比热容概念意义建构的探究式教学设计[文档资料]

比热容概念意义建构的探究式教学设计 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 物理概念是反映物理现象和物理过程本质属性的一种抽象，是在大量观察实验的基础上，运用逻辑思维方法，把一些事物共同的本质特征加以概括而形成的 .纵观物理学发展的历程，不难看出，概念本身都是在科学探究活动中逐步生成、廓清和发展的，与科学探究有着 “ 天生而必然 ” 的联系 .探究过程就是实现概念意义建构最适宜的 “ 学习情境 ” ，在探究活动中建构概念是最符合认知规律的 .教学实践表明，机械地灌输概念是 低效的、徒劳的 .所以可以将概念教学与科学探究有机地结合起来进行概念教学 .基于以上思考，笔者在比热容教学中尝试探究式概念教学，取得了较好的效果 . 比热容是初中物理最复杂的概念，一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比即比值 Q/mt 叫这种物质的比热容，这是人教版新教材给比热容的定义 .它是反映物质自身性质的物理量，物质的比热容大，它的吸热能力强；反之，它的吸热能力弱 .比热容的物理意义，学生容易理解、接受 .学生难以理解的是，比热容是比值 Q/mt ，怎么又与 Q、 m、 t 无 关？要让学生突破理解上的障碍，除了完成教材上的实验探究 “ 比较不同物质吸热的情况 ” ，还必须增加探究 “ 加热某种物质时，吸收的热量 Q 与质量 m、升高的温度 t 的定量关系 ”. 热量看不见、摸不着，比较抽象，温度的变化更易引起人的关注，笔者设计的探究课题 “ 加热物质时，升高的温度 t 与什么因素有关？ ” ，更符合人的认知规律，因果逻辑关系更合理 (吸热是因，温升是果 )，实验也更好操作 (使物质升高一定的温度，在操作上较困难 ).以下是笔者设计的以实验为突破口，以比热容概念意义建构为核心的探究式教学过程 . 1 创设生活问题情境 ，引导合理猜想 问题 1：加热一壶水，加热时间越长，水吸收的热量越多，水温升得越高 .猜想一下，水温升高的多少与什么因素有关？ 生：与吸收的热量有关 . 问题 2:加热半壶水和满壶水，哪壶水先开？加热相同的时间，哪壶水水温升得高一些？猜想一下，水温升高的多少又与什么因素有关？ 生：半壶水，与质量有关 . 问题 3.加热等质量的一锅水和油，加热相同的时间，水和油升高的温度会相同吗？哪一个温升较高？猜想一下，加热物质时，物质温度升高的多少还与什么因素有关？ 生：不 相同，油，与物质种类有关 . 2 引导设计探究实验方案 2.1 明确研究方法 师：探究加热物质时，物质温度升高的多少与吸收的热量、质量、物质种类的关系，要采用什么研究方法？ 生：控制变量法 . 2.2 明确需要测量的物理量、选择合适的实验器材 师：完成探究需要测量哪些物理量？ 生：温度、质量、吸收的热量 . 师：热量看不见、摸不着，不能直接测量，有什么方法可以间接测量？ 生：加热时间越长，吸收的热量越多 .测加热时间可以间接代替吸收 的热量 . 师：实验室有酒精灯、量热器可以用来加热，展示量热器的电热丝，在酒精灯和量热器中你们准备选择哪一个？依据是什么？ 生：酒精灯 (学生对量热器不熟悉 ). 师：酒精灯加热时火焰的大小会变化，不能保证相同时间放出的热量相同，要保证两个酒精灯的火焰大小相同比较困难 .量热器的电热丝在相同时间放出的热量相同，选择量热器更好 . 师：你们准备选择加热什么物质？依据是什么？ 生：水、沙子、油 .常见，容易得到 . 师：不错 .煤油是实验室常用的，加热时，升温明显，老 师准备了水、煤油 . 师：怎么获取一定质量的水、煤油？ 生：用天平、烧杯称量 . 师：有没有更简便的方法？ 