讓學生慢慢理解「比熱容」
滬科版九年級物理第十二章第二節《科學探究:物質的比熱容》是一個讓很多老師頭痛的課題,比熱容概念的建立是本節課的難點所在。
本課在教學設計上來說需要兩節課時間完成教學任務,第一節課通過實驗探究得出物質的吸熱性能與物質的種類有關,從而得出比熱容的概念;第二課時對於比熱容不得的計算進行專門的分析與講解,從而讓學生能夠利用公式進行簡單的有關比熱容的計算。在第一課時中,我以前都是在探究出物質的吸熱能力與物質種類有關後,直接得出比熱容的概念(這也是一種常規思路),再利用比熱容不得的知識對相關現象進行分析與解釋,從而讓學生對與比熱容相關的生活中的物理現象能夠有著一個科學的理解。今年由於所帶畢業班各班間的差距太大,所以對於這部分的知識對於兩個基礎較差的班級來說我決定多放出一節課時間來讓他們理解比熱容及其應用。所以對於課堂的知識呈現也有了一定的改變:
與他人一樣,通過生活經驗得到物質的吸熱與物質的質量和物質升高的溫度有關後,我帶領學生進行了物質吸熱與物質種類是否有關的探究,通過對水和色拉油的加熱,讓學生對實驗中的數據進行分析,通過分析後,學生了解了物體的吸熱還與物質種類有關。此時,我並沒有向學生展示比熱容的概念,而是對於實驗數據進行了進一步的挖掘:
1.我們能不能利用圖像去分析不同物質的吸熱能力?
我帶領學生對實驗中得到的數據繪製了溫度與加熱時間關係的圖像,通過圖像讓學生分析誰的吸熱能力強,學生通過相同加熱時間比升高的溫度以及升高相同的溫度比較加熱時間,從而對水和油的加熱圖像有著深層次的分析,也了解一個事實:從外界吸收了相同的熱量後,水升高的溫度明顯地比油少。
2.思考:如果讓水和色拉油以相同速度對外界放熱,其溫度隨時間的變化圖像又該是怎樣的呢?
學生通過類比很容易得到對外放熱相同時,水降溫的幅度比油小。進一步分析讓學生對物質有吸熱能力有一個感性的認識:即吸熱能力強的物質是慢性子,升溫慢,降溫也慢;而吸熱能力強的物質是急性子,升溫快,降溫也快。
3.展示一組數據(仍然不出示比熱容的概念)
1kg水溫度升高1℃需要吸熱4200J;
1kg冰溫度升高1℃需要吸熱2100J;
1kg砂石溫度升高1℃需要吸熱920J
1kg銅溫度升高1℃需要吸熱390J;
1kg鉛溫度升高1℃需要吸熱130J;
1kg水銀溫度升高1℃需要吸熱140J;
學生觀察提花的數據後,老師提問:這些物質中,誰的吸熱能力最強,誰的吸熱能力最弱?同樣吸收4200J的熱量,使1kg水溫度升高1℃,砂石也只升高1℃嗎?(大約4.5℃)對此,你能否說明下內陸一年溫差比沿海大的原因?
4.分析下夏天城市「熱島效應」的原因及其緩解方案。
5.生活中還有應用水的吸熱能力強的事例嗎?
至此,在隻字未提比熱容的情況下,通過層層深入學生已經對比熱容的知識完全掌握,於是,我向學生提出問題:既然物體的吸熱能力的差異對我們的生活的如此大的影響,我們能不能用一個物理量來表示它呢?學生打開書本,看一看教材中是如何表示的。
這部分的分析大約花了我一節課時間,比既定的教學進度慢得多,不過我認為其價值是巨大的,我發現學生能夠自然地認識到比熱容是表示物體吸熱能力的物理量,水的吸熱能力最強,所以其比熱容最大,並能夠清晰地說出每個物質比熱容表示的物理意義,更值得一提的是學生都能正確認識到物質的比熱容是物質的特性,在其後的相關檢測中基本上沒有發生比熱容理解上的錯誤。這對於其後所講的熱量的計算是極有幫助的。
教學是需要時間和學生慢慢磨的!
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