蒙俊霖

摘 要：對(duì)于學(xué)生容易混淆內(nèi)能、熱量等抽象物理概念的問題，本文通過“三角戀”的比喻，為學(xué)生提供了形象地理解溫度、內(nèi)能和熱量三者關(guān)系的方法。避免使用“充分不必要條件”和“必要不充分條件”等過于專業(yè)的論述，讓學(xué)生在熟悉的生活情境中理解和辨析抽象的物理概念。

關(guān)鍵詞：熱學(xué)；溫度；內(nèi)能；熱量

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）4-0058-2

九年級(jí)物理的熱學(xué)知識(shí)，對(duì)學(xué)生而言是一個(gè)不大不小的挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀冮_始使用一些抽象的概念來描述溫度的變化，背后的能量變化。相對(duì)于有很多生活現(xiàn)象做鋪墊的八年級(jí)物態(tài)變化知識(shí)，九年級(jí)物理的內(nèi)能、熱量、熱傳遞、比熱容等概念顯得抽象了許多。相信很多老師都有這樣的困惑，在剛接觸內(nèi)能的知識(shí)時(shí)，學(xué)生通常不能準(zhǔn)確理解“內(nèi)能”“熱量”和“溫度”三個(gè)物理量的概念，更難以準(zhǔn)確辨析三者的變化。我們常常見到這樣的選擇題：“下列關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量的說法中，正確的是……”學(xué)生在對(duì)三者理解不是太準(zhǔn)確時(shí)，常常被“溫度升高不一定吸收熱量”“內(nèi)能增大不一定吸收熱量”“吸收熱量內(nèi)能一定增大”“吸收熱量溫度不一定升高”……繞得暈頭轉(zhuǎn)向。有沒有比較快捷的方法能迅速理清頭緒呢？筆者發(fā)現(xiàn)，通過簡練的歸納總結(jié)，這類問題還是有套路的。甚至這三者背后還隱含著“三角戀”的關(guān)系呢！

我們先簡單對(duì)比一下這三個(gè)概念：溫度，是一個(gè)狀態(tài)量，表示物體的冷熱程度。也是八年級(jí)接觸到的比較形象的物理概念，根據(jù)九年級(jí)物理的分子動(dòng)理論可知，溫度高低與分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度有關(guān)，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，物體溫度越高；內(nèi)能，也是一個(gè)狀態(tài)量，是物體內(nèi)所有分子的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，與物體的溫度、質(zhì)量和狀態(tài)等因素有關(guān)。一般對(duì)于同一物體而言，物體的溫度越高，內(nèi)能越大；熱量，是一個(gè)過程量，表示熱傳遞過程中傳遞的能量，傳遞能量的結(jié)果就是改變了內(nèi)能。吸收熱量的物體內(nèi)能增大，放出熱量的物體內(nèi)能減小。

綜上，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)關(guān)鍵，內(nèi)能大小與溫度有關(guān)，同一物體分子動(dòng)能增大時(shí)，其溫度升高同時(shí)內(nèi)能增大，可以認(rèn)為溫度改變時(shí)，內(nèi)能也改變；而吸收或者放出熱量也可以改變內(nèi)能大小。但是另一方面，溫度和熱量又不是唯一可以影響內(nèi)能大小的因素。例如，內(nèi)能決定因素除了溫度之外還有質(zhì)量和狀態(tài)，而改變內(nèi)能的方式除了熱傳遞（吸熱、放熱）之外還有做功。也就是說內(nèi)能增大不一定是溫度升高了，不一定是吸收熱量了。

分析到這里，可能就有學(xué)生開始暈了，因?yàn)楫吘刮覀円礁咧袛?shù)學(xué)才會(huì)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)命題條件的充分性與必要性的區(qū)別。那怎樣快速理清三者的關(guān)系并方便記憶呢？請(qǐng)看圖1。

圖中的四個(gè)箭頭就是四句話，表明“溫度升高”“吸收熱量”和“內(nèi)能增大”這三者之間的關(guān)系：（1）物體溫度升高，一定內(nèi)能增大（因?yàn)槲矬w的分子動(dòng)能增大）；（2）物體內(nèi)能增大，不一定溫度升高（例如0 ℃冰熔化成0 ℃的水）；（3）物體吸收熱量，一定內(nèi)能增大（因?yàn)闊崃渴菬醾鬟f過程中所傳遞的能量）；（4）物體內(nèi)能增大，不一定吸收了熱量（也可能是外界對(duì)物體做功）。

至此，“三角”的關(guān)系初步成型。

師：同學(xué)們有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，你愛的人可能并不愛你，比如，雖然“熱量”和“溫度”對(duì)“內(nèi)能”都有傾心，但傲嬌的“內(nèi)能”誰都不愛。但是“溫度”和“熱量”是否會(huì)相互“喜歡”呢？

進(jìn)一步完善之后，筆者發(fā)現(xiàn)，這個(gè)三角戀的完整關(guān)系是這樣的，如圖2。

如圖2所示，“溫度升高”和“吸收熱量”之間的關(guān)系都是“不一定”，也就是說：（1）吸收熱量，不一定溫度升高（例如晶體熔化或液體沸騰）；（2）溫度升高，不一定吸收了熱量（也可能是因?yàn)橥饨鐚?duì)物體做功）。

綜上所述，我們圍繞物體內(nèi)能增大、溫度升高和吸收熱量繪制出了熱學(xué)的“三角戀”關(guān)系圖。其實(shí)反過來，物體內(nèi)能減小、溫度降低和放出熱量的關(guān)系也是同樣的“三角戀”關(guān)系，這里就不再贅述，如圖3。

其實(shí)，溫度、內(nèi)能和熱量三者之間的關(guān)系，通過逐條舉例分析的辦法也能讓學(xué)生理解。只是對(duì)于才接觸這些概念的學(xué)生而言，這些抽象的概念很容易混淆。但是，知識(shí)圖像化和擬人化之后可以更加具體、形象。雖然他們還沒有學(xué)習(xí)充分條件和必要條件這些概念，但是他們理解“你喜歡的人并不喜歡你”這樣的關(guān)系，所以通過“三角戀”關(guān)系可以使學(xué)生在區(qū)分這些易錯(cuò)點(diǎn)時(shí)能夠更加準(zhǔn)確而高效。以上就是筆者關(guān)于這個(gè)問題的粗淺認(rèn)識(shí)。