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《比熱容》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)分析
(一)教材分析
1.《比熱容》是義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(人教版)九年級(jí)《物理》第十六章第三節(jié)的內(nèi)容。
2. “比熱容”是本章重點(diǎn)內(nèi)容。因?yàn)楸葻崛莸母拍畋容^抽象，且它又與質(zhì)量、溫度的變化量、吸收或放出的熱量三個(gè)物理量有關(guān)，學(xué)生理解起來有困難，所以又是整個(gè)教材的難點(diǎn)。所以教學(xué)的中心任務(wù)是：讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究了解“不同物質(zhì)在質(zhì)量相等，升高溫度相同的情況下吸收的熱量一般不同”，為比熱容概念的得出打好基礎(chǔ)。將“探究物質(zhì)的吸、放熱能力”作為一個(gè)完整的探究過程要求學(xué)生經(jīng)歷進(jìn)而建構(gòu)完整清晰的比熱容知識(shí)。
(二)學(xué)情分析
《比熱容》是初中階段最后一個(gè)比較完整的探究課題，學(xué)生們已具備基本的提出問題、分析問題、解決問題的實(shí)驗(yàn)探究能力。并能獨(dú)立的完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)器材的選擇，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)和分析歸納總結(jié)結(jié)論等各個(gè)環(huán)節(jié)。
二、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.通過探究實(shí)驗(yàn)了解比熱容的概念，知道比熱容是物質(zhì)的一種特性。
2.通過對(duì)比熱容概念的理解，嘗試用比熱容解釋簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象。
3.能根據(jù)比熱進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱量計(jì)算。
(二)過程與方法
1.通過探究，比較不同物質(zhì)的吸熱能力，使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中領(lǐng)悟比熱容是如何影響物體溫度的變化的，學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析解決實(shí)際問題。
2.通過設(shè)計(jì)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)控制變量法在科學(xué)探究中的應(yīng)用。
3.通過閱讀“氣候與熱污染”，了解利用比熱容解釋海邊與沙漠晝夜溫差問題，認(rèn)識(shí)什么是“熱島效應(yīng)”，并進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍。
(三)情感態(tài)度價(jià)值觀
1.利用探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)腦想辦法解決問題的能力。
2.通過對(duì)比熱容的探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生保持對(duì)自然的好奇心，對(duì)科學(xué)的求知欲，樂于探索自然規(guī)律，逐步形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
三、教學(xué)策略
本節(jié)在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)新課標(biāo)理念“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，運(yùn)用生活實(shí)例創(chuàng)設(shè)情境，激趣引新;通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)探究培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng);通過聯(lián)系社會(huì)生活，拓展升華，來提升學(xué)生能力�？紤]到比熱容這一節(jié)的容量較大，將熱量的計(jì)算放到下一節(jié)中進(jìn)行教學(xué)。
四、教學(xué)過程
| 教學(xué)環(huán)節(jié) | 教師活動(dòng) | 學(xué)生活動(dòng) | 設(shè)計(jì)意圖 |
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1．創(chuàng)設(shè)情境 提出問題 |
