“比熱容”是初中熱學中最重要的概念，也是教學的重點和難點。如何做好“比較不同物質的吸熱能力”這個探究實驗，讓學生通過實驗探究，發現規律，形成概念是提高教學效果的關鍵。
比熱容這節內容的探究實驗──“比較不同物質的吸熱能力”，一直讓我們一線工作的物理教師覺得為難，一難是實驗裝置複雜；二難是實驗時間長，且難於控制；三難是讀數困難，實驗誤差大，實驗結果牽強附會。
隨着物理新課程標準的實施，作者將這個實驗做了改進，改進後的實驗簡化了實驗裝置，降低了操作難度，縮短了實驗時間，也使得讀數更加方便，實驗結果更加可靠。更加有助於通過實驗培養學生嚴謹、認真的科學態度。
一、原來實驗的原理及其實施過程中遇到的問題
原版教材實驗方法是採用兩個酒精燈分別對同質量的水和植物油加熱相同的時間，使這兩種物質吸收的熱量相等，根據水和植物油升高的温度來説明不同物質的吸熱能力是不同的。
這就實驗帶來了四個難於迴避的問題：
一是實驗器材多，裝置複雜，實驗難度大。實驗裝置要求把鐵圈、石棉網、復夾、温度計裝在鐵架台適當的位置，並分別用兩個同樣的酒精燈的外焰給石棉網上的燒杯裏同質量的水和植物油加熱，老師完成這個裝配都需要五分鐘左右的時間，所以這個重要的研究實驗通常都作為演示實驗來開設。任課教師一般都只能提前進入教室把實驗裝置裝配好，還得小心守着別讓好動的學生在碰翻了。
二是實驗時間比較長，且難於控制。酒精燈的熱功率比較小且不穩定，加熱時間不容易控制，這就造成了這節課的課堂教學時間的不確定，使任課老師不能很到地把握課堂的節奏。
三是讀數困難。大家知道實驗室用的普通温度計是利用玻璃泡內的液體熱脹冷縮的原理來工作的，從被測物體的温度變化到玻璃泡內液體的體積變化需要一定的時間，所以在介紹温度計的使用方法時，要求待温度計的示數穩定後在讀數記錄。在進行這個實驗時，無論是在加熱的過程中讀數還是把酒精燈移開後讀數，測量對象的温度都是動態值，前一種方法是吸熱温度升高，後一種是温度降低。讀數時難於做到時間的一致，也影響了數據的可靠性。也因為讀數困難這個原因，原來的實驗設計只讀取一組數據，這種採集數據的方法，對探究物理規律的實驗來説，沒有做到避免實驗的偶然性。
四是實驗可信度不高，科學性不強。除了讀數的原因，主要問題是讓兩個酒精燈在相同的時間內放出的熱量相等操作難度大，植物油和水在加熱的過程中向周圍空間散發的熱量也不同，所以，該實驗的條件──同質量的不同物質吸收相同的熱量就無法得到保證，造成了實驗的可信度、實驗的科學性打了折扣。
在以往的實驗過程中，學生曾經提出：在相同的時間內這兩個酒精燈放出的熱量真的是一樣的嗎？看了比熱容的表，學生又會問：煤油的比熱容是水的一半，吸收相同的熱量煤油升高的温度為什麼不是水的兩倍呢？對於這些問題，我們只能用實驗誤差、誤差在允許的範圍內……等答案來回答學生。可能也是這個原因，現行教材把比熱容正好是水的一半的煤油換成了沒在比熱容表上的植物油。原版教材比熱容的概念是安排電學前進行的，從學生的認知程度來考慮，在實驗設計時就只能用酒精燈作為熱源加熱。
二、改進實驗的客觀條件及解決問題的具體方法
原來實驗的問題中，最主要的實驗可信度不高、科學性不強。造成這個結果的原因有兩個，一是兩個酒精燈熱功率不相同，二是研究對象與周圍空間的熱交換。新課程標準把比熱容的概念安排到了九年級的物理教材，為作者用電熱作為熱源解決這個問題提供了創造了客觀條件。學生在八年級下期學習了電與熱，知道了焦耳定律──電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電導體成正比，在這個認知基礎上學生能夠理解到兩個阻值相同的電阻絲串聯在電路中，在任何時間內這兩個電阻產出的熱量都相等。
仿照量熱器的原理，作者在大燒杯的底部放隔熱的膠木墊，裝有煤油或水的小燒杯放在膠木墊上，用插着温度計、連接有電阻絲的膠木蓋，蓋住大燒杯口。因為空氣是熱的不良導體，裝着水和煤油的小燒杯與大燒杯之間隔着相對封閉的空氣，封閉的空氣不能對流，所以就能比較有效地避免電熱絲產生的熱量向大燒杯周圍空間傳遞。解決了熱源和散熱兩個問題，實驗中遇到的其他問題也都迎刃而解了。
三、改進後實驗的優點及其意義
首先是增強了實驗的可信度和科學性。
解決的發熱和散熱問題，相同質量的不同物質吸收相同的熱量，這個實驗的條件才得以保證；實驗過程中可以很方便地通過開關來控制加熱時間，可以在停止加熱後，注意觀察温度計示數的變化，等待示數穩定後再讀數並記錄，使實驗操作更加規範；還可以多測幾組數據找規律，避免實驗結果的偶然性。多次試驗結果表明，煤油上升的温度正好是水上升温度的兩倍。通過這樣的實驗更有助於培養學生嚴謹、認真的科學態度。
其次是減少了實驗器材，簡化了實驗裝置，降低了操作難度。完成原來的實驗加熱過程需要的器材有：鐵架台2個，酒精燈2個、鐵圈2個、石棉網2個、燒杯2個，厚紙片2張（蓋在燒杯口避免散發散熱），温度計2支、復夾2個（掛温度計）、火柴1盒。現在只要安裝有電阻絲插有温度計的膠木蓋2個、大燒杯2個、小燒杯2個，穩壓電源一個就可以了，並且避免了把鐵圈、石棉網、復夾、温度計裝在鐵架台適當的位置，這個繁瑣的過程。為把這個演示實驗轉變成學生實驗創造了條件，能讓學生更多地享受探究的過程和成功帶來的樂趣。
再者因為電熱絲髮熱功率穩定，任課老師可以更好地控制上課的節奏。在介紹實驗原理的時候也可以幫助同學們回顧以前所學的知識，這對鞏固學生的知識結構、培養學生的發散思維也是很有幫助的。
四、改進後實驗裝置尚存的不足
首先，外面燒杯的燒杯口影響了兩燒杯間空氣密封程度。作者做了多方努力，沒找到適當的代用容皿，曾經考慮過用量熱器做這個實驗。但量熱器不是透明的，直觀性有所降低，也不能確定温度計的使用是否符合要求。
其次燒杯是透明的，會有輻射熱損失。但水和煤油的温度不超過60℃，輻射散熱對實驗結果的影響不大。
最後是作為演示實驗來説，温度計裏温度的變化情況還是沒能使下面聽課的同學看得很明白，建議有條件的學校把這個實驗當作學生實驗來進行，結合焦耳定律，學生甚至能計算出水的比熱容，這是電熱結合的一個很好的例子。
選自：《初中物理自制教具》
