从知识盲点出发,把科学竞赛难题变成知识增长点

  发布时间:2018-01-12 13:34 栏目:经验分享 作者: 钱清镇中学 点击量:1813   【公开】

在初一科学拓展性课程教学中,遇到了这样一道题目:

1724年,荷兰人华伦海特引入华氏温度.他把一定浓度的盐水凝固时的温度定为零华氏度,把纯水凝固时的温度定为32华氏度,把标准大气压下水沸腾的温度定为212华氏度,中间分为180等份,每一等份代表1华氏度.用符号F表示华氏温度.根据上述文字,回答以下问题:
(1)请写出华氏温度F与摄氏温度t的转换式.
(2)求相同体积零华氏度的冰与90摄氏度的水混合后的温度.不计整个过程的能量损失.

当学生已经会做第一小题的华氏温度与摄氏温度的转换后,最大的问题就是第二小题的建构了。我跟学生指出,第二小题迈出的第一步应该是建立一个大框架,也就是原来的冰变成水需吸收的热量=90℃的水温度下降需放出的热量,建立吸放热的平衡。然后第二步是具体去细化左边吸热的数学表达式,右边放热的数学表达式。

学生做了一会儿,对于右边的放热的数学表达式很快就完成了,但是对于左边的吸热数学表达式却迟迟没有建立,问题在于哪里呢?就是冰变成水的吸热数学表达式需要分成三个部分来表达,分别是较低温度下的冰变成0℃的冰所需吸收热量,这个部分是用冰的比热乘以冰的质量再乘以冰升高的温度去表达,而第二部分是最难的,就是从0℃的冰变成0℃的水,虽然温度没有上升,但是也吸收了热量,所以这部分热量也要表达进去,怎么表达?可以用冰的质量乘以冰的熔化热表示。第三部分是0℃的水温度要继续升高到混合后混合物的温度,这个部分用冰的质量(冰变成水,水的质量等于冰的质量,所以仍用统一的冰的质量来表达)乘以水的比热再乘以升高的温度表达。这样三个部分加起来吸收的热量之和才等于右边的原有水放出的热量。

学生最大的问题在哪?在于原来我们只强调同一物质同一状态下温度改变的吸放热情况,而从不研究同一物质不同状态转变时,也就是晶体熔化图像中那个平台期吸收热量的情况进行研究,学生对于多过程多数学表达式表达缺乏理解。

通过这一个题目,我们有效的统合了冰的比热应用、水的比热应用、以及熔化热的应用这三者的统一,弥补了熔化热这个概念的缺失,使学生在热量变化的大前提下,更好的会应用数学方程解决问题。


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