高考物理热学解题那些事——一个补课老师掏心窝的话

教了这么多年物理，我發現每年到了複習熱學這塊兒，同學們的表情都差不多——有點兒懵，有點兒愁，還有點兒無奈。熱學這東西吧，說難不難，但說簡單吧，有些題目做起來就是讓人抓耳撓腮。今天我就跟大伙兒聊聊，高考物理熱學題到底該怎麼攻克，也順便說說我們金博教育在這塊兒是怎麼帶學生的。

說實話，熱學在高考物理裡佔的分量不算最大，但絕對是那種「會者不難，難者不會」的典型。有些同學做熱學題行雲流水，有些同學則看到題目就發怵。這中間的差距，往往不是智商的問題，而是方法有沒有對路。

先把基本概念嚼碎了再說

我帶學生的時候，第一件事就是把基本概念給他們「掰開了、揉碎了」講清楚。熱學裡有幾個核心概念，必須得弄透徹。

首先是內能這個東西。很多同學學完熱學，連內能到底是什麼都說不清楚。你就記住，內能是物體內所有分子熱運動的動能和分子間勢能的總和。固體液體的分子間勢能比較明顯，氣體的話主要就是分子動能。溫度升高，分子運動變劇烈，內能就增加——這是基本邏輯。

然後是做功和傳熱這兩種改變內能的方式。環境對物體做功，或者物體吸收熱量，內能都會增加。反過來，物體對環境做功，或者物體放出熱量，內能就減少。這倆途徑可以同時存在也可以單獨存在，這點特別重要。

說到這兒，我想起來之前有個學生，題目問「一定質量理想氣體吸熱同時對外做功，內能怎麼變化」，他直接懵了。其實你把邏輯理清楚：吸熱內能增加，對外做功內能減少，最終內能變化取決於這倆誰大誰小。這種題目高考年年考，必須整明白。

理想氣體狀態方程：背下來不夠，得會推導

理想氣體狀態方程<math>PV=nRT</math>這個公式，求求你們千萬別死記硬背。記住它的推導過程比記公式本身重要多了。推導這個方程的思路是這樣的：先從微觀分子動理論出發，導出壓強公式<math>P=\frac{1}{3}n\overline{mv^2}</math>，再結合溫度與分子平均動能的關係<math>\overline{\varepsilon_k}=\frac{3}{2}kT</math>，一推導就出來了。

你要是能自己推導一遍這個方程，你對氣體狀態變化的理解立馬上一個台階。高考命題老師最喜歡考的，就是狀態方程的變形應用——等壓過程、等溫過程、等容過程，這三種過程對應的變化規律，你都得能自己推出來。

這個表格建議同學們自己動手畫一遍，邊畫邊想每個定律是怎麼來的。光背結論不用腦子，過幾天就忘了。

熱力學第一定律：能量守恆在熱學裡的代言人

熱力學第一定律<math>\Delta U = Q + W</math>這個東西，表面上看就一個公式，實際上內涵豐富得很。這裡有個符號規定的小坑，好多同學容易栽進去。

環境對物體做功，W為正；物體對環境做功，W為負。物體吸收熱量，Q為正；物體放出熱量，Q為負。這個規定必須死死記住，每次做題之前先在心裡默念一遍。

我教學生的時候，會讓他們做一種「翻譯訓練」：把題目裡的文字描述翻譯成「+Q」「-Q」「+W」「-W」的形式。比如「氣體膨脹對外做功」，翻譯過來就是「W為負」；「氣體吸收熱量」，就是「Q為正」。這個訓練特別管用，做題之前先把符號定對，後面就不容易出錯。

有個題型高考特別愛考，我給它起了個名叫「判斷內能變化」。題目通常會給你幾個過程讓你判斷內能怎麼變，什麼「等溫膨脹」「絕熱壓縮」「等容升溫」之類的。這種題有個技巧：先想溫度變化，因為內能變化主要取決於溫度（理想氣體內能只和溫度有關）。溫度變了，內能一定變；溫度不變，內能就不變。然後再結合Q和W的符號來驗證。

熱力學第二定律：別被「不可能」三個字繞暈

熱力學第二定律有兩種常見表述，一種是克勞修斯的（關於熱傳導），一種是開爾文的（關於熱機）。高考一般不會讓你默寫這兩種表述，但會考你對這倆的理解。

這定律的核心意思是：自然界中涉及熱現象的宏觀過程都是不可逆的。這話啥意思呢？就是說熱量只能自發地從高溫物體傳到低溫物體，不能反過來；熱機不可能把吸收的熱量全部用來做功，總會有廢熱排放出去。