一、引入 展示問題： 1．清晨起床后，我想吃完方便面后再去學(xué)校，暖瓶中又無熱水，但時(shí)間已經(jīng)不多了，我是燒開半壺水來煮方便面呢？還是燒開一壺水煮方便面？ 2．若現(xiàn)在有溫水，也有涼水，應(yīng)該選擇哪種水呢？ 3．將水燒開所用的時(shí)間長(zhǎng)短與哪些因素有關(guān)？ （將水燒開所用時(shí)間長(zhǎng)短間接反映了什么？） 得出結(jié)論：同種物質(zhì)（水），質(zhì)量越大，升高的溫度越大，吸收的熱量就越多。 問題：不同物質(zhì)，在質(zhì)量相同、升高相同溫度時(shí)，吸收的熱量是否相等？ |
學(xué)生議論選擇那種方式。 學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)分析：相同條件下，燒開一壺水比燒開半壺水用的時(shí)間長(zhǎng)；將一壺涼水燒開比把溫水燒開所用時(shí)間長(zhǎng)，所以……。 |
從學(xué)生熟悉的日常生活現(xiàn)象入手進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生堅(jiān)信物理來源于生活，物理就在自己身邊，激發(fā)學(xué)生求知欲。 |
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2、猜想與假設(shè) 3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) |
二、新授 [探究]不同物質(zhì)的吸熱能力 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?duì)于不同的物質(zhì)，如一種是水，另一種是食用油，如果它們的質(zhì)量相同，溫度升高的度數(shù)也一樣，它們吸收的熱量是否相同？ [實(shí)驗(yàn)1]：取等質(zhì)量的水和食用油，加熱相同的時(shí)間（即吸收相等的熱量）后，比較溫度的變化。 實(shí)驗(yàn)步驟： （1）觀察溫度計(jì)的示數(shù)，記下加熱前水與溫度計(jì)的示數(shù)。 （2）點(diǎn)燃酒精燈，加熱3—4min （3）停止加熱，同時(shí)讀出兩支溫度計(jì)的示數(shù) （4）算出加熱過程中水和食用油的溫度各升高多少？ [實(shí)驗(yàn)2]：取等質(zhì)量的水和食用油，使其升高相同的溫度時(shí)，比較加熱所用的時(shí)間（即比較吸收的熱量的多少）。 實(shí)驗(yàn)步驟： （1）觀察溫度計(jì)的示數(shù)，記下加熱前水與溫度計(jì)的示數(shù)。 （2）點(diǎn)燃酒精燈，加熱幾min，使水和食用油升高相同的溫度。 （3）停止加熱算出加熱過程中水和食用油所用的時(shí)間各是多少？ |
議論，提出各種猜想。 學(xué)生討論交流，運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 |
培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力是物理新課標(biāo)的要求，讓學(xué)生先經(jīng)過自己的獨(dú)立思考，充分發(fā)揮自己的能力，然后經(jīng)過同學(xué)間的交流評(píng)估，互助提高，最終找到最佳的實(shí)驗(yàn)方案。培養(yǎng)學(xué)生取長(zhǎng)補(bǔ)短，虛心求教，互助合作的意識(shí)。 |
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4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 收集證據(jù) |
結(jié)論1：質(zhì)量相等的水和食用油，吸收相等的熱量時(shí)，食用油的溫度升高的快。 結(jié)論2：質(zhì)量相等的水和食用油，升高相同的溫度時(shí)，食用油比水需要的時(shí)間短（吸收的熱量少）。 上面的加熱實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，讓學(xué)生撤出酒精燈，觀察水或食用油放熱一段時(shí)間后的溫度變化情況，從而得出物質(zhì)放熱與溫度變化的關(guān)系。 |
學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中一半小組用方案一。另一半小組用方案二。 學(xué)生將總結(jié)得到的結(jié)論板書到黑板上。 |
教師要參與到學(xué)生實(shí)驗(yàn)中去，與學(xué)生一起動(dòng)手并適當(dāng)指導(dǎo)，使學(xué)生的分工與合作能達(dá)到最合理，最后選幾組數(shù)據(jù)投影在屏幕上，讓實(shí)驗(yàn)小組成員分析，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，良好的合作能力。 |
