錢小鳴

摘要：在初中物理教學(xué)中，經(jīng)常在建立一個(gè)重要的物理概念或規(guī)律時(shí)，由于學(xué)生認(rèn)知水平的限制，產(chǎn)生教與學(xué)的難點(diǎn)?！氨葻崛荨笔浅踔形锢碇袑W(xué)生較難理解的一個(gè)重要概念。教學(xué)“比熱容”時(shí)，將難點(diǎn)分解到各教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)，架設(shè)臺(tái)階，逐個(gè)擊破。

關(guān)鍵詞：比熱容教學(xué)難點(diǎn)架階問(wèn)題

在初中物理教學(xué)中，經(jīng)常在建立一個(gè)重要的物理概念或規(guī)律時(shí)，由于學(xué)生認(rèn)知水平的限制，產(chǎn)生教與學(xué)的難點(diǎn)。比熱容是初中物理中學(xué)生較難理解的一個(gè)重要概念，它是用熱量、溫度、質(zhì)量三個(gè)物理量來(lái)定義的。對(duì)初中生來(lái)說(shuō)，要理解并建立這樣一種物理量困難較大。對(duì)此，可將難點(diǎn)分解到各教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)，架設(shè)臺(tái)階，逐個(gè)擊破。

一、引入新課

蘇科版初中物理教材通過(guò)一個(gè)探究活動(dòng)引入“比熱容”的教學(xué)。首先，根據(jù)生活中的一種常見(jiàn)現(xiàn)象（初夏，小明和小華去海邊游玩。中午，他們赤腳走在海邊的沙灘上，覺(jué)得沙子很燙;當(dāng)他們跳進(jìn)海水中時(shí)，卻覺(jué)得海水較涼），由小明和小華同一時(shí)刻對(duì)海水和沙子的不同感覺(jué)引出問(wèn)題：“同樣都是在太陽(yáng)光照射下，為什么海水和沙子的溫度不一樣呢？”

如果按照物理探究的正常步驟，接下來(lái)就應(yīng)該進(jìn)入猜想環(huán)節(jié)。但是，由于初中生很難把現(xiàn)象和“未知的”物理知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，所以，這樣的猜想對(duì)他們來(lái)說(shuō)有一定難度。對(duì)此，教師可以做一些提示性的引導(dǎo)，如：“太陽(yáng)光照射海水和沙子的時(shí)間長(zhǎng)短相同嗎？同一時(shí)刻，水和沙子的溫度不同，它們升溫的快慢一樣嗎？”通過(guò)這樣的提示，學(xué)生很容易想到：太陽(yáng)光照射海水和沙子的時(shí)間長(zhǎng)短相同，相當(dāng)于對(duì)它們加熱了相同的時(shí)間;沙子的溫度比海水高，說(shuō)明沙子升溫比海水快。進(jìn)一步地，學(xué)生就能得出“可能是海水和沙子吸收相同熱量時(shí)升高的溫度不相同，沙子吸熱升溫比海水快”這樣的猜想。由此，突破了猜想環(huán)節(jié)的難點(diǎn)，學(xué)生初步感受到生活中的“比熱容”。

二、實(shí)驗(yàn)探究

（一）理清實(shí)驗(yàn)思路

有了猜想，就要加以驗(yàn)證，即實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)探究的第一步是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，這也是“比熱容”學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)。教師可把情境中的問(wèn)題和物理知識(shí)一一聯(lián)系起來(lái)，助力學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：如圖1所示，海水和沙子代表不同種類的兩種物質(zhì);太陽(yáng)可以和吸收熱量聯(lián)系起來(lái)，照射相同的時(shí)間表示海水和沙子被同一個(gè)熱源加熱了相同時(shí)間，即吸收了相同的熱量;沙子燙、海水涼表示兩者的溫度不同。

這樣，學(xué)生自然想到：實(shí)驗(yàn)中需要準(zhǔn)備兩種不同的物質(zhì)（水和沙子）;用兩個(gè)相同的酒精燈代表太陽(yáng)，即相同的加熱方式;用溫度計(jì)測(cè)量?jī)煞N物質(zhì)的溫度變化。

（二）明確實(shí)驗(yàn)變量

因?yàn)楸葻崛菔怯脽崃?、溫度、質(zhì)量三個(gè)物理量來(lái)定義的一個(gè)概念，如果直接讓學(xué)生討論“不同物質(zhì)吸熱升溫快慢”探究實(shí)驗(yàn)的變量控制，有一定難度。對(duì)此，教師可在學(xué)生討論前設(shè)置一些提示性問(wèn)題，如：（1）日常生活中，在相同時(shí)間、相同地點(diǎn)，要將同樣的一壺水燒開，所需時(shí)間的長(zhǎng)短可能和什么因素有關(guān)？（2）在同樣的火爐上燒水，燒開一壺水和燒開半壺水所需時(shí)間一樣嗎？

