作者：郑少林
来源：《师道·教研》2015年第11期
物质的比热容是初中热学中最重要的概念，也是教学的重点和难点。如何做好“比较不同物质的吸热能力”这个探究实验，让学生通过实验探究，发现规律，形成概念是提高教学效果的关键。
一、原实验实施过程中遇到的问题和造成的原因
原版教材实验方法是采用同一盏酒精灯分别对同质量的水和砂石加热相同的时间，使这两种物质吸收的热量相等，根据水和沙石升高的温度来说明不同物质的吸热能力是不同的。这个实验遇到的问题和造成的原因：（1）水和沙子相比较，水的导热性能好，加热过程中水温变化差异小；沙子的导热性能弱，加热过程中沙子受热不均匀，边加热边搅拌效果也不好，加热过程中沙子温度差异较大，实验数据不够准确，用沙子与水探究不同物质比热容不妥。（2）同一盏酒精灯在相同的时间内放出的热量相等操作难度大，相同质量的不同物质吸收相同的热量就无法得到保证，造成实验数据差异大，影响了实验的可信度和实验的科学性。许多物理教师都一直在努力改进这个实验，其中采用电热丝加热水和煤油进行实验，实验现象明显提高，但煤油在实验中易挥发，气味难闻，易燃，具有很大的危险性，实验也存在不足。
二、改进实验的客观条件及解决问题的具体方法
改进实验的客观条件及解决问题的具体方法：（1）沙子的导热性能弱，加热过程中沙子受热不均匀，应该采用导热性能良好的物质。在实验中本人采用直径为1.5毫米的小铝球，利用铝的导热性能良好和铝球的滚动性好，解决了原版教材实验中两种物质导热性能不同和搅拌时不容易滚动的缺陷。由于采用直径为1.5毫米的小铝球，颗粒小，温度计可插入物质中测量物质的温度。（2）酒精灯的热功率不稳定，本人利用PTC加热片自制一种小型恒温加热器，这种PTC小型恒温加热器正常工作时它的热输出功率是稳定，不受到周围环境的影响，解决了实验加热过程中不同物质吸收相同的热量无法得到保证的难题，为热源提供了创造了客观条件。
三、实验过程和实验数据与分析
在实验中，用相同LN3.3工型100毫升的两个烧杯分别盛有80克的水和小铝球，在PTC小型恒温加热器正常工作时对水和小铝球进行加热。实验表明：在对水进行加热过程中，只要温度在10℃至65℃范围内，选取一个初始温度，每分钟记录一次温度，可测得每分钟水的温度升高2.2℃，水升高的温度与加热的时间（吸收相同的热量）成正比。在对小铝球进行加热过程中，先用搅拌棒均匀搅拌20秒左右，使烧杯中的小铝球均匀受热，用温度计测量小铝球的温度。实验表明：在温度10℃至85℃范围内，选取一个初始温度，每分钟记录一次温度，可测得每分钟小铝球的温度升高5.2℃，铝球升高的温度与加热的时间吸收相同的热量（吸收相同的热量）成正比。本人通过多次实验，采用自制PTC小型恒温加热器对水和小铝球进行加热，可以确保水和小铝球在相同时间内吸收相同的热量，使水和小铝球的温度升高成正比。
四、改进后实验的优点及其意义
首先是增强了实验的可信度和科学性。由于实验采用PTC小型恒温加热器具有恒温发热，输出热功率稳定，解决了酒精灯加热不稳定的问题，确保了相同质量的不同物质吸在相同时间内吸收相同的热量，这个实验的条件得到保证。在上述实验条件不变和操作正当的情况下，重复实验测量的数据是相同，实验数据准确、可靠。不会出现原版教材实验中测量沙子的温度一样，在加热时间相同的情况下，温度升高时多时少，这样增强了实验的可信度和科学性，有助于培养学生严谨、认真的科学态度。
其次是实验效果好。改进后的实验，获取的实验数据准确，学生很容易从数据中分析得到：相同质量的不同物质吸在相同时间内吸收相同的热量，升高的温度是不相同的。从而使学生很容易认识到不同物质在吸、放热性能上的差别，为学生认识比热容这个概念创造了条件，提高了教学效果。
再次是简化了实验装置，实验安全性高。由于采用PTC陶瓷发热组件，无明火现象，比用酒精灯加热或用电热丝加热煤油安全得多。现在实验装置只需一只PTC小型恒温加热器和220V电源、两个烧杯、铁架台、温度计、石棉网、复夹就可以了，实验装置简化了，操作难度也降低了。这样可以把这个演示实验转变成学生实验创造了条件，能让学生更多地享受探究的过程和成功带来的乐趣。
五、改进后实验装置尚存的不足
首先是由于PTC小型恒温加热器恒温发热，当物体的温度升高到一定数值时，物体之间的热传递会逐渐变弱，因此，本实验只能在一定的范围内进行测试。
其次是实验中虽然解决了两种物质在导热性能上的缺陷，但采用的是直径为1.5毫米的小铝球，小铝球之间存在空隙，加热过程中热量会散发，无法达到水的比热容与铝的比热容两者的比值。
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