物质的比热容

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1、同步教育信息学科 物理年级 初三版 本 上海科技版 编稿老师 何绍军期 数 6704审稿教师同步教育信息】. 本周教学内容：温度与内能；科学探究：物质的比热容 基本要求：1. 知道温度的概念，能说出生活和自然环境常见的温度值。能用温度术语描述生活中的 “热”现象。2. 了解液体温度计的原理，会使用液体温度计测温度。知道测量温度的方法有许多种。3. 知道温度的常用单位和国际单位制单位。4. 根据分子动理论，用类比的方法建立内能的概念。5. 通过探究活动，认识改变物体内能的途径。6. 了解“热量”的概念。能在生活和相关的物理活动中正确使用热量术语。7. 了解比热容的概念。8. 会查比热容表。能根据

2、物质的比热容解释简单的物体温度变化和吸放热问题。9. 能计算有关物质比热容、温度变化或吸放热等简单问题。10. 能经历科学探究物质比热容的过程。11. 能根据科学探究的猜想与假设，制定探究计划，设计实验方案。有控制变量的意识。12. 会根据设计的实验方案选择、装配实验器材，完成探究实验。13. 能积极与他人交流探究结论，能对数据进行初步评价。二. 重点、难点： 重点内容：内能、热量概念的建立，改变物体内能的途径，能正确使用液体温度计测 温度；比热容探究实验的计划制定、实施，对实验结果的交流与讨论。难点内容：用类比法建立内能的概念；比热容实验中热源及加热时间的控制、对实验 数据的分析等。重点内容

3、讲解：第一部分：温度与内能一. 温度与温度计 物体的冷热程度叫温度。温度跟人类的关系太密切了。我们穿的衣服，要根据气温的 变化来增减；我们吃的粮食，只能在适宜的气温下生长；人一旦生了病，医生要测量体温 作为诊断的重要依据温度的高低可以凭感觉来判断，但往往不可靠。 我们可以做这样一个实验：16704 期 版权所有 不得复制单凭感觉可霏吗？照上图那样，先把两手分别插入热水和冷水中，过一会儿，把左手插入温水中，说出 你左手的感觉，然后再把右手插入温水中，说出你右手的感觉。要准确地判断或测量温度就要使用温度计。家庭和物理实验室常用的温度计，是利用 水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来测量温度的。温度计上

4、的字母 C 表示它测出的数值是摄氏温度，摄氏温度是这样规定的：把冰水混 合物的温度规定为零度，把沸水的温度规定为一百度，它们之间分成 100 等份，每一等份 是摄氏温度的一个单位，叫做1摄氏度。摄氏度用符号C来表示。例如，人的正常体温（口 腔温）是“37C”，读作“37摄氏度”；北京一月份的平均气温是“一4.7C”，读作“零 下4.7摄氏度”或“负4.7摄氏度”。宇宙中温度的下限大约是一273 C，这个温度叫绝对零度。要使温度降低到接近绝对零 度需要极复杂的技术。由于存在温度的下限绝对零度，科学家们提出了以绝对零度为 起点的温度，叫热力学温度。国际单位制中采用热力学温度，这种温度的单位名称叫开

5、尔 文，简称开，符号是K。热力学温度T和摄氏温度t的关系是T=t+273K。根据国家标准， 在表示温度差的时候可以用摄氏度（C）代替开尔文（K）。因此，这个式子中T的单位用K, t的单位用。C是允许的。3甲常见的温度计：实验用温 度计（甲），体温计（乙），寒昙 表（囱）.2体濫计全属泻蛊计表 署 X-.丈验用温廈计以上是几种常用温度计：金属温度计、实验用温度计、寒暑表、体温计等。休濫计醐莹釋是从35丫到它可以准碗到LM测体温用的医用温度计体温计里装的液体是水银。由于人体温度的变化范围是 35 C到42C，所以它的刻度范围通常也是35C到42C；每一小格是0.1C。体温计盛水银的 玻璃泡上方有一

