从“比热”的教学谈概念学习

编辑: 逍遥路 关键词: 高中物理 来源: 高中学习网


    物理学的任务就是观察现象,进行实验,构造模型,抽象思维,创立概念,发现规律.物理概念反映了物理现象的本质,可见,物理概念在物理学中具有举足轻重的地位.学习物理,若概念不清,则寸步难行.为此,笔者以“比热”概念的教学为例,通过回答以下七个问题,谈谈怎样学习物理概念.
  
  一、概念的渊源是什么?
  
  概念的渊源是什么?通俗地说,概念是怎样从物理现象、物理实验中抽象概括出来的?
  
  1.从物理现象经过理论思维到物理概念的初期形成
  
  (1)物理现象例如烧开一壶水比烧开半壶水所需要的热量多,把一壶水加热到100℃比把一壶水加热到50℃需要的热量多.
  
  运用类比思维可知,水是物质,煤油是物质,铝是物质……,既然水有上述特性,则煤油、铝等其他物质亦必有此特性.
  
  (2)物理概念某种物质的质量越大,使该物质的温度升高的越多,则该物质吸收的热量也就越多.
  
  试问:在热源、质量、初温都分别相同的条件下,升高相同的温度时,各种物质吸收的热量都一样吗?让我们通过实验回答这个问题.
  
  2.从物理实验经过理论思维到物理概念
  
  (1)物理实验
  
  在两个完全相同的杯子里分别装入质量相等、初温相同的水和煤油,分别放在两个完全相同的热源上同时加热,用温度计测量它们的温度时,结果发现在相同的时间内,煤油的温度升得较高;若使升高相同的温度,则必须给水加热时间较煤油加热时间长.
  
  (2)理论思维
  
  运用分析推理方法可知,在环境、热源、时间相同的条件下,热源放出的热量一定相等,即水和煤油吸收的热量也一定相等(不计热量损失),而不同物质(水和煤油)升高的温度却不同,又质量相等、初温相同的水和煤油升高相同的温度,它们吸收的热量是不相等的,且水吸收的热量较多.那么,出现这种现象的原因一定是由于水和煤油是不同的物质.
  
  (3)物理概念
  
  质量相等的不同种物质,在升高相同的温度时,吸收的热量不等.这是物质的一个热学性质,为了表示各种物质的这种性质,物理学引进了“比热”概念.“比热”,顾名思义,在相同的条件(环境、热源、质量、初温)下,比较各种物质升高相同的温度时吸收热量的多少.
  
  二、概念的定义是什么?
  
  概念的渊源仅仅向我们说明了概念的由来及其创立的必要性,物理学上更重要的是探索概念的内涵(本质)及外延(适用范围),这就是概念的定义.那么,我们该怎样给比热的概念进行定义?
  
  在质量相等,升高的温度相同的前提下,同种物质吸收的热量相等,我们就说同种物质的比热相同;不同物质吸收的热量不等,表示不同物质的比热不同.但“质量相等”是指多少千克的质量?“升高的温度相同”又指的是多少度?这都未确定,若没有统一标准,则势必给物理学研究物质的这一热学性质带来不便和混乱.为此,物理学约定用“单位质量(1千克)”、“温度升高1℃”作为比较的前提,来表示物质的这一热学特征--比热.
  
  定义:单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量,叫做这种物质的比热.
  
  三、概念的表达式是什么?
  
  物理概念大多可从“量”的角度应用数学方法来描述,此即物理概念的表达式或称物理公式.
  
  怎样用数学表达式来描述“比热”?根据比热的定义,设某种物质的质量为m(千克),温度从t0(℃)升高到t(℃)时,它吸收的热量为Q(焦耳),则1千克的这种物质温度升高1℃吸收的热量为Q(焦尔).即比热可用公式表示为
  
  c=Q/m(t-t0).
  
  四、概念的单位是什么?
  
  物理概念只用纯数量表示,若没有单位,则毫无意义,如果我们说某物体的重力为5,那么便会令人莫明其妙,不可理解.
  
  由比热的公式可知,比热是热量、质量、温度三个物理概念推导出来的,所以比热的单位应是由这三个物理概念的单位组合而成,即比热的单位为焦耳/(千克·℃).
  
  五、概念成立的条件与运用范围是什么?
  
  物理现象是形成物理概念的基础,但物理现象纵横交错,互相制约,常常掩盖着其本质.为了发现所研究现象的本质,就必须忽略或排除一些次要现象,突出所研究的现象,暴露所研究现象的基本物理过程和本质.可见,物理概念是对实际物理现象的本质的近似描述,由此便导致了物理概念具有一定的成立条件与适用范围.
  
  学习物理,不重视或不注意概念的成立条件与适用范围,则在应用概念的过程中必须会出现错误.根据对概念所做的定义的逻辑原则可知,概念的成立条件与适用范围就包含在概念的定义中.首页上一页12下一页末页共2页
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