外，砂子需要不停搅拌，否则会受热不均匀。实验中也可选用水和煤油（或酒精、色拉油）对比进行研究，可以省去搅拌的麻烦。但煤油、酒精和色拉油均属易燃品，实验时一定要注意安全。由此看来，本实验对学生来说是有一定难度的。记录实验数据的表格可以直接采用教材上的，也可根据需要自行设计。不管采用哪种，教师都应引导学生弄清表格中各行各列表示的含义，包括其中的
8、单位等，这是以后阅读、使用和设计表格必备的知识。实验的步骤要让学生自己设计，以锻炼他们设计实验和语言表达的能力。兹举一例，仅供参考：用铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计等组装两套器材；用天平分别称取100g水和砂子，分别倒入两个烧杯中；记录水和砂子开始时的温度；同时对水和砂子加热，记录在加热1min、2min、3min时水和砂子各自升高的温度。本实验的操作具有一定难度，需要同组学生互相配合，对实验结果不要过于追求完美，只要能得出定性结论即可。分析与论证学生实验取得数据后，教师可引导学生比较、分析：质量相同的水和砂子，升高相同温度时，加热的时间长短是否相同？这说明了什么？从而引导学生得出结论。
9、在描述结论时，初学的学生不一定能做到简洁而准确，只要能大致地将问题表达清楚，就应该予以肯定和鼓励。但教师一定要规范描述到“在质量相等、升高的温度相同的情况下，不同物质吸收的热量不相等，水吸收的热量比砂子吸收的热量多”。什么是比热容比热容的概念是为了反映不同物质吸、放热性能上的不同而引入的。有了前面的实验基础，学生接受比热容的概念就比较顺畅了。比热容的定义可以直接给出，但教师要引领学生解析其中的关键词及其含义。如为什么要限定“单位质量”、“温度升高1”，这是因为比热容是以热量来定义的，而热量跟物体的质量和升高的温度都有关。比热容是初中物理出现的惟一一个由两个以上物理量来定义的物理概念，教师对概念
10、的表述与单位的教学都要充分估计学生认知的困难，把铺垫和引导做得细一些。对于比热容的单位，要结合阅读数据表“一些物质的比热容”，明确其含义。因为热量计算公式课标没有要求，教学不必要补充传统教材中的吸热公式和放热公式，不引入相关计算，而是把重点放在理解比热容的物理意义上。通过阅读数据表，要求学生知道水的比热容最大，会利用水的比热容较大的特点解释有关现象。这里可以设计学生讨论交流活动：日常生活中为什么常用热水来取暖？汽车中为什么用水来做冷却剂？这些问题对于初中学生来说是具有一定难度的。为了突破难点，教师应先让学生充分思考交流，然后汇报辨析，教师梳理总结。对于水的比热容较大，教师在总结时要引导学生明确
11、其两方面的含义：质量相同、升高温度也相同时，水比其他物质吸收的热量多，所以用来作发动机的冷却剂；质量相同、降低的温度也相同时，水比其他物质放出的热量多，所以冬季常用热水来取暖。活动“比较吸热情况相同时砂石与水的温度变化”也具有一定难度。它要求学生对比热容概念要有准确的理解，因此它既是对学生是否理解比热容概念的检验，又是对“为什么沿海地区的气温变化不像内陆沙漠地区的气温变化那样显著”这个问题的定量化解释。这个活动可以采用学生阅读、讨论交流的方式进行，教师最后要注意总结，给学生一个明确的答案，让学生学得心里有底。4作业检测1 下列事实中，最能说明物质吸收热量的多少跟物质的种类有关的是 （ ）A.
12、体积相等的两杯水温度都升高10，它们吸收的热量相同B. 质量相等的两块铜温度分别升高5和10，它们吸收的热量不相同C. 体积相等的水和煤油温度都升高10，它们吸收的热量不相同D. 质量相等的水和铜温度都升高10，它们吸收的热量不相同2 用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和煤油加热，要让水和煤油升高的温度相同，给水加热的时间要长一些，这说明（ ）A.水比煤油的温度高B.水比煤油的比热容大C.水比煤油的密度大D.水比煤油的分子运动剧烈3 关于物质的比热容，下列说法中正确的是（ ）A比热容是物质的特性之一，它的物理意义是反映物质吸热或放热本领的大小B 只要温度升高相同，比热容小的物体一定比比热容
13、大的物体吸收的热量少C 温度高的物体比温度低的物体比热容大D比热容跟物体的质量、升高的温度、吸收的热量都有关4 一滴水和一盆水，哪个比热容大？把一根铁丝截为长短不同的两段，哪段铁丝的比热容大？每段和整根铁丝相比，其比热容有无变化？5 下列关于比热容的说法中，正确的是（ ）A.温度高的铜块比温度低的铜块比热容大B.质量小的铁球比质量大的铁球比热容大C.一桶水的比热容比一碗水的比热容大D.比热容是物质的特性之一，可以用来鉴别物质6 水的比热容较大，在相同情况下水的温度不易改变。请举出一个生活中的例子说明它的缺点。请举出一个利用它为人类服务的例子。7 “暖气”和汽车冷却都用水作为工作物质，请解释其中的道理。8 某疗养胜地有一天然温泉浴池，出水温度平均为40，每天出水400t，人们使用后的废水温度为30，该浴池一天所用的温泉水向外放出的热量是多少焦？9 质量和初温（等于室温）都相同的水和酒精盛在相同的容器中，用两个完全相同的酒精灯给它们加热，请在图14-5中的直角坐标系中粗略画出水和酒精的温度随加热时间变化的图象。已知水的比热为c水4.2103J/（kg），c酒精2.4103J/（kg），室温约20