6、段非常细的缩口，测体温时水银膨胀能通过缩口升到上面的玻璃管里，读 数时体温计离开人体，水银变冷收缩，在缩口处断开，水银柱不能退回玻璃泡，仍然指示 原来的温度。所以体温计虽然离开了人体，表示的还是人体的温度。要使已经升上去的水 银再回到玻璃泡里，可以拿着体温计用力向下甩（其他温度计不允许甩）。下表是一些温度值：自然界和技术中的-些温度在使用温度计以前，应该做到以下两点：1. 观察它的量程能测量的温度范围。如果估计待测的温度超出它能测的最高温度， 或低于它能测的最低温度，就要换用一支量程合适的温度计，否则温度计里的液体可能将 温度计胀破，或者读不出温度值。32. 认清它的分度值，以便用它测量时可以

7、准确读出温度值。 在用温度计测液体的温度时，正确的方法如下：1. 温度计的玻璃泡全部浸入被测的液体中，不要碰到容器底或容器壁。2. 温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍候一会儿，待温度计的示数稳定后再读数3. 读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面相平。读温度计示数的正确方法和错误方法二. 内能1. 内能的概念我们知道，所有运动的物体都有动能，地球和地面上的物体相互吸引，而且它们之间 有距离，才使地面上的物体具有重力势能。分子动理论告诉我们，分子永不停息地无规则运动着。那么分子也同一切运动物体具 有动能一样，也具有动能。分子动理论还告诉我们：分子之间有相互作用力，而且分子间 又

8、有间隔。这又使分子具有势能。（1）物体的内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物 体的内能。物体内部的每一个分子都在运动，都受分子作用力，但每单个分子的动能和势 能，不是物体的内能。内能是指物体所有分子无规则运动的动能和势能的总和。内能也不 同于机械能。物体的动能跟物体的速度有关，物体的重力势能跟物体被举起的高度有关。 一个钢球是否运动，是否被举高，这只能影响钢球的机械能，并不是能改变钢球内分子无 规则运动的动能和势能。那么物体的内能跟什么有关呢？根据内能的定义和分子动理论的内容。可以想象，由于分子体积之小，组成物体的分 子数目之多以及分子运动的激烈和无规则，我们无法把

9、物体中所有的分子的能逐个求出， 更无法相加。所以，某物体中，内能的数值是无法测量和计算的，而且没有任何实际意义。 我们只能从整个物体的外在的某些物理量去分析物体的内能。例如物体的温度、体积等。（2）内能的变化：物体内能既然是物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和， 那么当分子运动加剧时，物体的内能也就增大。我们讲过：物体的温度升高，其内部分子46704 期 版权所有 不得复制的无规则运动加剧。我们可以用实验来验证上面的论断。取三只烧杯，分别倒入冷水、温水和热水，然后分别向三只杯内缓慢地滴入几滴墨汁， 观察比较三只杯内墨扩散的快慢。实验结果表明：温度越高，扩散过程越快。扩散得快， 说明分子

10、无规则运动的速度大，即分子无规则运动激烈。因此：物体的内能跟温度有关。温度升高时，物体的内能增加。温度降低时，物体的 内能减小。正是由于内能跟温度有关，人们常常把物体的内能叫做热能，把物体内部大量 分子的无规则运动叫做热运动。（3）一切物体都有内能。或者说物体的内能不会为零。这是因为物体内的分子永不停 息地无规则运动着。炽热的铁水，温度很高，分子运动激烈，它具有内能。冰冷的冰块， 温度虽低，其内部分子仍在做无规则运动，它也具有内能。需要明确指出的是，虽然一切 物体都具有内能，但是物体内能的数值是无法计算的，也是没有意义的。在物理学中真正 有意义的是当物体温度发生变化时，物体的内能的增加量或减少

11、量。（4）物体的内能存在于物体内部，而且是组成物体的所有分子的能的总和。有限的几 个分子的能之和，甚至单个分子的无规则运动的能都不叫内能。（5）内能和机械能我们来分析在水平光滑桌上滑动的木块各具有什么能。 首先木块有势能，也有动能,统称为机械能。机械能与整个物体的机械运动情况有关。 木块内部的分子做无规则运动，且分子间有作用力，木块有内能。内能与物体内部分 子的热运动和分子间的相互作用有关。因此：（1）内能不是单个分子具有的，而是所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。（2）内能所指的动能是所有分子做无规则热运动的动能的总和。这种无规则的热运动， 是分子在物体内部自身不停的“分子运动”，而

