(初中物理實驗)對奧斯特實驗和焦耳定律實

1、對奧斯特實驗和焦耳定律實驗的改進物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，研究物理學(xué)的根本方法是觀察和實驗。在物理教學(xué)中教師要做大量的演示實驗，演示實驗的實驗效果往往是一節(jié)課能否提高課堂效率的關(guān)鍵。筆者在多年的教學(xué)中對教材中的演示實驗做了大量的改進，現(xiàn)列舉兩例供同行參考。一、奧斯特實驗1實驗缺點如圖1是初中物理教材中電流磁場一節(jié)的奧斯特實驗圖。奧斯特實驗在歷史上具有劃時代的意義，在1820年奧斯特做此實驗前，人們對電和磁的認識一直是單獨的、孤立的，奧斯特實驗使人們第一次認識到電和磁的聯(lián)系。從教學(xué)上講，能否做好奧斯特實驗是學(xué)生能否學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。但教材對此實驗的設(shè)計效果并不明顯，用導(dǎo)線將電池的正負極直接連接并放在

2、演示磁針的上方，會發(fā)現(xiàn)磁針幾乎不動，很多教師采用將演示磁針換成微型磁針來做此實驗，通電后磁針轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)動幅度仍不大。此種改進雖勉強可行，但降低了實驗可見度，教師的演示有蜻蜓點水之感；再者用電池做電源，由于發(fā)生短路，用過幾次就要更換電池，造成較大的浪費，因為學(xué)生電源有過載保護，也無法用學(xué)生電源代替電池做實驗。2實驗改進如圖2是筆者對奧斯特實驗的改進圖。從五金商場購置直徑為1mm的漆包線約20m長，繞制邊長約為25cm的方形線圈abcd，將線圈固定在木支架上，用小刀或砂紙將線圈的兩個接頭A、B上的絕緣漆刮掉。用學(xué)生電源做電源，考慮到漆包線較硬，為了便于連接，同時也為了節(jié)約時間，可事先在軟導(dǎo)線C、D上

3、各接一個鱷魚夾。實驗操作將線圈、支架放在水平桌面上，演示磁針如圖放置，當(dāng)磁針靜止時調(diào)整線圈的方向使bc邊與磁針指向平行。連接A和E、B和F，閉合開關(guān)，磁針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，S極向里轉(zhuǎn)，N極向外轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過90，由于慣性磁針來回擺動幾次之后在與線圈 ab邊垂直方向靜止；斷開開關(guān)，磁針又轉(zhuǎn)回到開始位置。實驗形象地證明通電導(dǎo)體周圍存在著磁場。將鱷魚夾對調(diào)（A接F、B接E），閉合開關(guān)，磁針仍發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)動方向和原來相反。實驗證明，電流的磁場的方向與電流的方向有關(guān)。實驗原理改進后實驗之所以取得了明顯的實驗效果，是因為小磁針上方有多條直導(dǎo)線且電流的方向相同，小磁針受到了多條直導(dǎo)線的電流的磁場的作用；事實上，

4、小磁針在線圈abcd的內(nèi)部它受到了整個線圈的磁場的作用（這一點在教學(xué)中不要向?qū)W生指明）。注意事項學(xué)生電源選用直流檔次24V，電壓不要過高，繞制線圈時線圈圈數(shù)不要過少。否則，通電后會發(fā)生短路（學(xué)生電源有過載保護）而影響實驗進行。二、焦耳定律實驗1實驗缺點如圖3是九年義務(wù)教育初中物理第二冊焦耳定律一節(jié)的實驗裝置圖?，F(xiàn)摘入教材中設(shè)計的實驗步驟如下：接通電路一段時間，比較兩瓶中煤油哪個上升得高。實驗結(jié)果是：甲瓶中煤油上升得高。這表明電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 在兩玻璃管中的液柱降回到原來的高度后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，加大電流，重做上面的實驗，通電時間和前次時間相同，在這兩次實驗中，比較甲瓶（或乙瓶）中

5、的煤油哪次上升得高。在第二次實驗中，瓶中煤油上升得高。這表明電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 實驗表明，通電時間越長，瓶中的煤油上升得越高，電流產(chǎn)生的熱量越多。筆者根據(jù)上述步驟，利用課余時間做過多次實驗，發(fā)現(xiàn)實驗中液柱上升很慢，在課堂上要完成上述步驟還勉強能完成，但要完成步驟、讓升上的液柱降下來再上升進行觀察比較，一節(jié)課難以完成任務(wù)。所以多年來學(xué)校實驗室配置的這一器材成為一種擺設(shè)，為了完成教學(xué)任務(wù)，很多教師對這一節(jié)課的教學(xué)處理常常是變做實驗為講實驗。2實驗改進材料與制作如圖4，找三個相同大小的塑料盒，分別將三條電阻絲R1、 R2 、R3密封在塑料盒內(nèi)，外留兩個接線柱，使得R1 R2R3，在塑料盒

6、的兩端插入玻璃管，并給玻璃管接上橡皮管。將兩個U形玻璃管、開關(guān)S、電阻R固定在演示板上。用橡皮管將玻璃管和U形玻璃管連接起來，用導(dǎo)線將各接線柱做如圖連接。實驗操作打開夾子e、f，向兩U形管中加水，并使兩管中的水面相平，為了便于觀察可事先將水染紅。 用夾子e、f將橡皮管夾住，斷開開關(guān)S，將接線柱a、d接到電源正負極上，發(fā)現(xiàn)兩管中紅色的水柱很快上升，A管中的水位上升的較高。說明在電流、時間一定時，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 斷開電源，并打開夾子e、f，水位恢復(fù)初始狀態(tài)。用R3盒換下R2盒，閉合開關(guān)S，將R連入電路，再將a、d連入電源的正負極，發(fā)現(xiàn)兩管中的水位很快上升，A管中的水位上升得較高。說明在電阻、時間一定，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。優(yōu)點及原理經(jīng)過上述的改進后，可在很短的時間內(nèi)完成實驗，并且實驗直觀、形象，學(xué)生可以通過觀察、比較紅色水柱的高低來比較電流產(chǎn)生熱量的多少。實驗改進是轉(zhuǎn)換法思想的典型應(yīng)用。在固體、液體