浅谈沪粤版物理新教材中的探究物质的比热容

浅谈沪粤版物理新教材中的探究物质的比热容

山东泗水中册镇中心中学 杨洪波孔凡君

　　在济宁市使用沪粤版物理新教材备课会上束炳如主编强调新课改下教与学要注重过程与方法，指出物质的比热容这节课非常重要，以前，用旧人教版教材，有的老师为了省事，干脆不做实验，很多老师根据图示，只是定性的分析，学生对这部分知识理解不透彻;再说，当时用电加热器加热，也很难控制。笔者通过多次实践，从不同的角度对本次实验再做探究。

　　本节的重点是通过探究实验认识不同物质有不同的吸热和放热的本领,从而形成比热容的概念。所以落实“探究”过程非常重要。尽管教材编者已充分考虑到学生“设计实验”的难度，对探究的内容作了简化，但该实验中“热量”不是直接测量的量，因此，仍然不要过高估计学生的设计能力，教师要为学生的思维做好相应的铺垫，引导学生用加热时间的长短来衡量吸热的多少。实验的操作也有一定的难度，需要同组的同学相互配合，对实验结果不要过分追求完美，只要求定性的结论。比热容是初中物理出现的第一个由两个以上的因素决定的物理量，概念的表述和单位的教学都要充分估计学生认知的难度，在教学过程中要做到心中有数。

　　一、问题的提出

　　物体吸收热量的多少跟什么因素有关?可根据日常生活经验，以烧水为例，如果烧的水越多，需要加热的时间就越长，可见水吸收的热量跟水的质量有关，质量越大，需要吸收的热量越多;如果需要加热的水温越高，烧的时间也要越长，可见水吸收的热量还跟水升高的温度有关，水温升高的越多，需要吸收的热量也越多。定性地提出了以上两个因素，话一转，

　　那么，物体吸收的热量的多少还跟其他什么因素有关?如果取质量相等、升高的温度也相等的不同的物质，它们吸收的热量还相等吗?物体吸收的热量的多少跟物质的种类有关吗?也就是说，不同物质的吸热性能是否相同?将重点放在探究不同物质的吸、放热本领上，这样处理，既降低了探究的难度，又节省了时间使实验探究再课堂上完成成为可能。即便如此，要求学生在完全不知道的情况下，独立设计完成探究也不那么容易。

　　二、过程与方法

　　为探究不同物质的吸热性能，应使其质量相同，观察它们升高相同的温度时，吸收的热量是否相同，吸热的多少可近似根据加热时间的长短确定。这里采用的方法是控制变量法。

　　教材中“制定计划与设计实验”中的三个问题不一定都要求学生独立解决。如能让学生将其中的第3个问题“怎样才能使物体在一定时间内，从热源吸收的热量相等?”想清楚，也就不错了。

　　三、选择实验器材：

　　根据上面确定的研究方法，需要选择被研究的物质(研究对象)、容器、温度计、加热源等器材。

　　选择被研究的两种物质作对比时，一般选液体，因为液体在加热时受热比固体均匀;如果选择固体(如沙子)，加热过程中需要不停的搅拌才能保证受热均匀，可以根据情况选择水和煤油、水和食用油等，由于煤油污染环境，所以，一般都选择水与其他一种液体。从后面的“一些物质的比热容”表中可以看出，水的比热容最大，所选的两种液体比热容差别大，其吸热性能差别也就大，实验的效果就好。这里最好选择水和豆油，主要考虑同学们对豆油比较熟悉，材料容易获得。

　　加热容器应选择空易拉罐，是考虑易拉罐质量小，导热性能好，对实验效果的影响小，而且具有器材易得，能实现废物利用，不易破碎等优点，加工时口应剪大一些，便于观察温度计的玻璃泡是否全部浸入被测液体中。

　　选择实验室常用温度计测量水与豆油的温度，注意，读完数，从油中取出，应用檫布擦干。

　　加热源要用一盏酒精灯，并用外焰加热，使火焰的大小和燃烧情况相同，点燃酒精灯，使其灯焰大小稳定且距离罐底的高度相等，并一直燃烧直到实验结束为止，以保证物体在一定时间内从热源吸收的热量尽可能相等。

　　所用铁架台须备两个铁圈，因为前者加热时，铁圈已被烧热，短时间内不能冷却，更换加热物质的同时更换铁圈，为了缩短实验时间及控制热源相同，不影响下一个加热的物质，需更换铁圈。这也是实验的关键点。

　　开始加热时，两液体的初温不同，不要误认为两液体的初温相等，都等于室温，那是不对的，最好不从初温计时。而从加热到一定温度时开始计时(如从30℃加热到50℃)注意边加热边搅拌，分工协作，一人观察水和豆油温度的变化Δt，一人记录发生这一变化所用的时间t，分别填在实验数据记录表格里，分析实验数据，找出相关结论。初学者所用的语言不一定能做到简洁明了，只要能大致地将问题表达清楚，就应该给予肯定和鼓励,我认为,把水的比热容大比喻成人的肚量大,不温不火的慢性脾气,更能让学生理解。

　　探究活动一般以2人一小组为好，最多不要超过4人。从安全的角度和实验的准确性考虑，热源不宜采用通常的“电加热器”代替。尽量不要用煤油作为“另一种”物质，因为煤油对教室有污染。

　　编者按照以上要求，就探究比热容的实验进行了尝试。相关的实验条件与结论如下：

　　实验器材：

　　铁架台(两个铁圈)、酒精灯一盏、打火机、大玻璃烧杯、量筒或天平、温度计、水和豆油、自制易拉罐两个、记时器。

　　实验步骤：

　　(1)调整铁架台的铁圈使其置于酒精灯灯芯的正上方并保持恰当的高度。

　　(2)点亮酒精灯，使其灯焰大小稳定并一直燃烧直到实验结束为止。

　　(3)将盛有200g水的玻璃烧杯置于铁圈上方，同时插入温度计，一边观察一边缓缓搅拌杯中的水，记下水的初温。

　　(4)观察温度计，当水的温度上升20℃，记下所用的时间。

　　(5)更换等质量的豆油，同时更换铁圈，重复步骤(3)、(4)，记下加热所用时间。

　　(6)用“易拉罐烧杯”代替玻璃烧杯，重复步骤(3)、(4)、(5)。记下每次加热所用时间。填入下表：

　　室温 15℃温度变化20℃物质的质量200g

　　说明：所用玻璃烧杯的质量为59.4g;易拉罐的质量为14g