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5、分析論證 總結(jié)提煉 |
總結(jié)學(xué)生得出的結(jié)論： （1）質(zhì)量相同的食用油和水，在冷卻相同的時(shí)間（放出相等的熱量）時(shí)，食用油的溫度變化快（下降的多）。 （2）質(zhì)量相等的食用油和水，在降低的溫度相同時(shí)，食用油比水需要的時(shí)間少（放出的熱量少）。 總結(jié)：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高（或降低）相同的溫度，吸收（或放出）的熱量不相等，為了比較各種物質(zhì)這種性質(zhì)上的不同，物理學(xué)引入比熱容這一概念。 比熱容（c） （1）定義 把單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高（或降低） 1℃所吸收（或放出）的熱量，叫做這種物質(zhì)的比熱容，簡(jiǎn)稱比熱。 （2）單位 國(guó)際單位制中，比熱的單位是：焦/（千克·攝氏度），符號(hào)為：J/（㎏·℃），讀做：焦每千克攝氏度。 提出問題： ①一杯水和一桶水的比熱容誰大？ ②把一塊鐵皮分成大小不等兩塊，哪塊的比熱容大些？每塊和整塊比，其比熱容有無變化？ 學(xué)生閱讀比熱容表回答下列問題： ①在表中找出比熱容最大的是哪一種物質(zhì)？它的比熱容是多少？物理意義是什么？ （比熱容最大的是水，為4．2×103J/(kg·0C)，物理意義是1kg水溫度升高（或降低）10C所吸收（或放出）的熱量為4．2×103J。） ②冰的比熱容是多少？水的比熱容是冰的多少倍？ ③不同物質(zhì)的比熱容一定不同嗎？（比較冰和煤油）同種物質(zhì)的比熱容一定不變嗎？（比較水和冰） 不同物質(zhì)的比熱容可能相同，而同種物質(zhì)的比熱容可能變化。（比熱容跟物質(zhì)的種類、物態(tài)有關(guān)）比熱容反映的是物質(zhì)的吸、放熱本領(lǐng)。 注意： ⒈不同的物質(zhì)有不同的比熱，比熱是物質(zhì)的一種特性； ⒉同一物質(zhì)的比熱一般不隨質(zhì)量、形狀的變化而變化，如一杯水與一桶水，它們的比熱相同； ⒊對(duì)同一物質(zhì)、比熱值還與物體的狀態(tài)有關(guān)，同一物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱是一定的，但在不同的狀態(tài)時(shí)，比熱是不相同的，如，水的比熱與冰的比熱不同。 ⒋在溫度改變時(shí)，比熱容也有很小的變化，但一般情況下忽略。比熱容表中所給的數(shù)值都是這些物質(zhì)的平均值。 ⒌氣體的比熱容和氣體的熱膨脹有密切關(guān)系，但對(duì)固體和液體，二者差別很小，一般就不再加以區(qū)分。 |
學(xué)生分析數(shù)據(jù)，歸納得出結(jié)論： 學(xué)生自主學(xué)習(xí)“小資料” |
讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)，歸納得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和分析歸納的能力。 讓學(xué)生參與概念的建構(gòu)過程，領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的方法：控制變量法。 培養(yǎng)學(xué)生從表格、圖片、實(shí)物等方面獲取有用信息，分析處理信息，得出結(jié)論的能力。 |
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6、走進(jìn)社會(huì) 拓展升華 |
3、應(yīng)用與拓展 問題： ①汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)為什么要用水？ （因?yàn)樗谋葻崛葺^大，一定質(zhì)量的水升高一定溫度可吸收較多的熱量。） ②北方地區(qū)冬季供暖和熱水袋里為什么要用水？ （一定質(zhì)量的水降低一定溫度能放出的熱量比較多。） ③為什么夏天住在海邊不覺得熱，冬天不覺得冷？ （夏天，太陽照到海面上，海水在升溫過程中吸收大量的熱，所以不覺得熱；冬天，海水由于外界溫度太低而要放出大量的熱，使氣溫不至于降得太低，所以不覺得冷。） ④為什么沿海地區(qū)晝夜溫差小，而內(nèi)陸地區(qū)晝夜溫差卻比較大？ （沿海水多，內(nèi)陸砂石、泥土多，水的比熱容比泥土、砂石的大，白天當(dāng)它們吸收相同的熱量后水溫升高較小，砂石、泥土的溫度升高較大；而夜晚放出相同的熱量后砂石、泥土又會(huì)降得較多。） 教師引導(dǎo)學(xué)生可以通過簡(jiǎn)單的計(jì)算質(zhì)量都為1kg的水和干泥土吸收（或放出）4．2×103J的熱量，比較水和干泥土升高（或降低）的溫度的大小。 ⑤夏天在海邊的沙灘上行走時(shí)腳底會(huì)感覺很燙，可若踩在海水里就會(huì)比較涼，請(qǐng)你說說其中的物理道理。 ⑥課本132頁“想想議議”。 ⑦為什么三峽水電站建成后能調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)氐臍夂�，使冬天氣溫將升�?0C，而夏天將降低20C？ ⑧深化：嘗試解釋海陸風(fēng)的成因。 拓展：閱讀“氣候與熱污染”，請(qǐng)交流各自搜集的資料、解釋成因并提出改善這一現(xiàn)象的建議。 |