12、不是随着物体整体一起所做的运动。物体 作为整体运动所具有的动能是机械能不是内能。（3）内能所指的分子势能是分子间相互作用使分子具有的势能。作为物体整体跟地球 的相互作用而具有的重力势能是机械能，不是内能。所以内能是不同于机械能的另一种形式的能量。2. 改变物体内能的两种方法（一）做功与内能的改变物体的内能跟物体的温度有关，温度越高，物体的内能越大。也就是说当物体的温度 发生了变化时，它的内能就发生了变化。如何改变物体的温度，同学们能够从生活实际中 举出许多的事例。今天我们研究一种改变内能的方法-做功。（1）对物体做功，物体的内能会增大。我们可以做如下实验：压缩空气引火实验。取绿豆粒大小的一块干

13、燥硝化棉，用镊子 把棉花拉得疏松一些，放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油（起润滑和密封作用），放 入玻璃筒的上口。迅速地压下活塞，可看到硝化棉燃烧发出的火光。这个实验说明：压缩空气做功（对空气做功），使空气内能增大，温度升高引起棉花 燃烧。实际这种现象在日常生活中，同学们也遇到过。例如，在给自行车轮胎打气时，打 气筒也会变热，这也是由于压缩空气，对空气做功，使温度升高的缘故。用其他的方法对 物体做功，也能使物体内能增加，例如摩擦生热、钻木取火等。所以对物体做功，物体的 内能就会增大。（2）物体对外做功时，本身的内能会减小。我们可以做一个气体膨胀温度降低的实验。5在广口瓶内装入少量的水，然后将连

14、有打气筒的塞子塞紧瓶口，然后用打气筒向里面 打气。由于水的蒸发，瓶内存在水蒸气。由于水蒸气是无色透明的，所以水蒸气是看不到 的。当塞子跳起时，瓶内出现了雾。这些雾是由于瓶内的气体对塞子做功，所以其内能减 小，温度降低，水蒸气液化而形成的。所以我们可以得出物体对外做功时，本身的内能会 减小。（3）用功来量度内能的改变。做功可以改变物体的内能，对物体做的功越多，物体的 内能增加得越多，物体对外做的功越多，物体的内能减小得也越多，所以，我们可以用功 来量度内能的变化。这样内能的单位跟功相同，也是焦耳。如果对物体做了 2 焦的功，物 体的内能会增加2 焦。其实各种形式的能，都可以用功来量度，因此国际单

15、位制规定：各种形式的能的单位 都是焦耳。还有一个有趣的实验：把薄壁金属筒固定在桌子上之后，注入约 1/4 容积的乙醚，立刻 塞上塞子。用稍宽一点的布带，在金属筒下端绕二圈，然后迅速地来回拉布带，一会儿塞 子就被冲起。这是因为外力克服摩擦力做功，使金属筒温度升高、内能增加，并引起筒内 乙醚的蒸发。最后由于乙醚蒸气压强不断增大，而将塞子冲起。在此过程中，克服摩擦做 功，转化为内能。当塞子被冲起时，在管口附近也有淡淡的雾出现。这是由于气体膨胀对 外做功时内能减少、温度降低，从而使筒口周围的水蒸气凝成水珠。此现象恰好说明了： 物体对外做功时，本身内能会减小。此过程中气体的内能转化为机械能。（二）热传递与内能的改变除了这些实例外，生活中还可以举出很多例子。例如，冬季室内的暖气片散热，使室 内空气的内能增大，而散热片的内能减小；把食品放在低温的冰箱里，食品的温度下降， 内能减小，冰箱内的空气温度升高，空气内能增大。这一类物体的内能发生改变都是发生 了热传递，所以热传递也可以改变物体的内能。（1）热传递的规律 生活经验告诉我们，热传递现象发生在温度不同的物体之间。热总是由高温物体传向 低温物体，高温物体放热，低温物体吸热，直到温度相等，两个物体间的热传递才告终止。 热传递现象是普遍存在的，大