比熱容——基于物理核心素養，讓學生發生真正的學習

王秀勤

【摘 要】物理學科的核心素養包括物理觀念、實驗探究、科學思維和科學態度與責任四大方面。物理學科的核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習，內化而來的帶有物理學科特性的品質，是學生科學素養的關鍵成分。本文闡述了各個環節如何培養和提高學生的物理核心素養，以期對廣大教育工作者有所助益。

【關鍵詞】比熱容;物理核心素養;核心概念;設計理念

《13.3比熱容》是人民教育出版社九年級全一冊第十三章第三節內容。

一、教材分析

本節課是第十三章內容，是在學習了分子熱運動、熱傳遞、熱量等知識的基礎上，通過實驗比較不同物質吸熱的情況，引出對于不同物質這種性質上的差別——比熱容。比熱容的概念和應用是本章的重點，比熱容概念的建立是本節的難點，也是本章的難點，因此，比熱容是本節的核心概念。

二、學情分析

學生在學習本節之前對溫度、內能、熱量已有一定程度的孤立性、片面性的認識，但沒有深刻地理解和認識到它們之間的相互聯系，因此，在教學過程中要為學生創設情境，以激發學生的認知沖突。

三、教學目標

教學目標是以學生為主體，充分體現學生的主體地位，從學生的角度出發設置的：

1.了解比熱容的概念，知道比熱容是物質的一種特性。

2.通過實驗，進一步體會控制變量的方法在實驗中的作用。

3.嘗試用比熱容來解釋簡單的自然現象，感受物理知識與生活的密切聯系。

課程標準對本節的要求是：通過實驗，了解比熱容，嘗試用比熱容說明簡單的自然現象。

因此把本節課的教學重難點設置為：

（一）重點

1.實驗探究計劃的制訂、實驗的實施和實驗數據的收集。

2.比熱容概念的建立過程。

（二）難點

1.比熱容概念的建立過程

為了克服教學重點和難點，采用實驗展示與探究式的教學方法，引導學生親身體驗、自主分析、討論、歸納的研究法學習。

四、教學過程

教學過程將通過聯系生活、引導猜想;炎熱夏季、戶外體驗;學生討論、設計實驗;歸納總結、建立概念;聯系實際、加深認識;學生自主、選擇作業這六個環節展開。

（一）聯系生活，引導猜想

根據生活經驗，燒開一壺水比燒開半壺水需要加熱的時間長;把一壺水燒開比燒成溫水需要加熱的時間長;燒開一鍋水比燒開一鍋油需要的加熱時間要長。通過生活經歷容易得出：同種物質在溫度升高時吸收的熱量與物質的質量有關，與升高的溫度有關。質量相同的不同種物質升高相同的溫度時吸收的熱量不同。這個過程中，加熱時間長短表示吸收熱量多少。

設計理念：通過這一生活實例，解決了在實驗中如何比較“吸收熱量多少”這個難題，同時也為滲透轉換法這個思想做了鋪墊，鍛煉和培養了學生善于總結的能力。

炎熱夏季，學生戶外運動時會有中午沙子很燙而海水清涼的情況;傍晚時，沙子變涼了而海水卻還很溫暖的感覺，學生會有“相同的環境，沙子比水的溫度變化大，是沙子吸熱更多嗎？”這個疑惑，那么如何比較不同物質的溫度變化呢？

設計理念：從生活經歷激發認知沖突，學生觀點發生分歧，驅使學生想探究為什么，培養學生解決問題的興趣和熱情。

1.水和煤油的量有何要求？

2.用來加熱的熱源有什么要求？

3.你用什么方法探究這一問題？

在上述情景和以下幾個問題的引領下，選擇合適的實驗儀器：

選擇相同的燒杯、質量相同的水和煤油，兩個相同的電加熱器，同時得出實驗的方法是控制變量法。

設計理念：通過問題引領學生設計實驗;培養學生能夠根據情境和自身實際，選擇或調整學習策略和方法的能力。

為了避免由于熱傳遞的不同對實驗的影響，選擇水和煤油這兩種液體為研究對象，引導學生討論并設計實驗過程，探究物質的吸熱情況，學生通過討論會得出如下兩種實驗方案：

方案一：相同質量的水和煤油，升高相同的溫度，比較加熱時間。

方案二：相同質量的水和煤油，加熱時間相同，比較升高溫度。

在這兩個方案里，用相同的電加熱器加熱時，加熱時間長短表示物體吸收熱量的多少，從而得出加熱時間越長，物體吸收熱量越多;加熱時間越短，物體吸收熱量越少的結論。

設計理念：讓全體同學參與，經歷思考與探究的過程。培養學生勇于探究的科學精神。

在上述試驗過程中有三個實驗難點：

1.為什么選取質量相同的水和煤油。

2.選用什么樣的熱源進行加熱。

3.怎樣在較短的時間能得到實驗數據分析結論。

前兩個實驗難點在問題引領中引導學生克服了困難，第三個難點則通過引導學生設計合理數據收集表格，通過規范數據收集實現較短時間內得到分析結論的目的。

通過實驗可以得到結論：

相同質量的不同物質，升高相同溫度，吸收熱量不同;

相同質量的同種物質，升高相同溫度，吸收熱量相同。

為了方便描述物質的這種性質，引入比熱容這個名詞的概念。在這里可以類比密度的定義方式引導學生總結出要在相同條件下比較，即必須讓質量相同，溫度升高的也相同，而質量都為1Kg，溫度都升高1℃，比較起來最為方便。這樣順理成章地引出比熱容的定義。比熱容定義：一定質量的某種物質在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比。通過概念得到比熱容公式：

設計理念：根據實驗過程歸納總結得出比熱容的概念，培養學生善于總結歸納的能力。

回到課堂開始的情境中，讓學生通過實驗結論解答同學們的分歧：溫差較小水的比熱容是較大的。

給出不同物質的比熱容，讓同學們找出：

1.讀出水、砂石的比熱容說出表示的含義;

2.對比水、砂石的比熱容，分析：相同質量的水和砂石吸收相同的熱量，誰的溫度變化大？

3.為什么大多數的金屬都不能很好的儲存熱量？

4.如果沒有水，什么是儲存熱量的最佳物質？

5.哪種物質的加熱速度最快？

設計理念：培養學生能自覺、有效地獲取、鑒別、使用信息的能力。

水的比熱容比較大這一特點在生活中有重要的意義，請同學們聯系生活實際，通過列舉生活中的事例，講解應用原理，達到學以致用的目的。

設計理念：理論聯系實際，體現從物理走向社會的學科理念。

安排作業：搜集圖書或網上的資料，對照本地的情況，寫一份關于熱島效應的成因及其對環境的影響的報告，并提出改善的措施。

最后，教學設計說明，本節課通過實驗探究使學生認識到物質的比熱容是反映物體溫度變化時吸收或放出熱量多少的能力。在教學中提倡學生聯系生活、聯系實驗提出問題，提出自己的猜想，不包辦不代替，通過對探究過程的總結，概括出比熱容的概念，并用之解釋生活中的自然現象、生活和生產的應用事例。

物理學科的核心素養包括物理觀念、實驗探究、科學思維和科學態度與責任四大方面。本節課就涉及到的四個大方面具體的相關要點，在課堂中的每個環節中的設計目的和設計理念中做了解釋，希望通過這樣不斷對學生科學素養的培養，在教學過程中堅持以傳授所需科學知識及其技能為基礎，以培育科學素養為主導，以發展學生創新精神、養成應用科學方法的行為和習慣為重點，以了解科學、技術與社會的關系為背景，滲透科技意識，從而提升學生的物理核心素養。