學(xué)生逐一討論分析解答。（教師點(diǎn)評(píng)總結(jié)） |
新課標(biāo)要求：“從物理走向社會(huì)”，只有將所學(xué)的知識(shí)加以運(yùn)用，才能使其變成自己的東西，所以要讓學(xué)生以社會(huì)生活中的問題為載體，施展自己的才華，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為人類服務(wù)的意識(shí)。 |
五、小結(jié)與反思
在教學(xué)中從提出問題到通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)探究、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析比較、得出結(jié)論：不同種類的物質(zhì)吸熱本領(lǐng)不同。這樣突出了新課程理念，注重科學(xué)探究式學(xué)習(xí)，使學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的基本過程，學(xué)習(xí)了科學(xué)探究的方法，掌握了科學(xué)探究的基本技能，提高了學(xué)生的科學(xué)探究能力，加深了對(duì)一些概念的理解，通過應(yīng)用水的比熱容較大的知識(shí)解釋了一些生活中常見的問題，既有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，也進(jìn)一步理解了這節(jié)課的基本內(nèi)容，還有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，較好地體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的基本理念。
板書設(shè)計(jì)
第十六章 熱和能
第三節(jié) 比熱容
一、比熱容
1.定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容。符號(hào)c。
2.單位：焦每千克攝氏度，符號(hào)J/(kg℃)
3.對(duì)比熱的理解
(1)相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，溫度升高或降低相同的度數(shù)，比熱越大吸收或放出的熱量越多;相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，吸收或放出相同的熱量，比熱越大，則溫度升高或降低的度數(shù)越少。
(2)不同的物質(zhì)有不同的比熱，比熱是物質(zhì)的一種特性。
(3)同一物質(zhì)的比熱一般不隨質(zhì)量、形狀的變化而變化，如一杯水與一桶水，它們的比熱相同;對(duì)同一物質(zhì)、比熱值還與物體的狀態(tài)有關(guān)，同一物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱是一定的，但在不同的狀態(tài)時(shí)，比熱是不相同的，如，水的比熱與冰的比熱不同。
(4)在溫度改變時(shí)，比熱容也有很小的變化，但一般情況下忽略。比熱容表中所給的數(shù)值都是這些物質(zhì)的平均值。氣體的比熱容和氣體的熱膨脹有密切關(guān)系，但對(duì)固體和液體，二者差別很小，一般就不再加以區(qū)分。
二、比熱容與生活
1.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)為什么要用水?
(因?yàn)樗谋葻崛葺^大，一定質(zhì)量的水升高一定溫度可吸收較多的熱量。)
2.北方地區(qū)冬季供暖和熱水袋里為什么要用水?
(一定質(zhì)量的水降低一定溫度能放出的熱量比較多。)
3.為什么夏天住在海邊不覺得熱，冬天不覺得冷?
(夏天，太陽照到海面上，海水在升溫過程中吸收大量的熱，所以不覺得熱;冬天，海水由于外界溫度太低而要放出大量的熱，使氣溫不至于降得太低，所以不覺得冷。)
4.為什么沿海地區(qū)晝夜溫差小，而內(nèi)陸地區(qū)晝夜溫差卻比較大?
(沿海水多，內(nèi)陸砂石、泥土多，水的比熱容比泥土、砂石的大，白天當(dāng)它們吸收相同的熱量后水溫升高較小，砂石、泥土的溫度升高較大;而夜晚放出相同的熱量后砂石、泥土又會(huì)降得較多。)
5.夏天在海邊的沙灘上行走時(shí)腳底會(huì)感覺很燙，可若踩在海水里就會(huì)比較涼，請(qǐng)你說說其中的物理道理。
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