生：先根据 V=m/ 算出一定质量的水、煤油的体积，再用量筒量取 . 师：温度可以用温度计测量，为了精确测量，老师选择分度值是 0.1 的精密水银温度计 . 2.3 引导学生根据选择的器材设计实验步骤 说明： “ 探究加热物质时，物质温度升高的多少与吸收的热量、质量、物质种类的关系 ” 是初中物理实验难度比较大的实验，该实验涉及三个变量的控制问题 .在教 师的引导下确定了研究方法，需要测量的物理量，选择了合适的器材 .根据选择的器材设计实验方案对学生来说有一定的难度 .根据学情、进度，可以采取小组合作根据选择的器材设计实验步骤、实验数据记录表格，然后选择一个小组展示，其他小组评价、补充、完善，教师适时点拨；也可以先让学生尝试根据选择的器材设计实验步骤、实验数据记录表格，教师适时点拨 (如何应用控制变量法 )，学生再尝试，最后教师给出实验步骤、实验数据记录表格 .这一环节要给学生充分的时间思考、交流，这样学生设计实验方案的能力才能提高 .根据学情、进度、教学资源，实验探究 可以分组也可以演示 . 3 演示实验 实验器材：教学电源、量热器 2 个、温度计 2 支、量筒、导线若干、停表、水、煤油 . 实验步骤： 1.在量热器中加入 80 g 水，然后接上教学电源，电源拨到 6 V 档，闭合开关，分别加热 1、 2、 3 分钟，测量水的初温、末温，算出水温升高的度数 . 2.先后在量热器中加入 120、 160 g 水，加热 1 分钟，测量水的初温、末温，算出水温升高的度数 . 3.在另一同规格量热器中加入 80 g 煤油，加热 1 分钟，测量煤油的初温、末温，算出煤油温度升高的度数 . 次数物质质量 m/g 初温 / 加热时间 /min 末温 / 温升/ 1 水 8019.2120.91.7 2 水 8019.2222.63.4 3 水 8019.2324.25 4 水 12022.81241.2 5 水 16023.11240.9 6 煤油 8021124.43.4 4 引导分析数据，得出结论 师：观察、分析、比较表中的数据，可以得出什么结论？ 生 1：分析比较 1、 2、 3 次实验数据，可以得出结论：在误差允许的范围内，一定质量 的水，吸热升温，升高的温度与吸收的热量 Q 成正比 . 生 2：分析比较 1、 4、 5 次实验数据，可以得出结论：在误差允许的范围内，不同质量的水吸收相同的热量，升高的温度 t 与质量 m 成反比 . 生 3：分析比较 1、 6 次实验数据，可以得出结论：水和煤油，在质量相等，吸收的热量相同时，升高的温度 t不同 . 师：大量实验表明，上述结论也可以推广到其它物质 . 5 引导意义建构比热容概念 师：加热某种物质时，物质的质量 m 越大，升高的温度越高，需要吸收的热量 Q 越多 .假设加热 1 分钟吸收的热 量是 Q，则加热 2、 3 分钟吸收的热量分别是 2Q、 3Q，分析比较1、 2、 3、 4、 5 次实验数据有 Q801.72Q803.43Q805Q1201.2Q1600.9 ， 由此可以得出结论，在误差允许的范围内，同种物质，比值 Q/mt 是一定的，并且跟 Q、 m、 t 无关 .分析比较 1、 2、 3、 4、 5 次和第 6 次实验数据，可以得出结论，不同的物质，比值 Q/mt 不同 .大量实验表明，比值 Q/mt 由物质自身性质决定，物质不同，这个比值一般不同，并且这个比值 (数值上等于单位质量的某种物质温度升高 1 吸收的热量 )反映了物质的吸热能力，比值大，吸热能力强；比值小，吸热能力弱 .因此，比值 Q/mt 反映了物质自身的一种热学性质，物理学中就引入比热容 c=Q/mt 反映物质的这种性质 .Q/mt 是比热容的定义式，不是决定式 . 说明：学生很难发现，同种物质，