“控制變量”學習熱量計算

黃偉

摘要：熱量計算是九年級物理上學期應該掌握的基本計算技能之一，也是學生學習的難點。利用"控制變量"方法理解比熱容定義，從而得出物質吸熱、放熱計算公式，學生容易理解，也容易掌握。

關鍵詞：吸熱；放熱；比熱容；控制變量

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2017）01-0117-01

熱量計算是九年級物理上學期應該掌握的基本計算技能之一。通過多年教學實踐發現，它也是學生學習物理計算的難點之一。Q=cmΔt公式中有c、m、Δt三個變量，對學生來說理解三者之間的關系，從而理解公式進行正確的計算是突破熱量計算難點的關鍵。

熱量計算公式Q=cmΔt中c是比熱容，m是物理質量，Δt是溫度的變化量。比熱容是學生理解熱量計算公式的關鍵，學生難于理解，主要是因為定義中既涉及質量、溫度又與熱量相聯系，對于學生來說太抽象了。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。

比熱容的定義是：單位質量的某種物質溫度每升高（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。定義中涉及到質量和溫度兩個物理量，要理解物體吸熱與質量關系時，我們可以保持溫度不變；要研究吸熱與溫度關系時，我們可以保持質量不變。這樣先分別研究再綜合研究，就可化繁為簡，也降低了學生學習的難度。我們還是以水為例來說明這個問題。

（1）要理解物體吸熱與質量關系時，我們可以保持溫度不變，我們可得到如下表1所述數據。

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基礎上，把質量1kg變為質量為m kg，則得到表2中的結果。

我們再算出m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系時，我們可以保持質量不變，我們可得到如下表3所述數據。

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攝氏度時所吸收的熱量為4.2×103×m×t J。因為同種物質吸熱、放熱的比熱容都一樣，所以m kg水溫度降低1攝氏度時放熱為4.2×103×m×t J。其中t為降低的溫度。

最后我們再來回顧一下吸熱的推導過程：

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：我們再算出m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算公式：Q放=cmt ，其中t指的是降低的溫度，即t0- t 。