一、“熱量、比熱容”研究

（一）學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)中的地位及相互關(guān)系

比熱容又稱比熱容量，簡(jiǎn)稱比熱，是單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量，即使單位質(zhì)量物體改變單位溫度時(shí)吸收或釋放的內(nèi)能。比熱容是表示物質(zhì)熱性質(zhì)的物理量。

比熱容是表征物質(zhì)特性的一個(gè)重要物理量，反映物質(zhì)吸、放熱本領(lǐng)的物理量,是物質(zhì)吸、放熱量的能力，在國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)中“能量 - 內(nèi)能”中包含了比熱容的幾點(diǎn)要求：

[轉(zhuǎn)載]初中物理“比熱容”教究學(xué)研與案例評(píng)析 了解熱量的概念。

[轉(zhuǎn)載]初中物理“比熱容”教究學(xué)研與案例評(píng)析 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解比熱容的概念。

[轉(zhuǎn)載]初中物理“比熱容”教究學(xué)研與案例評(píng)析 嘗試用比熱容解釋簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象。

其內(nèi)容涵蓋了：熱量及其單位；比熱容的概念；會(huì)用比熱容的概念分析、判斷有關(guān)問(wèn)題；會(huì)查比熱容表；根據(jù)比熱容進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱量計(jì)算。

作為表征物質(zhì)特性的一個(gè)重要物理量，比熱容概念的建立是分析許多有關(guān)現(xiàn)象的理論依據(jù)，對(duì)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)會(huì)產(chǎn)生重要影響，是學(xué)生必須建立的基本物理量。

（二）“熱量、比熱容”在熱學(xué)知識(shí)中的地位

物理概念是整個(gè)物理學(xué)知識(shí)的核心，它是學(xué)習(xí)物理學(xué)、理解物理公式含意、掌握其法則、規(guī)律等知識(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是學(xué)生特別是初中學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到枯燥無(wú)味、難以掌握的一個(gè)關(guān)鍵�！盁崃俊⒈葻崛荨笔浅踔袩釋W(xué)的重要內(nèi)容，在學(xué)習(xí)了機(jī)械能的基礎(chǔ)上，把能量的研究拓展到內(nèi)能，并開始用物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的知識(shí)來(lái)解釋宏觀現(xiàn)象。為從分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)理解物體內(nèi)能的本質(zhì)打下基礎(chǔ)，也為下一單元燃料的燃燒和熱機(jī)的學(xué)習(xí)做好了準(zhǔn)備。

比熱容是反映物質(zhì)吸、放熱本領(lǐng)的物理量，是物質(zhì)的一種重要熱學(xué)特性，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)熱學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)概念，也是分析許多有關(guān)現(xiàn)象的理論依據(jù) , 在熱學(xué)中具有重要的地位。

知識(shí)聯(lián)系：

1．熱量

熱量是物體在熱傳遞過(guò)程中傳遞能的數(shù)量。熱量與物質(zhì)的比熱、質(zhì)量和溫度的變化量有關(guān)，因此，說(shuō)物體“具有”多少熱量是錯(cuò)誤的。熱量是可以“傳遞”的，在熱傳遞過(guò)程中，物體的內(nèi)能要隨之發(fā)生變化（在有些資料中，將在熱傳遞過(guò)程中，物體內(nèi)能改變的多少定義為熱量）。一般情況下，此時(shí)物體的溫度也同時(shí)發(fā)生變化，但是也有例外。如在某些物態(tài)變化的過(guò)程中，無(wú)論物體是吸熱還是放熱，溫度均保持不變。

熱量的實(shí)質(zhì)是在熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少或傳遞能量多少的量度。

由于溫度差，在熱傳遞過(guò)程中，物體（系統(tǒng)）吸收或放出能量的多少，叫做“熱量”。它與做功一樣，都是系統(tǒng)能量傳遞的一種形式，并可作為系統(tǒng)能量變化的量度。熱量是熱學(xué)中最重要的概念之一，它是量度系統(tǒng)內(nèi)能變化的物理量。在熱傳遞的過(guò)程中，實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)移的過(guò)程，而熱量就是能量轉(zhuǎn)換的一種量度。熱傳遞的條件是系統(tǒng)間必須有溫度差，參加熱交換不同溫度的物體（或系統(tǒng)）之間，熱量總是由高溫物體（或系統(tǒng)）向低溫物體（或系統(tǒng)）傳遞的，直到兩個(gè)物體的溫度相同，達(dá)到熱的平衡為止。

