比热容概念的引入例析

蔡华

摘 要：比热容的概念，在热学部分乃至整个初中物理教学中都是一个难点。教学中，如果教师能有效地设计学生实验，有针对性地设置促进学生思维递进的问题串，将能很好地突破此难点，帮助学生正确理解比热容的概念。本文主要用问题串的形式，逐步递进引导学生理解比热容的概念及物理意义。

关键词：比热容；问题串；比值定义

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）2-0067-2

1 案例描述

在比热容教学中，为了能让学生对比热容的概念有逐步递进理解的过程，笔者从生活常识出发，设计了以下几步：

[第一步] 为了让学生对物质吸热多少跟什么有关有初步印象，创设情境，设计以下几个问题：

（1）用烧开水引导学生思考。烧开半壶水和一壶水，所需加热时间哪个长？说明吸收热量多少与什么有关？

学生：烧开一壶水时间长。说明质量越大，吸收热量越多，即吸收热量多少跟物体质量有关。

（2）将一壶水烧开和烧到50 ℃，哪个需要加热更长时间？吸收热量多少与什么有关？

学生：将一壶水烧开所需加热时间更长。说明吸收热量多少跟升高的温度有关。

（3）海边的水和沙子，从早晨到中午，接受相同的日照后，谁的温度高？说明吸收热量多少跟什么有关？

学生：沙子的温度高，说明吸收热量多少跟物质种类有关。

以上几个问题，从生活体验出发，一环扣一环，提炼出物理规律，让学生有初步印象，物质吸收热量多少跟物体质量、升高的温度、物质种类3个因素都有关。

[第二步] 在第一步的基础上引导学生设计探究实验。用相同的酒精灯加热相同质量、相同初温的水和沙子，观察并记录相应时刻的温度值，观察不同物质吸热升温的快慢情况。通过分析数据，让学生感知到不同物质吸热升温的本领不同。

（1）引导学生分析数据，在图表上画出水和沙子温度随时间变化的曲线。

（2）引导学生思考为什么吸收相同热量，沙子和水升高的温度却不同？

学生：可能沙子和水吸热升温的快慢不同。

（3）教师引出比热容的概念，由此可见，不同物质吸热升温的快慢不同，这反映了物质的一种属性。为了表示物质的这一属性，引入一个物理量叫比热容，用字母c表示，其数值等于单位质量某种物质温度升高（或降低）1 ℃所吸收（或放出）的热量。同种物质的比热容相同，不同物质的比热容一般不同。

[第三步] 介绍比热容的定义公式c=Q/mΔt。对于这一定义公式，教材是利用比值法得出的，涉及到4个物理量，比初中阶段其他几个比值定义的物理量更难理解。从课堂反应来看，对于基础薄弱的学生似乎很难理解。为了让学生理解比热容与其他几个物理量的关系，笔者又以水为例，设置以下几个问题让学生思考：

（1）水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃），表示什么意思？

学生：1 kg水温度升高（或降低）1 ℃，吸收（或放出）的热量是4.2×103 J。

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

学生很容易得出答案为：Q1=mc。

（3）m千克水温度升高Δt，需要吸收的热量是多少？

学生：Q2=mcΔt，

笔者总结：

同理，对于任何物质，吸收或放出的热量为Q，质量为m，变化的温度为Δt，三者的关系为：Q=cmΔt，不难得出c=Q/mΔt。此时，很自然得到比热容的单位是J/（kg·℃）。

2 案例评析

（1）本案例中几个问题的设置，符合学生的认知特点，从生活中熟悉的常识入手，帮助学生认识到物质吸热升温跟什么因素有关，将物理课堂中难以理解的知识点，化解为身边的生活现象，易于学生理解。

（2）小班教学的核心理念是尊重差异，有效的教学应该建立在对学生学情充分了解的基础上，包含学生已有的学习基础、认知特点和可能存在的思维障碍，这些都为课堂教学设计提供重要的依据。本案例兼顾到学习能力弱的学生，给他们搭建平台，将比值定义物理量的过程，解析为一个个小问题，大大降低了理解上的难度。这与课前笔者仔细钻研教材，研究学生的认知基础分不开。

（3）本节课学生的认知与笔者的设计有冲突，遇到如此偶发事件，笔者能迅速作出反应，改变原有计划，顺着学生的思路，作出积极的引导，最终取得较好的效果。作为教师，如果遇到类似的“突发情况”必须顺应学生的认知规律，及时改变教学策略，帮助学生理解难点。

（4）如果时间足够，对于教学中的难点必须设计问题紧跟其后，立刻训练检测，帮助学生强化理解。

（5）“眼看千遍，不如手过一遍”，初中物理涉及到几个比值定义的物理量，在新授课时，对于物理量所表示的物理意义，要有意识地让学生自己说出来，写出来，在这一过程中加深对物理量的理解。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理九年级上册[M].南京：江苏科学技术出版社，2016.

[2]刘玲.创设有效情境 构建高效课堂[J].物理教学探讨，2013，31（9）：14-16.

[3]王爱生，佟岩.初中教科书中引入比值法定义物理概念的思考与实践[J].物理教师，2007，28（3）：26-27.

（栏目编辑 邓 磊）