物質的比熱容教學難點突破有感

王秋曉

摘 要：物理概念教學是構成物理的基本元素，概念反映事物的本質特征，但抽象的物理概念常常是教學中的難點，本文通過物質的比熱容這一比較抽象概念的教學，利用生活中的經驗和感性認識，采用類比法、推導法、設置臺階法等多種教學方法，幫助學生將抽象的概念和具體的事例聯系起來，從而達到理解抽象概念的目的。

關鍵詞：教學方法；類比法；遞進法；推導法；比熱容

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）08-203-01

一、物質的比熱容教學現狀

眾所周知，物質的熱學性質主要由物質的比熱容來表示，物體間傳熱前后熱平衡方程的建立，物體溫度變化過程中吸、放熱量多少的計算等等都依靠于物質的比熱容。首次學習比熱容概念是在初三，一般方法是先導入，由生活中沙子和水同在陽光的照射下沙子的溫度較高讓學生進行猜想可能是什么原因。通過實驗，使學生觀察到質量相等的兩種不同物質（如水和沙子），在升高相同溫度時，吸收熱量不相等。為表示物質的這種性質，引出了比熱容的概念：單位質量的某種物質溫度升高1℃吸收的熱量叫做這種物質的比熱容，簡稱比熱。但教材并沒有明確指出物質的比熱容（或比熱容）表示的是物質容納熱量的能力，更沒有形象地說明它。由于熱量沒有具體的可視形體，使得相當一部分學生對物質的此種性質理解不透，甚至不理解。我曾就此問題對我校的已學過比熱容的學生做過調查，結果有半數以上的學生回答不知道比熱容表示物質的什么性質，他們只會背定義。這個調查結果顯示出，在比熱容概念的教學中存在著相當的困難和不足。我認為造成這種狀況的主要原因是熱量看不見、摸不著，沒有直觀的物理圖像，而在教學中教師又很難幫助學生建立。正因為沒有恰當的感知對象，使學生的理解受到了嚴重阻礙。

針對上述不足，我根據學生已有的經驗和感性認識，在比熱容的教學中采用了多種教學方法，結合生活中具體而又形象生動的實際事例，使學生能較容易理解比熱容這一概念，突破物質的比熱容這節知識的教學難點。

二、采用類比法建立比熱容概念

為了將抽象的概念形象化，具體化，克服比熱容教學的困難和不足，可用類比方法進行比熱容教學。大家知道，給物體加熱，物體會吸收熱量。因此，物體就好象容納熱量的容器，物體吸收熱量就是物體在容納熱量，為了能比較不同物體容納熱量的能力，把在一定過程中物體溫度升高1℃時所吸收的熱量稱為這個物體在該過程中對熱的容納量，即熱容量（容熱量）。

由同種物質組成的質量不同的物體-------類比于外形相同而底面積大小不同的容器，如右圖所示 。

將吸放熱的多少-------類比為容器中裝水量的多少。

將溫度的變化------類比為容器中水位的高低，

A B

教師通過演示實驗結合講解的方式將比熱容這一概念的物理意義具體形象的呈現出來。

教學步驟設計如下：

師：有兩個規格如上圖的兩種容器A、B，請根據下列需要選擇合理的一個，并演示說明理由。哪一個容器能裝更多的水？為什么？

生：選A。因為A的容積大.演示在B中裝滿的水在A中裝不滿

師：要選一個能使水位變化最明顯的容器，應選哪一個？為什么？

生：選B，因為其截面積小.演示同樣多的水倒進去后B中水位比A中水位要高.

師：假如在容器的底同時開兩個同樣大的排水孔，當下降同樣的水位時，哪一個放出的水多？

生：A容器。

師：由上可知，大小不同容器裝水、放水的能力是不同的。同理，由于物質的吸熱、放熱能力就像容器的裝水、放水的能力一樣，人們可以根據需要來選擇不同容熱的容器。假如用A，，B容器代表兩種不同的物質，你覺得哪一種吸熱能力強？

生：A

師：吸放熱能力強弱是怎樣表現出來的？要使兩物體上升相同的溫度，誰吸收的熱量多？

生：A

師：要使兩物體都放出相同的熱量誰的溫度變化幅度??？

生：A

師：你認為哪一種物質對溫度的變化最靈敏？

生：B

師：因此我就說A的吸放熱本領大，即比熱容大；B的吸放熱本領小，它的比熱容就小。

然后結合比熱容在生活、生產中的應用，設計有針對性的問題，檢查學生對概念的應用靈活程度，習題的設計要注重層次性，通過層次遞進式練習，讓學生在概念的運用中由淺入深，由易到難，由感性認識上升到理性認識。

三、采用遞進法推導比熱容概念

我們教師還可從生活經驗和實驗中抽象出“比熱容”的概念

教學步驟設計如下：

教師先出示兩道思考題：①把一壺水從20℃加熱到100℃和把半壺水從20℃加熱到100℃，哪種情況需要吸收的熱量多？為什么？

生：一壺水吸收的熱量多，因為一壺水燒開需要的時間更長。

師：②把一壺水從20℃加熱到100℃和把一壺水從20℃加熱到80℃，哪種情況吸收的熱量多？為什么？

生：將水燒開需要吸收的熱量更多。因為燒開一壺水溫度升得更高，加熱時間長。

教師引導學生仔細分析并說明理由：第①題：加熱的都是水；溫度都升高了80℃；當然質量越大的吸收的熱量越多。第②題：加熱的都是水；且質量相等，都是一壺，當然是溫度升高的越多吸收的熱量越多。

教師根據學生的回答，在黑板上寫下影響吸收熱量多少的因素有：溫度變化量和質量，

教師順水推舟又提出第三道思考題：③把一杯水和一杯沙子都從20℃加熱到80℃吸收熱量一樣多嗎？哪種情況需吸收的熱量多呢？由此引導學生猜想：水和沙子的吸收熱量的能力是不同的，從而引出探究實驗：比較水和沙子的吸熱本領。

用相同的酒精燈給1kg的水和1kg的沙子加熱，初溫均為20℃。從實驗可知：如果都加熱到80℃，沙子所需時間少，即沙子吸收熱量也少。由此可知，影響吸收熱量的因素除溫度變化和質量外，還與物質的種類有關，水和沙子，盡管溫度變化和質量都相同，但吸收的熱量還是不同。

教師引導學生分析得出，質量相等的不同物質，在升高相同的溫度時，吸收的熱量是不同的，即不同物質的吸收熱量的能力是不一樣的，我們把不同物質的這種容熱的能力的強弱，叫做物質的比熱容。