2．溫度變化

溫度表示物體的冷熱程度，同時(shí)也表示物體內(nèi)大量分子作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的快慢 程度。溫度可以是物體所“具有”的，但它是不能“傳遞”的。溫度的變化用“升高”和“降低”來(lái)描述，溫度與熱量、內(nèi)能均有密切聯(lián)系。

物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來(lái)講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。溫度只能通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量，而用來(lái)量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。溫度沒有高極點(diǎn)，只有理論低極點(diǎn)“絕對(duì)零度”�！敖^對(duì)零度”是無(wú)法通過(guò)有限步驟達(dá)到的。目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo) (F) 、攝氏溫標(biāo)（℃）、熱力學(xué)溫標(biāo) (K) 和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。溫度是物體內(nèi)分子間平均動(dòng)能的一種表現(xiàn)形式。分子運(yùn)動(dòng)愈快，物體愈熱，即溫度愈高；分子運(yùn)動(dòng)愈慢，物體愈冷，即溫度愈低。

知識(shí)擴(kuò)展：在工程實(shí)際應(yīng)用上常用定壓比熱容 CP 、定容比熱容 CV 、飽和狀態(tài)比熱容三種。

（定壓比熱容 Cp 是單位質(zhì)量的物質(zhì)在壓力不變的條件下，溫度升高或下降 1 ℃ 或 1K 所吸收或放出的能量。

定容比熱容 Cv 是單位質(zhì)量的物質(zhì)在容積（體積）不變的條件下，溫度升高或下降 1 ℃ 或 1K 吸收或放出的內(nèi)能。

飽和狀態(tài)比熱容是單位質(zhì)量的物質(zhì)在某飽和狀態(tài)時(shí)，溫度升高或下降 1 ℃ 或 1K 所吸收或放出的熱量。）

比熱容與過(guò)程的性質(zhì)及溫度有關(guān)。因此，初中物理課本對(duì)比熱容的定義是不嚴(yán)密的。但是，由于在初中不涉及比熱與過(guò)程和溫度的關(guān)系，所以很難對(duì)比熱下一個(gè)嚴(yán)密的定義。同時(shí)，對(duì)于固體和液體，其熱膨脹系數(shù)很小，因膨脹對(duì)外做功可以忽略不計(jì)，定壓熱容量和定容熱容量相差很小，可以不考慮過(guò)程對(duì)比熱的影響，對(duì)大多數(shù)晶體來(lái)說(shuō)，在通常溫度下其熱容量可以認(rèn)為是一常數(shù)，也可以不考慮溫度對(duì)比熱容的影響，因此，初中物理課本對(duì)比熱容的定義，對(duì)一般固體和液體在通常溫度下是近似正確的。

比熱容是反映物質(zhì)吸、放熱本領(lǐng)的一個(gè)物理量，不同物質(zhì)吸熱升溫或放熱降溫本領(lǐng)一般是不同的，通常把單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高或降低 1 ℃所吸收或放出的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容。常用比熱容的單位是焦耳 / （千克 · ℃），符號(hào)為 J/(kg· ℃ ) 。

二、學(xué)習(xí)比熱容知識(shí)對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活的重要作用

比熱容所涉及的科學(xué)內(nèi)容，多數(shù)與日常生活和自然現(xiàn)象聯(lián)系緊密，與工農(nóng)業(yè)、工程應(yīng)用相聯(lián)系。因此學(xué)習(xí)比熱容是了解物質(zhì)的基本屬性、認(rèn)識(shí)物質(zhì)的必經(jīng)過(guò)程，是應(yīng)用物質(zhì)的不同屬性解決實(shí)際問(wèn)題、造福社會(huì)的前提，是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

科學(xué)認(rèn)識(shí)物理常數(shù)表對(duì)日常生活與工農(nóng)業(yè)、工程應(yīng)用有著重要的作用。

學(xué)生讀懂比熱容表、會(huì)查比熱容表是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，更重要的是在實(shí)際應(yīng)用中加以利用，對(duì)現(xiàn)代生活中意義深遠(yuǎn)。

三、 比熱容知識(shí)的應(yīng)用

（一） 利用水的比熱容大來(lái)調(diào)節(jié)氣候

水的比熱容較大，對(duì)于氣候的變化有顯著的影響。在同樣受熱或冷卻的情況下，水的溫度變化小一些，水的這個(gè)特征對(duì)氣候影響很大，白天沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)升溫慢，夜晚沿海溫度降低少，為此一天中沿海地區(qū)溫度變化小，內(nèi)陸溫度變化大，一年之中夏季內(nèi)陸比沿海炎熱，冬季內(nèi)陸比沿海寒冷。海陸風(fēng)的形成原因與之類似。