去年有道高考題，問「為什麼冰箱裡的東西不會自動變熱」，表面上是在問生活現象，實際上考的就是熱力學第二定律。你要是能把「自發過程的不可逆性」這個概念理解透了，這種題隨便答。

說完概念咱們再說解題技巧

概念弄明白了，接下來就是怎麼做題。我總結了幾個熱學題的解題步驟，算是一個「萬能流程」吧。

• 第一步：讀題畫圖。不要笑，好多同學做物理題不畫圖，純靠腦子想。熱學題尤其是那些氣體狀態變化的題，你不畫個P-V圖或者示意圖，很容易搞混哪個狀態對應哪組參數。我要求我的學生，讀一道熱學題，至少先花30秒把狀態和過程標註出來。
• 第二步：確定研究對象。是一團固定質量的氣體？還是氣缸裡的氣體？或者是兩個連通的氣缸？研究對象選錯了，後面全白搭。
• 第三步：列方程。根據題目給的條件，把相關的公式寫出來。狀態方程、熱力學第一定律、各個過程的規律，挨個往上招呼。
• 第四步：檢查單位和符號。這點太重要了，我改作業的時候發現，至少有三分之一錯題是單位換算錯了或者符號弄反了。做完題回頭看一眼，能救回不少分。

圖像題是高考熱點，得專門練

近幾年高考物理裡，P-V圖、P-T圖、V-T圖這類圖像題出現頻率越來越高。這種題考的就是你對圖像和公式之間對應關係的理解。

我給學生講圖像題的時候，會讓他們玩一個「翻譯遊戲」：看著P-V圖上的曲線，用嘴說出這段過程中壓強、體積、溫度怎麼變化的，內能怎麼變的，對外做功還是外界對它做功。這麼練熟了，以後看到圖像題心裡一點兒不慌。

有個小技巧分享一下：等溫線是雙曲線的一支，溫度越高，雙曲線離原點越遠；等壓線是過原點的直線；等容線也是過原點的直線，但斜率不一樣。這些特徵記住了，解題速度快一半。

實在不會做的題怎麼辦

有些同學看到難題就想放棄，我說幾句心裡話。高考裡的熱學題，確實有那種一看就沒思路的，這個時候怎麼辦？

第一，把已知條件全寫出來。把題目裡給的P、V、T數值，過程描述，一字兒不落全寫在草稿紙上。有時候寫著寫著，靈感就來了。

第二，想不出來就寫公式。把和這個題有關係的公式全寫上，比如狀態方程、熱力學第一定律，然後看哪個公式能往下推。高考是按步驟給分的，寫對公式就有分拿。

第三，特殊值法實在沒轍的時候可以用。比如有些題目讓你判斷內能變化，你可以假設某個狀態的溫度升高或降低，看結果會怎麼樣，有時候能試出來。

最後聊聊心態這件事

說了這麼多方法和技巧，其實我最想跟同學們說的是：熱學沒有那麼可怕。它在高考物理裡算是比較「講道理」的部分，不像力學那樣變化多端，也不像電磁學那樣抽象。它有固定的公式，有清晰的邏輯，只要概念搞清楚了，做題套路掌握了，拿高分不是難事。

我在金博教育帶高考複習這麼多年，見過太多學生一開始對熱學發怵，後來經過系統訓練提起來就眉飛色舞的。關鍵是啥？關鍵是得有人點撥你，把那些你自己看半天看不懂的東西，用你能理解的話給你講明白。這就是為什麼我一直覺得，一對一輔導在物理這種學科上特別有價值——每個學生的問題都不一樣，有人是概念不清，有人是公式記混，有人是圖像看不懂，有人是計算容易錯。我得先知道你哪兒有問題，才能對症下藥。

有時候我會讓我的學生給我講題，他講著講著自己就發現哪兒卡殼了，這種「自己發現問題」的效果比我直接指出來強一百倍。學習這件事，終究是自己的事兒，老師再好使，你也得自己動腦子、自己動手。

好了，話說回來，如果你現在對熱學還是有點兒摸不著頭緒，別著急，慢慢來。找一套真題，從基礎題開始做，一道一道啃，啃完了再總結一下這道題考了什麼知識點、用了什麼方法。高考這種考試，題型是相對固定的，你把近十年的真題都刷一遍，心裡就有底了。

祝大家學習順利，高考加油。