“控制變量”學(xué)習(xí)熱量計(jì)算

黃偉

摘要：熱量計(jì)算是九年級(jí)物理上學(xué)期應(yīng)該掌握的基本計(jì)算技能之一，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。利用"控制變量"方法理解比熱容定義，從而得出物質(zhì)吸熱、放熱計(jì)算公式，學(xué)生容易理解，也容易掌握。

關(guān)鍵詞：吸熱；放熱；比熱容；控制變量

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-1578（2017）01-0117-01

熱量計(jì)算是九年級(jí)物理上學(xué)期應(yīng)該掌握的基本計(jì)算技能之一。通過多年教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，它也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理計(jì)算的難點(diǎn)之一。Q=cmΔt公式中有c、m、Δt三個(gè)變量，對(duì)學(xué)生來說理解三者之間的關(guān)系，從而理解公式進(jìn)行正確的計(jì)算是突破熱量計(jì)算難點(diǎn)的關(guān)鍵。

熱量計(jì)算公式Q=cmΔt中c是比熱容，m是物理質(zhì)量，Δt是溫度的變化量。比熱容是學(xué)生理解熱量計(jì)算公式的關(guān)鍵，學(xué)生難于理解，主要是因?yàn)槎x中既涉及質(zhì)量、溫度又與熱量相聯(lián)系，對(duì)于學(xué)生來說太抽象了。如果我們采用"控制變量"的方法來循序漸進(jìn)地理解比熱容的定義，既能減少難度，又能為使用公式打好基礎(chǔ)。

比熱容的定義是：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度每升高（降低）1攝氏度，所吸收（放出）的熱量。如水的比熱容是4.2×103J/kg·℃，它的意思就是每千克水溫度每升高（降低）1攝氏度，所吸收（放出）的熱量是4.2×103J。定義中涉及到質(zhì)量和溫度兩個(gè)物理量，要理解物體吸熱與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，我們可以保持溫度不變；要研究吸熱與溫度關(guān)系時(shí)，我們可以保持質(zhì)量不變。這樣先分別研究再綜合研究，就可化繁為簡(jiǎn)，也降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。我們還是以水為例來說明這個(gè)問題。

（1）要理解物體吸熱與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，我們可以保持溫度不變，我們可得到如下表1所述數(shù)據(jù)。

我們先算出1千克水升高1攝氏度所吸收的熱量為4.2×103J。

在表1基礎(chǔ)上，把質(zhì)量1kg變?yōu)橘|(zhì)量為m kg，則得到表2中的結(jié)果。

我們?cè)偎愠鰉千克水升高1攝氏度所吸收的熱量為4.2×103×m J。

（2）要研究吸熱與溫度關(guān)系時(shí)，我們可以保持質(zhì)量不變，我們可得到如下表3所述數(shù)據(jù)。

最后算出m千克水升高t 攝氏度所吸收的熱量為4.2×103×m×t J。

通過三步我們就算出了m kg水溫度升高1攝氏度時(shí)所吸收的熱量為4.2×103×m×t J。因?yàn)橥N物質(zhì)吸熱、放熱的比熱容都一樣，所以m kg水溫度降低1攝氏度時(shí)放熱為4.2×103×m×t J。其中t為降低的溫度。

最后我們?cè)賮砘仡櫼幌挛鼰岬耐茖?dǎo)過程：

第一步：我們先算出1千克水升高1攝氏度所吸收的熱量為4.2×103 J。

第二步：我們?cè)偎愠鰉千克水升高1攝氏度所吸收的熱量為4.2×103×m J。

第三步：最后算出m千克水升高t 攝氏度所吸收的熱量為4.2×103×m×t J。

這樣我們就得出了物體吸熱的計(jì)算公式：Q吸=cmt ，其中t指的是升高的溫度，即t-t0 。同樣的方法，我們也可以得到物體放熱的計(jì)算公式：Q放=cmt ，其中t指的是降低的溫度，即t0- t 。