1．對(duì)氣溫的影響

據(jù)消息，三峽水庫(kù)蓄水后，這個(gè)世界上最大的人工湖將成為一個(gè)天然“空調(diào)”，使山城重慶的氣候冬暖夏涼。據(jù)估計(jì)，夏天氣溫可能會(huì)因此下降 5 ℃ ，冬天氣溫可能會(huì)上升 3 到 4 ℃。

2．熱島效應(yīng)的緩解

晴朗無(wú)風(fēng)的夏日，海島上的地面氣溫，高于周圍海上氣溫，并因此形成海風(fēng)環(huán)流以及海島上空的積云對(duì)流，這是海洋熱島效應(yīng)的表現(xiàn)。近年來(lái)，由于城市人口集中，工業(yè)發(fā)達(dá)，交通擁塞，大氣污染嚴(yán)重，在溫度的空間分布上，城市猶如一個(gè)溫暖的島嶼，從而形成城市熱島效應(yīng)。在緩解熱島效應(yīng)方面，專家測(cè)算，一個(gè)中型城市環(huán)城綠化帶樹苗長(zhǎng)成濃蔭后，綠化帶常年涵養(yǎng)水源相當(dāng)于一座中型水庫(kù)，由于水的比熱容大，能使城區(qū)夏季高溫下降 1 ℃ 以上，有效緩解日益嚴(yán)重的“熱島效應(yīng)”。

目前，北京市對(duì)永定河的治理工程中，在永定河沿線建立人工湖、水庫(kù)等，隨著水的增加，水的比熱容大，在同樣“受冷、受熱”時(shí)溫度變化較小，從而使夏天的溫度不會(huì)升得比過(guò)去高，冬天的溫度不會(huì)下降的比過(guò)去低，使溫度保持相對(duì)穩(wěn)定，從而成為一個(gè)巨大的“天然空調(diào)”。

（二）利用水的比熱容大來(lái)冷卻或取暖

1．水冷系統(tǒng)的應(yīng)用

人們很早就開始用水來(lái)冷卻發(fā)熱的機(jī)器，水的比熱容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，用水代替空氣作為散熱介質(zhì)，通過(guò)水泵將內(nèi)能增加的水帶走，組成水冷系統(tǒng)。這樣機(jī)器產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)剿�中后水的溫度不�?huì)明顯上升，散熱性能優(yōu)于直接利用空氣和風(fēng)扇的系統(tǒng)。

熱機(jī)（例如汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)等）的冷卻系統(tǒng)也用水作為冷卻液，也是利用了水的比熱容大這一特性。

2．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用

水稻是喜溫作物，在每年三四月份育苗的時(shí)候，為了防止霜凍，農(nóng)民普遍采用“淺水勤灌”的方法，即傍晚在秧田里灌一些水過(guò)夜，第二天太陽(yáng)升起的時(shí)候，再把秧田中的水放掉。根據(jù)“水的比熱容大”的特性，在夜晚降溫時(shí)，使秧苗的溫度變化不大，對(duì)秧苗起了保溫作用。

3．熱水取暖

冬季供熱用的散熱器、暖氣片、暖水袋等均用水作為傳熱物質(zhì)，降溫時(shí)溫度變化不大。

4．其他

諸如在炎熱的夏天古代皇室用流水從屋頂上流下，起了防暑降溫作用；夏威夷是太平洋深處的一個(gè)島，那里氣候宜人，是旅游度假的圣地，除了景色誘人之外，還有一個(gè)主要原因就是冬暖夏涼。

四、“比熱容”教學(xué)策略

物理概念是反映對(duì)象的本質(zhì)屬性的思維形式。人們通過(guò)實(shí)踐，從對(duì)象的許多屬性中，撇開非本質(zhì)屬性，抽出本質(zhì)屬性概括而成。在概念形成階段，人的認(rèn)識(shí)已從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，把握了事物的本質(zhì)。而物理概念是整個(gè)物理學(xué)知識(shí)的核心，它是學(xué)習(xí)物理學(xué)、理解物理公式含意、掌握其法則、規(guī)律等知識(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是學(xué)生特別是初中學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到枯燥無(wú)味、難以掌握的一個(gè)關(guān)鍵。

