“控制变量”学习热量计算

黄伟

摘要：热量计算是九年级物理上学期应该掌握的基本计算技能之一，也是学生学习的难点。利用"控制变量"方法理解比热容定义，从而得出物质吸热、放热计算公式，学生容易理解，也容易掌握。

关键词：吸热；放热；比热容；控制变量

中图分类号：G633.7 文献标识码：B文章编号：1672-1578（2017）01-0117-01

熱量计算是九年级物理上学期应该掌握的基本计算技能之一。通过多年教学实践发现，它也是学生学习物理计算的难点之一。Q=cmΔt公式中有c、m、Δt三个变量，对学生来说理解三者之间的关系，从而理解公式进行正确的计算是突破热量计算难点的关键。

热量计算公式Q=cmΔt中c是比热容，m是物理质量，Δt是温度的变化量。比热容是学生理解热量计算公式的关键，学生难于理解，主要是因为定义中既涉及质量、温度又与热量相联系，对于学生来说太抽象了。如果我们采用"控制变量"的方法来循序渐进地理解比热容的定义，既能减少难度，又能为使用公式打好基础。

比热容的定义是：单位质量的某种物质温度每升高（降低）1摄氏度，所吸收（放出）的热量。如水的比热容是4.2×103J/kg·℃，它的意思就是每千克水温度每升高（降低）1摄氏度，所吸收（放出）的热量是4.2×103J。定义中涉及到质量和温度两个物理量，要理解物体吸热与质量关系时，我们可以保持温度不变；要研究吸热与温度关系时，我们可以保持质量不变。这样先分别研究再综合研究，就可化繁为简，也降低了学生学习的难度。我们还是以水为例来说明这个问题。

（1）要理解物体吸热与质量关系时，我们可以保持温度不变，我们可得到如下表1所述数据。

我们先算出1千克水升高1摄氏度所吸收的热量为4.2×103J。

在表1基础上，把质量1kg变为质量为m kg，则得到表2中的结果。

我们再算出m千克水升高1摄氏度所吸收的热量为4.2×103×m J。

（2）要研究吸热与温度关系时，我们可以保持质量不变，我们可得到如下表3所述数据。

最后算出m千克水升高t 摄氏度所吸收的热量为4.2×103×m×t J。

通过三步我们就算出了m kg水温度升高1摄氏度时所吸收的热量为4.2×103×m×t J。因为同种物质吸热、放热的比热容都一样，所以m kg水温度降低1摄氏度时放热为4.2×103×m×t J。其中t为降低的温度。

最后我们再来回顾一下吸热的推导过程：

第一步：我们先算出1千克水升高1摄氏度所吸收的热量为4.2×103 J。

第二步：我们再算出m千克水升高1摄氏度所吸收的热量为4.2×103×m J。

第三步：最后算出m千克水升高t 摄氏度所吸收的热量为4.2×103×m×t J。

这样我们就得出了物体吸热的计算公式：Q吸=cmt ，其中t指的是升高的温度，即t-t0 。同样的方法，我们也可以得到物体放热的计算公式：Q放=cmt ，其中t指的是降低的温度，即t0- t 。