比熱容概念的引入例析

蔡華

摘 要：比熱容的概念，在熱學(xué)部分乃至整個(gè)初中物理教學(xué)中都是一個(gè)難點(diǎn)。教學(xué)中，如果教師能有效地設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，有針對(duì)性地設(shè)置促進(jìn)學(xué)生思維遞進(jìn)的問題串，將能很好地突破此難點(diǎn)，幫助學(xué)生正確理解比熱容的概念。本文主要用問題串的形式，逐步遞進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生理解比熱容的概念及物理意義。

關(guān)鍵詞：比熱容；問題串；比值定義

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）2-0067-2

1 案例描述

在比熱容教學(xué)中，為了能讓學(xué)生對(duì)比熱容的概念有逐步遞進(jìn)理解的過程，筆者從生活常識(shí)出發(fā)，設(shè)計(jì)了以下幾步：

[第一步] 為了讓學(xué)生對(duì)物質(zhì)吸熱多少跟什么有關(guān)有初步印象，創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)以下幾個(gè)問題：

（1）用燒開水引導(dǎo)學(xué)生思考。燒開半壺水和一壺水，所需加熱時(shí)間哪個(gè)長(zhǎng)？說明吸收熱量多少與什么有關(guān)？

學(xué)生：燒開一壺水時(shí)間長(zhǎng)。說明質(zhì)量越大，吸收熱量越多，即吸收熱量多少跟物體質(zhì)量有關(guān)。

（2）將一壺水燒開和燒到50 ℃，哪個(gè)需要加熱更長(zhǎng)時(shí)間？吸收熱量多少與什么有關(guān)？

學(xué)生：將一壺水燒開所需加熱時(shí)間更長(zhǎng)。說明吸收熱量多少跟升高的溫度有關(guān)。

（3）海邊的水和沙子，從早晨到中午，接受相同的日照后，誰(shuí)的溫度高？說明吸收熱量多少跟什么有關(guān)？

學(xué)生：沙子的溫度高，說明吸收熱量多少跟物質(zhì)種類有關(guān)。

以上幾個(gè)問題，從生活體驗(yàn)出發(fā)，一環(huán)扣一環(huán)，提煉出物理規(guī)律，讓學(xué)生有初步印象，物質(zhì)吸收熱量多少跟物體質(zhì)量、升高的溫度、物質(zhì)種類3個(gè)因素都有關(guān)。

[第二步] 在第一步的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)。用相同的酒精燈加熱相同質(zhì)量、相同初溫的水和沙子，觀察并記錄相應(yīng)時(shí)刻的溫度值，觀察不同物質(zhì)吸熱升溫的快慢情況。通過分析數(shù)據(jù)，讓學(xué)生感知到不同物質(zhì)吸熱升溫的本領(lǐng)不同。

（1）引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，在圖表上畫出水和沙子溫度隨時(shí)間變化的曲線。

（2）引導(dǎo)學(xué)生思考為什么吸收相同熱量，沙子和水升高的溫度卻不同？

學(xué)生：可能沙子和水吸熱升溫的快慢不同。

（3）教師引出比熱容的概念，由此可見，不同物質(zhì)吸熱升溫的快慢不同，這反映了物質(zhì)的一種屬性。為了表示物質(zhì)的這一屬性，引入一個(gè)物理量叫比熱容，用字母c表示，其數(shù)值等于單位質(zhì)量某種物質(zhì)溫度升高（或降低）1 ℃所吸收（或放出）的熱量。同種物質(zhì)的比熱容相同，不同物質(zhì)的比熱容一般不同。

[第三步] 介紹比熱容的定義公式c=Q/mΔt。對(duì)于這一定義公式，教材是利用比值法得出的，涉及到4個(gè)物理量，比初中階段其他幾個(gè)比值定義的物理量更難理解。從課堂反應(yīng)來看，對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生似乎很難理解。為了讓學(xué)生理解比熱容與其他幾個(gè)物理量的關(guān)系，筆者又以水為例，設(shè)置以下幾個(gè)問題讓學(xué)生思考：

（1）水的比熱容是4.2×103 J/（kg·℃），表示什么意思？

學(xué)生：1 kg水溫度升高（或降低）1 ℃，吸收（或放出）的熱量是4.2×103 J。

（2）1 kg水溫度升高1 ℃，吸收的熱量是c，那么m千克水溫度升高1 ℃，需要吸收的熱量是多少？

學(xué)生很容易得出答案為：Q1=mc。

（3）m千克水溫度升高Δt，需要吸收的熱量是多少？

學(xué)生：Q2=mcΔt，

筆者總結(jié)：

同理，對(duì)于任何物質(zhì)，吸收或放出的熱量為Q，質(zhì)量為m，變化的溫度為Δt，三者的關(guān)系為：Q=cmΔt，不難得出c=Q/mΔt。此時(shí)，很自然得到比熱容的單位是J/（kg·℃）。

2 案例評(píng)析

（1）本案例中幾個(gè)問題的設(shè)置，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，從生活中熟悉的常識(shí)入手，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到物質(zhì)吸熱升溫跟什么因素有關(guān)，將物理課堂中難以理解的知識(shí)點(diǎn)，化解為身邊的生活現(xiàn)象，易于學(xué)生理解。

（2）小班教學(xué)的核心理念是尊重差異，有效的教學(xué)應(yīng)該建立在對(duì)學(xué)生學(xué)情充分了解的基礎(chǔ)上，包含學(xué)生已有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、認(rèn)知特點(diǎn)和可能存在的思維障礙，這些都為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)提供重要的依據(jù)。本案例兼顧到學(xué)習(xí)能力弱的學(xué)生，給他們搭建平臺(tái)，將比值定義物理量的過程，解析為一個(gè)個(gè)小問題，大大降低了理解上的難度。這與課前筆者仔細(xì)鉆研教材，研究學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)分不開。

（3）本節(jié)課學(xué)生的認(rèn)知與筆者的設(shè)計(jì)有沖突，遇到如此偶發(fā)事件，筆者能迅速作出反應(yīng)，改變?cè)杏?jì)劃，順著學(xué)生的思路，作出積極的引導(dǎo)，最終取得較好的效果。作為教師，如果遇到類似的“突發(fā)情況”必須順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，及時(shí)改變教學(xué)策略，幫助學(xué)生理解難點(diǎn)。

（4）如果時(shí)間足夠，對(duì)于教學(xué)中的難點(diǎn)必須設(shè)計(jì)問題緊跟其后，立刻訓(xùn)練檢測(cè)，幫助學(xué)生強(qiáng)化理解。

（5）“眼看千遍，不如手過一遍”，初中物理涉及到幾個(gè)比值定義的物理量，在新授課時(shí)，對(duì)于物理量所表示的物理意義，要有意識(shí)地讓學(xué)生自己說出來，寫出來，在這一過程中加深對(duì)物理量的理解。

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[1]劉炳昇，李容.義務(wù)教育教科書物理九年級(jí)上冊(cè)[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2016.

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（欄目編輯 鄧 磊）