焦耳定律探究實驗方案

1、焦耳定律探究實驗方、設計思想內容概述:通過實驗儀器改進創(chuàng)新，幫助學生直觀的認識電流的熱效應并分析總結實 驗數據，得出焦耳定律結論。由于傳統的焦耳定律驗證實驗采用分步進行，產 生的熱量與電流的平方成正比，與電阻成正，與通電時間成正比，必須要控制 變量，這樣在分步進行時受熱量傳遞的影響，不容易控制；另外它加熱容器大 用時長。而改進創(chuàng)新后的實驗，采用三個加熱瓶同時進行，同時加熱，減小外 界熱傳遞的影響，做到控制變量又能同時進行對比，簡化了實驗的步驟，節(jié)約 了時間，從而讓學生有充足時間分析論證得出結論。、地位和作用:焦耳定律內容的教學位于（人教版）物理八年級第八章第四節(jié)電與熱。課程標準的要求是知道電流

2、的熱效應，知道焦耳定律。因此本節(jié) 課要想建立焦耳定律的概念（Q=l2Rt），實驗效果的好壞是關鍵。因此我對此 實驗進行了創(chuàng)新改進。三、實驗設計：（一）、教材建議實驗裝置的不足之處（如圖 1）： 一是容器大，加熱時間 長，課堂四十分鐘不能有效的完成教學法，如果用大電阻、電壓高于教學電源 提供的電壓，需要變壓器，電阻絲裸露不安全。二是分步進行比較產生的熱量與電阻之間和電流之間的關系過程繁雜，用時長，課堂時間不足，不能解決冋 題。（二）、創(chuàng)新實驗的創(chuàng)新之處（如圖 2）:采用如圖所示三個加熱瓶，減少加 熱瓶的容量，同時對三瓶煤油一起加熱并觀察溫度計的示數，做到及控制變量 又能同時進行對比溫度計升高與電

3、阻和電流的關系，即節(jié)約時間，又讓學生比 較直觀的得出產生熱量與電流、電阻和通電時間的定性關系，從而總結實驗結 論。11、儀器和器材演示板電路一個、教學法電源一臺、三個容器，三只溫度計、煤油、阻什分別是只=5。、R=1曲、R3=lW三段電阻絲、電流表兩個、滑動變阻器兩個、開關一只，導線若干、停表1只2、實驗裝置示意圖：（下圖）3、實驗步驟: 、將實驗儀器組裝好，并在分別在三瓶中杯中裝適量的煤油；（瓶中煤油的量相等） 、按圖連接好電路，調節(jié)滑動變阻器 R4、R5使電流表A1,A2的示數I 1為0.6A, I 2的示數為1.2 A （在實驗前調好）。 、閉開關后記錄0分鐘，1分鐘，2分鐘、3分鐘各瓶

4、中煤油的溫度。 、通過分析比較升高溫度，從而分析論證電阻絲放出的熱量Q與I, R, t的定性關系。4、實驗數據記錄:電阻Ri =5QR =10QRb=10Q電流（A）0.60.61.2溫度C）時間（mi n）時刻溫度溫度的變 化量時刻溫度溫度的變 化量時刻溫度溫度的變 化量000012345、分析論證總結結論:（1）在電流和電阻一定時，通時間越長產生的熱量就越多；（2）在電流和通電時間一定時，電阻越大，產生的熱量就越多；（3）在電阻和通電時間一定時，電流越大，產生的熱量就越多。四、實驗效果：通過實驗的創(chuàng)新改進，經過實驗操作和記錄數據以及分析論證的過程發(fā)現：一是實驗步驟簡單化，數據采購的時間縮短

5、在 5分鐘之內給學生留有充足的時間進行數據的分析論證；二是數據特征明顯，有利于直觀的分析論證從而總結結論。五、實驗的效果分析：1、創(chuàng)新的優(yōu)點：（1）通過電阻絲直接加熱煤油并用溫度計測量煤油的溫度，直接反映了電阻絲放出熱量的多少，具有直觀。（2）在一個電路中實現了控制電流相同比較電阻與放出熱量的關系，控制電阻相同比較電流與放出熱量的關系，減少實驗步驟節(jié)約時間且過程簡單，給予學生留有充足的時間對實驗結論進行分析論證。2、實驗的不足之處：由于熱學實驗受外界影響較大，溫度上升具有連續(xù)性，可能造成讀數的不準確性，另外電阻絲的電阻值的不準確性和變化也可能使得數 據不夠準確，不能很好解決產生的熱量與電流的平方成正比，我們將繼續(xù)改進 實驗，還原焦耳的實驗。3、改進方案：一是整理電路板，使元件按電路圖的布局安裝在演示板上形成一個成形的焦耳定律演示器。二是采用加熱水（水的比熱容大，溫度變化穩(wěn) 定），采用加熱大電阻，用變壓器提供大電壓增大電流，力求重現物理學家焦 耳的實驗，希望能夠準確得到Q=l2Rt定量關系。六、實驗注意的事項：1、加熱瓶中的煤油要課前加好，以便