比热容——基于物理核心素养，让学生发生真正的学习

王秀勤

【摘 要】物理学科的核心素养包括物理观念、实验探究、科学思维和科学态度与责任四大方面。物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习，内化而来的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。本文阐述了各个环节如何培养和提高学生的物理核心素养，以期对广大教育工作者有所助益。

【关键词】比热容;物理核心素养;核心概念;设计理念

《13.3比热容》是人民教育出版社九年级全一册第十三章第三节内容。

一、教材分析

本节课是第十三章内容，是在学习了分子热运动、热传递、热量等知识的基础上，通过实验比较不同物质吸热的情况，引出对于不同物质这种性质上的差别——比热容。比热容的概念和应用是本章的重点，比热容概念的建立是本节的难点，也是本章的难点，因此，比热容是本节的核心概念。

二、学情分析

学生在学习本节之前对温度、内能、热量已有一定程度的孤立性、片面性的认识，但没有深刻地理解和认识到它们之间的相互联系，因此，在教学过程中要为学生创设情境，以激发学生的认知冲突。

三、教学目标

教学目标是以学生为主体，充分体现学生的主体地位，从学生的角度出发设置的：

1.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。

2.通过实验，进一步体会控制变量的方法在实验中的作用。

3.尝试用比热容来解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。

课程标准对本节的要求是：通过实验，了解比热容，尝试用比热容说明简单的自然现象。

因此把本节课的教学重难点设置为：

（一）重点

1.实验探究计划的制订、实验的实施和实验数据的收集。

2.比热容概念的建立过程。

（二）难点

1.比热容概念的建立过程

为了克服教学重点和难点，采用实验展示与探究式的教学方法，引导学生亲身体验、自主分析、讨论、归纳的研究法学习。

四、教学过程

教学过程将通过联系生活、引导猜想;炎热夏季、户外体验;学生讨论、设计实验;归纳总结、建立概念;联系实际、加深认识;学生自主、选择作业这六个环节展开。

（一）联系生活，引导猜想

根据生活经验，烧开一壶水比烧开半壶水需要加热的时间长;把一壶水烧开比烧成温水需要加热的时间长;烧开一锅水比烧开一锅油需要的加热时间要长。通过生活经历容易得出：同种物质在温度升高时吸收的热量与物质的质量有关，与升高的温度有关。质量相同的不同种物质升高相同的温度时吸收的热量不同。这个过程中，加热时间长短表示吸收热量多少。

设计理念：通过这一生活实例，解决了在实验中如何比较“吸收热量多少”这个难题，同时也为渗透转换法这个思想做了铺垫，锻炼和培养了学生善于总结的能力。

炎热夏季，学生户外运动时会有中午沙子很烫而海水清凉的情况;傍晚时，沙子变凉了而海水却还很温暖的感觉，学生会有“相同的环境，沙子比水的温度变化大，是沙子吸热更多吗？”这个疑惑，那么如何比较不同物质的温度变化呢？

设计理念：从生活经历激发认知冲突，学生观点发生分歧，驱使学生想探究为什么，培养学生解决问题的兴趣和热情。

1.水和煤油的量有何要求？

2.用来加热的热源有什么要求？

3.你用什么方法探究这一问题？

在上述情景和以下几个问题的引领下，选择合适的实验仪器：

选择相同的烧杯、质量相同的水和煤油，两个相同的电加热器，同时得出实验的方法是控制变量法。

设计理念：通过问题引领学生设计实验;培养学生能够根据情境和自身实际，选择或调整学习策略和方法的能力。

为了避免由于热传递的不同对实验的影响，选择水和煤油这两种液体为研究对象，引导学生讨论并设计实验过程，探究物质的吸热情况，学生通过讨论会得出如下两种实验方案：

方案一：相同质量的水和煤油，升高相同的温度，比较加热时间。

方案二：相同质量的水和煤油，加热时间相同，比较升高温度。

在这两个方案里，用相同的电加热器加热时，加热时间长短表示物体吸收热量的多少，从而得出加热时间越长，物体吸收热量越多;加热时间越短，物体吸收热量越少的结论。

设计理念：让全体同学参与，经历思考与探究的过程。培养学生勇于探究的科学精神。

在上述试验过程中有三个实验难点：

1.为什么选取质量相同的水和煤油。

2.选用什么样的热源进行加热。

3.怎样在较短的时间能得到实验数据分析结论。

前两个实验难点在问题引领中引导学生克服了困难，第三个难点则通过引导学生设计合理数据收集表格，通过规范数据收集实现较短时间内得到分析结论的目的。

通过实验可以得到结论：

相同质量的不同物质，升高相同温度，吸收热量不同;

相同质量的同种物质，升高相同温度，吸收热量相同。

为了方便描述物质的这种性质，引入比热容这个名词的概念。在这里可以类比密度的定义方式引导学生总结出要在相同条件下比较，即必须让质量相同，温度升高的也相同，而质量都为1Kg，温度都升高1℃，比较起来最为方便。这样顺理成章地引出比热容的定义。比热容定义：一定质量的某种物质在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。通过概念得到比热容公式：

设计理念：根据实验过程归纳总结得出比热容的概念，培养学生善于总结归纳的能力。

回到課堂开始的情境中，让学生通过实验结论解答同学们的分歧：温差较小水的比热容是较大的。

给出不同物质的比热容，让同学们找出：

1.读出水、砂石的比热容说出表示的含义;

2.对比水、砂石的比热容，分析：相同质量的水和砂石吸收相同的热量，谁的温度变化大？

3.为什么大多数的金属都不能很好的储存热量？

4.如果没有水，什么是储存热量的最佳物质？

5.哪种物质的加热速度最快？

设计理念：培养学生能自觉、有效地获取、鉴别、使用信息的能力。

水的比热容比较大这一特点在生活中有重要的意义，请同学们联系生活实际，通过列举生活中的事例，讲解应用原理，达到学以致用的目的。

设计理念：理论联系实际，体现从物理走向社会的学科理念。

安排作业：搜集图书或网上的资料，对照本地的情况，写一份关于热岛效应的成因及其对环境的影响的报告，并提出改善的措施。

最后，教学设计说明，本节课通过实验探究使学生认识到物质的比热容是反映物体温度变化时吸收或放出热量多少的能力。在教学中提倡学生联系生活、联系实验提出问题，提出自己的猜想，不包办不代替，通过对探究过程的总结，概括出比热容的概念，并用之解释生活中的自然现象、生活和生产的应用事例。

物理学科的核心素养包括物理观念、实验探究、科学思维和科学态度与责任四大方面。本节课就涉及到的四个大方面具体的相关要点，在课堂中的每个环节中的设计目的和设计理念中做了解释，希望通过这样不断对学生科学素养的培养，在教学过程中坚持以传授所需科学知识及其技能为基础，以培育科学素养为主导，以发展学生创新精神、养成应用科学方法的行为和习惯为重点，以了解科学、技术与社会的关系为背景，渗透科技意识，从而提升学生的物理核心素养。