淺談“燃料熱值”概念的建構(gòu)與環(huán)境保護

孔浩

摘 要：科學(xué)探究學(xué)習(xí)方式是物理教學(xué)的重要組成部分，既利于學(xué)生對物理概念、規(guī)律的正確建構(gòu)，又利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本文從實驗探究的角度實現(xiàn)了“燃料熱值”概念的建構(gòu)，同時又與環(huán)境問題恰當(dāng)?shù)芈?lián)系起來，學(xué)生在獲得知識的基礎(chǔ)上，同時又獲得了一次良好的德育學(xué)習(xí)機會。

關(guān)鍵詞：實驗探究；燃料熱值；環(huán)境保護

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）5-0043-2

義務(wù)教育物理課程標準倡導(dǎo)“從生活走向物理，從物理走向社會”，讓學(xué)生從身邊熟悉的事例入手，通過實驗探究發(fā)現(xiàn)規(guī)律、認識規(guī)律，讓學(xué)生將自己的認識和科學(xué)方法應(yīng)用于生活與社會。初中物理教學(xué)中，“燃料熱值”的建構(gòu)就很好地反映了這一教學(xué)理念。在此，筆者依據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)歷淺談一下此概念的建構(gòu)。

燃料對于學(xué)生并不陌生，如：植物秸稈、木柴、煤炭、煤油、天然氣等，人們的日常生活離不開燃料的幫助。但是，對于不同燃料燃燒釋放熱量能力的相關(guān)知識，學(xué)生卻是有所欠缺。如何能讓學(xué)生從實驗探究中認識到這一現(xiàn)象呢？

活動一 初步認識燃料放熱的本領(lǐng)存在差異

教學(xué)中設(shè)定問題：假設(shè)用木柴、煤炭、煤油分別來燒開同一壺水，所用燃料一樣多嗎？若不一樣多，你知道按照質(zhì)量從小到大的排序嗎？此環(huán)節(jié)，通過教師的引導(dǎo)加上學(xué)生的生活經(jīng)驗，自然認識到不同燃料燃燒釋放熱量的本領(lǐng)不同。換個角度說，相同質(zhì)量的燃料放熱與種類是有關(guān)系的，從而順理成章地進入下一步的探究。

活動二 實驗探究不同燃料放熱的本領(lǐng)

如何制定方案，來研究燃料放熱多少與種類是否有關(guān)？探究中應(yīng)取相同質(zhì)量的不同種燃料，比較放熱的多少。可是，“放出的熱量”很難測量，此時教師引導(dǎo)學(xué)生，可以借助常用的科學(xué)研究方法——轉(zhuǎn)換法來實現(xiàn)。即用放出熱量去加熱相同質(zhì)量的某物體，觀察物體的溫度變化。怎樣能使實驗現(xiàn)象更明顯呢？可以選用比熱容較小的細沙來完成實驗，裝置如圖1所示。加熱一段時間后，明顯能觀察到煤油燈加熱沙子的溫度遠高于酒精燈加熱沙子的溫度。沙子的初始溫度是相同的，可見在燃燒質(zhì)量幾乎相同時，煤油釋放的熱量遠大于酒精釋放的熱量。

讓每一位學(xué)生體驗物理探究的整個過程，培養(yǎng)與他人合作交流的精神；培養(yǎng)每一位學(xué)生的實驗動手能力、數(shù)據(jù)收集能力；學(xué)生與學(xué)生在相互合作、探討中產(chǎn)生對某一事物的認知沖突，從不同的角度改進自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，提高認識，克服片面性和局限性，從而全面、正確地理解所獲得的知識[1]。

活動三 建構(gòu)燃料熱值

如何更加公平、科學(xué)地來比較燃料釋放熱量本領(lǐng)的大小呢？科學(xué)家的研究方法是取單位質(zhì)量的燃料，看釋放熱量的多少，從而實現(xiàn)了“燃料的熱值”的建構(gòu)，即人們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的質(zhì)量之比，叫做這種燃料的“熱值”。

活動四 探究環(huán)境問題

概念中的關(guān)鍵詞——“完全燃燒”，什么叫完全燃燒？實驗中燃料做到完全燃燒了嗎？實驗中觀察火焰（圖2）不難看出燃料并未“完全燃燒”，尤其是煤油的燃燒情況，有大量的黑煙放出。教學(xué)中設(shè)定問題：（1）生活中的燃料能做到“完全燃燒”嗎？（2）利用效率能否達到百分之百？（3）存在有毒氣體釋放嗎？以家用小型汽車為例，生活中燃料的燃燒并未完全利用，而且有廢氣的排放，給大氣帶來較大污染。

事實證明，工業(yè)以及生活中大量燃料的燃燒，給環(huán)境帶了重大的影響。溫室效應(yīng)、酸雨、沙塵暴、霧霾 ……，世界各地屢見不鮮。

活動五 課后拓展

燃料的利用使人類得到大量可用能量，但同時造成環(huán)境污染，尤其是“熱機使用”以及“燃料燃燒”。因此，保護環(huán)境，控制和消除大氣污染是必須重視的問題，請同學(xué)們課下以“如何控制和消除大氣污染”為主題，完成一個“調(diào)查科研報告”。

親身經(jīng)歷實驗探究，學(xué)生在獲取大量感性認識的基礎(chǔ)上，既學(xué)到了科學(xué)知識，又增強了學(xué)生的環(huán)保意識。整個探究過程，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實性，感受到物理和社會、物理和日常生活的關(guān)系，從而使物理教學(xué)更加貼近生活[2]。提高了學(xué)生環(huán)保的責(zé)任心和使命感，充分體現(xiàn)了從物理走向社會的教學(xué)理念。

參考文獻：

[1]張姍姍.對初中物理教學(xué)方法的探討[J].學(xué)科教育，2012（4）：173.

[2]王曉清，張偉.讓物理教學(xué)更加貼近生活——以壓強的概念教學(xué)案例[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版）， 2012，25（8）：132-134.

（欄目編輯 羅琬華）