关于《物质的比热容》教学的一些思考

沈达伟


苏科版物理九年级上册十二章第三节《物质的比热容》,是初中物理中较复杂的一个知识点,利用比值定义法进行教学,学生初学时难以理解.而且本节课中有很多知识点学生容易理解错,本文结合笔者的教学情况谈谈对这节课的理解.
1课题导入
教材中的导入是利用沙滩和海水温度不同这个话题来引入的.这个话题的好处在于它是生活中常见的一种情景,学生能有解决问题的意识.但是利用这个情景让学生猜想无从下手,而且后面引入吸热概念还需学生在脑海中转换一下,更加深了本课的难度.笔者的导入思路是:对比烧半锅水到50 ℃与将半锅水烧开,哪个所需时间长?这个问题抛出有三个优点:一是情景常见,每家厨房里有两个煤气灶,符合生活常识;二是哪个所需时间长这个问题是需要学生思考的,因为热源不同的话,无法得知,从侧面为下面的实验做铺垫;三是刚学过热传递,让学生认识到这个过程是热传递的过程,并且将哪个加热时间长这个问题转化为谁吸热多,增加了学生的问题转化意识.接着问:烧开半锅水与烧开一锅水,哪个加热的时间长?以上两个问题可以说明,水的质量越大、温度升高越多,吸热越多.再向学生抛出一个情景:炒栗子会在锅中放沙子.提出问题:若水和沙子质量相同、升高温度相同,哪一个吸收的热量多?
2实验部分
2.1让学生充分理解用加热时间来说明吸热多少
学生由于预习过,但又不完全理解,在问到怎样比较水和沙子吸收的热量时,学生的回答是看谁升高的温度高,谁吸收的热量多.分析学生这种前概念,仍然是默认同一个物体吸热多,升高温度高.此时,笔者的解决方法是让学生学会转化问题,由于是热传递过程,所以问水和沙子谁吸热多,其实就是问下面两个酒精灯火焰谁放出热量多.笔者顺手做了一个小实验:将手中的打火机一次点燃2秒左右,一次点燃8秒左右,问学生那一次火焰放出的热量多?为什么?学生自然就想到相同热源时,利用加热时间可以比较吸热多少.
2.2教师指导实验,提高效率
对于沙子受热不均匀可能会影响数据记录.笔者的做法是,根据超市炒栗子让学生明白为何要搅拌沙子;另外为了防止沙子开始时由于搅拌不当而出现受热不均匀,可以选取升高相同的温度,但选择的温度可以适当高些,比如升高20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃……,这样实验的效果较好.
2.3器材的选择
很多实验改进,比如利用一个酒精灯加热、用电热器加热
水和煤油等.这些方法的改进都有其一定的意图,比如为了控制热源相同使数据更加准确.麦克斯韦说过“演示实验的教育价值常常与它仪器的复杂程度成反比”,所以在精确性与学生易接受性方面应选择后者,所以笔者仍然用书本中的器材.
3实验数据的处理
3.1利用图像初步让学生感受吸热能力是物质的一种属性
当记录多组数据后,可以描点将Q-T图像与初二所学的m-V图像类比,让学生初步感受这种吸热能力是物质的一种属性.
3.2利用类比引出比热容的概念
教材给出比热容概念比较泛泛而谈,如描述比热容概念:对于同种物质Q/(m·Δt)是个定值.这么会使学生不仅对比热容这个概念不理解,而且没有真正理解比值定义法的内涵.笔者所用的方法是利用类比来解决这个问题.
问学生:中国人和美国人哪个赚钱能力、吸金能力比较强?你是用什么方法来比较的?
学生的回答有三种:一是算每人每年赚的钱,多的则吸金能力强;二是时间相同、赚钱相同,比较人的个数,个数少的吸金能力强;三是人数相同、赚钱相同,比较时间,时间短的,吸金能力强.与速度对比,为了符合人的思维习惯,我们选择每人每年赚的钱来代表吸金能力.然后对比水和沙子吸热能力不同,怎样来表示,学生就很容易理解了.
3.3两种方案的对比
教材中设计了利用吸热能力强和吸热升温快两种方案.但笔者认为,吸热升温快这种想法是有一定条件的.首先,分析升温快的意思是相同的时间内升高温度高,就要求相同时间内吸热相同(因为比热小的是吸热相同、质量相同,温度升高多).但是在实验条件下,完全有可能水和沙子升温快慢相同(只需热源不同即可调节做到),所以升温快慢这种说法是有条件限制的.但是为什么平时我们都说沙子升温快,是不是错了?非也,因为在同一个太阳下,同一个热源,所以这么说也可以.
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