比熱容概念的引入例析

蔡華

摘 要：比熱容的概念，在熱學部分乃至整個初中物理教學中都是一個難點。教學中，如果教師能有效地設(shè)計學生實驗，有針對性地設(shè)置促進學生思維遞進的問題串，將能很好地突破此難點，幫助學生正確理解比熱容的概念。本文主要用問題串的形式，逐步遞進引導學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：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）2-0067-2

1 案例描述

在比熱容教學中，為了能讓學生對比熱容的概念有逐步遞進理解的過程，筆者從生活常識出發(fā)，設(shè)計了以下幾步：

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

（1）用燒開水引導學生思考。燒開半壺水和一壺水，所需加熱時間哪個長？說明吸收熱量多少與什么有關(guān)？

學生：燒開一壺水時間長。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 ℃，哪個需要加熱更長時間？吸收熱量多少與什么有關(guān)？

學生：將一壺水燒開所需加熱時間更長。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，誰的溫度高？說明吸收熱量多少跟什么有關(guān)？

學生：沙子的溫度高，說明吸收熱量多少跟物質(zhì)種類有關(guān)。

以上幾個問題，從生活體驗出發(fā)，一環(huán)扣一環(huán)，提煉出物理規(guī)律，讓學生有初步印象，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個因素都有關(guān)。

[第二步] 在第一步的基礎(chǔ)上引導學生設(shè)計探究實驗。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)，讓學生感知到不同物質(zhì)吸熱升溫的本領(lǐng)不同。

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

（2）引導學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。對于這一定義公式，教材是利用比值法得出的，涉及到4個物理量，比初中階段其他幾個比值定義的物理量更難理解。從課堂反應(yīng)來看，對于基礎(chǔ)薄弱的學生似乎很難理解。為了讓學生理解比熱容與其他幾個物理量的關(guān)系，筆者又以水為例，設(shè)置以下幾個問題讓學生思考：

（1）水的比熱容是4.2×103 J/（kg·℃），表示什么意思？

學生：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？

學生：Q2=mcΔt，

筆者總結(jié)：

同理，對于任何物質(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，很自然得到比熱容的單位是J/（kg·℃）。

2 案例評析

（1）本案例中幾個問題的設(shè)置，符合學生的認知特點，從生活中熟悉的常識入手，幫助學生認識到物質(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點，化解為身邊的生活現(xiàn)象，易于學生理解。

（2）小班教學的核心理念是尊重差異，有效的教學應(yīng)該建立在對學生學情充分了解的基礎(chǔ)上，包含學生已有的學習基礎(chǔ)、認知特點和可能存在的思維障礙，這些都為課堂教學設(shè)計提供重要的依據(jù)。本案例兼顧到學習能力弱的學生，給他們搭建平臺，將比值定義物理量的過程，解析為一個個小問題，大大降低了理解上的難度。這與課前筆者仔細鉆研教材，研究學生的認知基礎(chǔ)分不開。

（3）本節(jié)課學生的認知與筆者的設(shè)計有沖突，遇到如此偶發(fā)事件，筆者能迅速作出反應(yīng)，改變原有計劃，順著學生的思路，作出積極的引導，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)學生的認知規(guī)律，及時改變教學策略，幫助學生理解難點。

（4）如果時間足夠，對于教學中的難點必須設(shè)計問題緊跟其后，立刻訓練檢測，幫助學生強化理解。

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

參考文獻：

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[3]王愛生，佟巖.初中教科書中引入比值法定義物理概念的思考與實踐[J].物理教師，2007，28（3）：26-27.

（欄目編輯 鄧 磊）