学生计 Q = mcΔT 冇问题,但一遇到“冰熔完再升温”就只计一段。这一堂用“分段”把能量题变成流程题。
本堂目标 学生能够:① 用 Q = mcΔT 及 Q = ml 分段计能量;② 分辨比热容量与潜热;③ 用 pV/T 常数解气体题。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 温度与热 |
温度与热能有何分别 |
温度是平均动能,热能是总能量 |
| 开氏温度 |
27 °C 等于多少 K |
300 K |
| 单位 |
1 kg 等于多少 g |
1000 g |
02 课堂流程(60 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–8 分 |
温度与内能 |
微观看温度 |
讲出温度是平均动能 |
| 8–22 分 |
比热容量 |
Q = mcΔT,2 kg 水升 30 K |
算出 252 000 J |
| 22–34 分 |
状态改变 |
Q = ml,0.5 kg 冰熔化 |
算出 167 000 J |
| 34–48 分 |
气体定律 |
pV / T 常数、绝对温度 |
算出 2.667 dm³ |
| 48–56 分 |
分段计能量 |
冰 → 水 → 蒸气三段相加 |
写出三段式 |
| 56–60 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:比热容量:数字要跟单位走
Q = mcΔT,c 水 = 4200 J kg⁻¹ K⁻¹。2 kg 水由 20 °C 升到 50 °C:Q = 2 × 4200 × 30 = 252 000 J。
ΔT 用 K 或 °C 都可以,因为差距相同,但要讲明。
要学生讲:为什么加热时间长短不代表温度一定升得多(热容量与散热)。
第二幕:状态改变:温度不变,能量仍然入
熔冰要看潜热:Q = ml,l = 334 000 J kg⁻¹。0.5 kg 冰全熔:167 000 J,温度停在 0 °C。
能量去了打散粒子排列,不是升温,所以温度计看不出变化。
提醒:一条题有“熔完再升温”就要两段,第二段由 0 °C 开始。
第三幕:气体定律:先换 K 再代数
pV / T = 常数。2 dm³、300 K 在定压下加热到 400 K:V = 2 × 400 ÷ 300 = 2.667 dm³。
若同时改压:3 dm³、1 atm、300 K → 2 atm、450 K,V = 1 × 3 × 450 ÷ (2 × 300) = 2.25 dm³。
要学生计:温度由 300 K 变 600 K,定压下体积变几倍(2 倍)。
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 比热 |
Q = mcΔT |
2 × 4200 × 30 |
252 000 J |
| 潜热 |
Q = ml |
0.5 × 334 000 |
167 000 J |
| 气体定律 |
pV / T = 常数 |
2 × 400 ÷ 300 |
2.667 dm³ |
| 混合 |
热水加冷水求末温 |
放热=吸热 |
列方程解 T |
合理性检查(一定要教):末温一定要在初温之间(热水与冷水混合);算出 120 °C 就代表方程或质量写错。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 2 kg 水升 30 K,c = 4200 |
252 000 J |
有没有乘 ΔT 而不是末温 |
| 0.5 kg 冰全熔,l = 334 000 |
167 000 J |
有没有加升温那一段 |
| 2 dm³、300 K → 400 K 定压 |
2.667 dm³ |
有没有先换 K |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| ΔT 用末温 |
Q 计大一倍 |
“ΔT 系升了几多,唔系几多度。” |
| 熔化题只计一段 |
忘记熔完再升温 |
“熔完是 0 °C,之后才开始升。” |
| 气体题用 °C |
V 算成 2.67 但比例错 |
“气体定律一定要用 K。” |
| 潜热与比热混淆 |
熔冰用 mcΔT |
“温度唔变就用 ml。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| 2 kg 水升 30 K 的能量 |
252 000 J |
三题全对=可进气体定律 |
| 0.5 kg 冰全熔的能量 |
167 000 J |
错一题=下堂前重讲潜热 |
| 2 dm³、300 K → 400 K 的体积 |
2.667 dm³ |
错两题以上=回到第三幕 |
09 导师常问
ΔT 可以用 °C 吗?
可以,差距相同;但气体定律的 T 一定要用 K。
为何熔化时温度不变?
能量用于破坏粒子间的排列,不是增加平均动能。
要背多少个常数?
水的 c = 4200、冰的 l = 334 000,其余题目会给。
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