比熱容是初中物理中一個(gè)非常重要的物理量，也是一個(gè)比較難理解的物理量。教材首先從日常生活常識(shí)出發(fā)，說(shuō)明物質(zhì)在溫度變化時(shí)，吸收（或釋放）的熱量與物體質(zhì)量和溫度變化量有關(guān)，從而為比熱概念的引出作好鋪墊。然后安排演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察、對(duì)比、分析，最終抽象出比熱的概念，并進(jìn)一步由比熱的定義說(shuō)明其單位。最后列出一些常見物質(zhì)的比熱表，并聯(lián)系實(shí)際討論一些日�，F(xiàn)象。

（一）重、難點(diǎn)分析

重點(diǎn)分析： 比熱容的概念

比熱容是反映物質(zhì)特性的一個(gè)重要物理量，自然界中的許多現(xiàn)象和生產(chǎn)技術(shù)上的許多問(wèn)題都跟物質(zhì)的比熱容有關(guān)，學(xué)好比熱容知識(shí)能使學(xué)生加深理解熱量的概念，更好的理解和運(yùn)用熱量的計(jì)算公式。同時(shí)也是燃料的燃燒和熱機(jī)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)。 只要搞清了“比熱容”的概念，那么有關(guān)熱量的計(jì)算公式、單位等的運(yùn)用就迎刃而解了。因此怎樣講清“比熱容”概念是教學(xué)的關(guān)鍵。

難點(diǎn)分析： 比熱容的概念、比熱容與熱量、溫度、質(zhì)量三者間的變化關(guān)系。

比熱容這一概念對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較抽象的。初中學(xué)生處于從形象思維向抽象思維過(guò)渡時(shí)期，在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生對(duì)質(zhì)量、溫度、熱量已有一定的認(rèn)識(shí)，但這種認(rèn)識(shí)具有一定的孤立性、片面性，沒有深刻意識(shí)到它們之間的相互聯(lián)系，因此“比熱容”是初中物理教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。

（二）教學(xué)策略

初中物理概念的教學(xué)是通過(guò)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，激發(fā)出學(xué)生對(duì)知識(shí)的需要,并由積極的準(zhǔn)備狀態(tài)下，教師再利用各種適宜的方法，向?qū)W生闡明概念的形成過(guò)程，建立新舊知識(shí)的鏈接,讓學(xué)生對(duì)物理概念的建立有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。教師的教學(xué)設(shè)計(jì)要使學(xué)生不但知“其然”，更要知其“所以然”，為他們正確理解、靈活運(yùn)用概念和規(guī)律奠定基礎(chǔ)，而且這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)印象深刻，記憶牢固，這樣的學(xué)習(xí)效果才能很好。另外，物理概念的建立一般都含有一定的物理思維方法，在闡述它們的建立過(guò)程中學(xué)生也學(xué)會(huì)了一定的思維方法，這對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的能力大有幫助。所以讓學(xué)生清晰而且準(zhǔn)確地了解物理概念的建立和形成過(guò)程，是物理概念教學(xué)的必需階段。只有這樣的教學(xué)方式才能充分發(fā)揮教學(xué)在發(fā)展學(xué)生智力、培養(yǎng)學(xué)生能力方面的作用，才能讓學(xué)生對(duì)物理概念熟練掌握，從而運(yùn)用起來(lái)能得心應(yīng)手。

因此在認(rèn)識(shí)“比熱容”概念的時(shí)候就需要充實(shí)給學(xué)生豐富的感性認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。讓學(xué)生從觀察日常生活中的現(xiàn)象入手，了解如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)會(huì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行合作與交流。 即通過(guò)日常的活動(dòng)感知或觀察實(shí)驗(yàn)等一系列的實(shí)踐活動(dòng)，或者根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，獲得研究物理問(wèn)題的感性材料，這是形成概念的基礎(chǔ)。 進(jìn)一步從形象思維過(guò)渡到抽象思維，提出新知識(shí)，完成從實(shí)踐到理論的認(rèn)識(shí)上的飛躍。

1．“比熱容”概念

（ 1 ）感性認(rèn)識(shí)

觀察與實(shí)驗(yàn)

從觀察日常生活中的現(xiàn)象入手， 通過(guò)日常的活動(dòng)感知或觀察實(shí)驗(yàn)等一系列的實(shí)踐活動(dòng)，或者根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，與形成概念有密切關(guān)系的物理現(xiàn)象加以描述，為形成概念積累一些必要的感性認(rèn)識(shí)。

策略：創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/1124706.html

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