學(xué)生對(duì)以上問(wèn)題思考后不難得出：在相同時(shí)間、相同地點(diǎn)，要將同樣的一壺水燒開，如果熱源火焰大，所需的時(shí)間就會(huì)短一些，熱源火焰小，所需的時(shí)間就會(huì)長(zhǎng)一些，即所需時(shí)間的長(zhǎng)短和火焰的大小也就是熱源加熱的方式有關(guān);在同樣的火爐上燒水，即熱源加熱的方式相同，燒開一壺水要比燒開半壺水所需時(shí)間長(zhǎng)，即吸熱升溫時(shí)間和水的質(zhì)量有關(guān)。

既然同種物質(zhì)吸熱升溫的快慢與加熱方式和物體的質(zhì)量有關(guān)，那么，研究水和沙子吸熱升溫快慢時(shí)，需要控制哪些變量呢？學(xué)生自然而然地想到：應(yīng)該采用相同的加熱方式以及控制水和沙子的質(zhì)量相同。

（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

通過(guò)討論，學(xué)生已經(jīng)明確實(shí)驗(yàn)應(yīng)該控制水和沙子的質(zhì)量以及加熱方式相同，即用相同的加熱方式給質(zhì)量相同的水和沙子加熱。接下來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，學(xué)生很容易想到用相同的加熱方式加熱相同的時(shí)間（吸收相同的熱量），比較相同質(zhì)量水和沙子的溫度變化。教師引導(dǎo)學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，學(xué)生發(fā)散思維：用相同的酒精燈給質(zhì)量相等的水和沙子加熱;為了記錄溫度，應(yīng)該在水和沙子中分別插入一根溫度計(jì)（有條件的學(xué)?？梢允褂脺囟葌鞲衅鳎?。教師進(jìn)一步完善學(xué)生的設(shè)計(jì)：為了讓水和沙子受熱均勻，要加入攪拌棒;為了讓水和沙子更好的受熱，盡量選用導(dǎo)熱性較好的易拉罐作為容器。最終的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

（四）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

學(xué)生按照?qǐng)D2所示組裝實(shí)驗(yàn)裝置，完成實(shí)驗(yàn)探究后，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格（設(shè)計(jì)的表格見(jiàn)表1）。分析數(shù)據(jù)學(xué)生便能得出結(jié)論：加熱相同的時(shí)間，沙子的溫度變化要比水大，所以，當(dāng)水和沙子吸收相同的熱量時(shí)，沙子的溫度變化比水快。

三、建立概念

建立比熱容概念是本節(jié)課的最終目的，也是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。怎樣讓學(xué)生通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)達(dá)成這一教學(xué)目標(biāo)呢？教師可在剛才實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上設(shè)置引導(dǎo)問(wèn)題：“剛才我們?cè)趫D像中畫一條豎線，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量相等的水和沙子加熱相同的時(shí)間，沙子的溫度變化比水大，那如果在圖像中畫一條橫線呢，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？”

學(xué)生在圖像上畫橫線（如圖5所示）并展開分析：圖像上畫出的橫線表示水和沙子升高相同的溫度;當(dāng)沙子和水的溫度都從20 ℃升高到40 ℃，升高了相同的溫度，沙子加熱的時(shí)間是2.2 min，而水加熱的時(shí)間是6 min，即水比沙子吸收更多的熱量;換句話說(shuō)，質(zhì)量相同的沙子和水，升高了相同的溫度，加熱水的時(shí)間比沙子長(zhǎng)，即水吸收的熱量比沙子多。

由此，學(xué)生展開思考與分析，以建立比熱容的概念：“沙子和水的質(zhì)量以及升高的溫度都相同，為什么吸收的熱量不同？”進(jìn)而學(xué)生發(fā)現(xiàn)，若換用其他不同的物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（有條件的班級(jí)可實(shí)際實(shí)驗(yàn)），質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，它們加熱的時(shí)間即吸收的熱量一般都不相同。說(shuō)明這種特性反映了物質(zhì)種類間的差別。教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：為了表示不同的物質(zhì)之間的這種差異，我們引入了“比熱容”，也就是說(shuō)，以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是由于沙子和水的比熱容不同引起的。比熱容就是物體溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度的乘積之比，即比熱容=吸收的熱量（Q）物體的質(zhì)量（m）×升高的溫度（Δt）。由于比熱容是反映不同的物質(zhì)種類之間的吸收熱量快慢的物理量，所以，對(duì)于同種物質(zhì)，比熱容是相同的;對(duì)于不同物質(zhì)，比熱容一般不同。比熱容是物質(zhì)的物理屬性之一。