關(guān)于改進《焦耳定律》實驗的思考——黃平剛

1、關(guān)于改進焦耳定律實驗的思考作者單位：仙桃市彭場中學 作者姓名：黃平剛 參賽項目：論文【摘要】物理實驗是中學物理教學過程必不可少的組成部分，起著及其重要的作用，而在整個教與學的過程中，實驗設(shè)備的優(yōu)劣，對實驗的結(jié)果起著決定性的作用。本文通過對舊教材和新教材中的焦耳定律實驗進行對比分析，總結(jié)出舊教材的不足之處和新教材的優(yōu)勢，經(jīng)過認真思考對焦耳定律實驗進行了進一步的改進和創(chuàng)新，使學生更容易接受和掌握，從而提高了實驗的教學效果?！娟P(guān)鍵詞】焦耳定律；物理實驗；實驗教學【正文】中學物理實驗是物理教學過程中的重要環(huán)節(jié)，教師通過實驗的演示，可直觀地將知識傳輸于學生，學生可通過物理實驗靈活應用所學知識，觀察分析實

2、驗結(jié)果，探索新的理論。在整個教與學的過程中，實驗設(shè)備的優(yōu)劣，對實驗的結(jié)果起著決定性的作用。焦耳定律實驗是初中物理教材中非常重要的驗證性演示實驗，對焦耳定律的學習有著非常重要的作用。一、原教材中的焦耳定律的實驗（一）原教材的具體實驗過程實驗裝置在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，并用膠塞密閉，膠塞中安放如圖玻管，瓶中各放一根電阻絲，甲瓶中電阻絲的電阻比乙瓶中的大。通電后電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量越多，玻璃管中煤油液面煤油上升得越高。觀察煤油、在玻璃管里上升的情況，就可以比較電流產(chǎn)生的熱量。1、接通電路一段時間，比較兩瓶中的煤油哪個上升得高(如圖2所示)，實驗結(jié)果是：甲瓶中的煤油上升得高。2、在兩玻璃管中的

3、液柱降回原來高度后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，加大電流，重做上述實驗，通電時間與前次相同。在兩次實驗中，比較甲瓶(或乙瓶)中的煤油哪次上升得高(如圖3所示)。實驗結(jié)果是：第二次實驗，玻管中煤油上升得高。3、實驗結(jié)論如下：（1）電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；（2）電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；（3）通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多，玻璃管中煤油上升得也越高。（二）該實驗裝置比較復雜，密閉要求高，顯示速度慢，可見度小，耗時長。該實驗過程同時存在以下四點不足：1、不能同時演示熱量跟電流，熱量跟電阻的關(guān)系；在說明電流越大，產(chǎn)生的熱量越多的原理時，要分兩次實驗進行，不同的電流值所產(chǎn)生的液體高度不能直接比較；另外要

4、待兩只玻璃管的液柱降到原來的高度并改變電流后才能做第二次，事實上燒瓶中的煤油加熱容易，降溫難，需很長時間液柱才能回到原來的高度。2、只能進行定性研究，不能進行定量研究，演示效果比較差。3、加熱時間比較長，學生注意力容易分散，并且不能連續(xù)重復演示，不利于組織課堂教學。4、實驗現(xiàn)象不容易觀察，溫度計的讀數(shù)只用近距離才能看清楚，教師做演示實驗，部分學生距離遠一些，看不清楚現(xiàn)象。二、人教版物理新教材對實驗進行了改進（一）新教材的具體實驗過程實驗裝置在兩個相同的透明密封容器中等質(zhì)量的空氣，并安放如圖玻管，瓶中各放一根電阻絲。通電后電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量越多，U形玻璃管中液面高度就越高。觀察U形玻璃管里

5、上升的高度情況，就可以比較電流產(chǎn)生的熱量。1、在圖18.4-2所示的裝置中通電路一段時間，比較兩U形玻璃管中液面上升的高度，實驗結(jié)果是：右邊玻璃管的高度上升得高一些。2、在圖18.4-3所示的裝置中通電路一段時間，比較兩U形玻璃管中液面上升的高度，實驗結(jié)果是：左邊玻璃管的高度上升得高一些。3、實驗結(jié)論如下：（1）在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多；（2）在電阻相同、通電時間相同的情況下，電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多；（二）使用改進后的實驗裝置進行實驗有以下特點：1、在相同條件下，利用氣體的熱膨脹比液體的熱膨脹實驗效果更加明顯，大大縮短了實驗時間，有效地提高了

6、課堂效率。2、避免了用電流表測電流的麻煩，而且能使學生的注意力集中在觀察氣壓計中的液面高度差的變化過程。3、采用U形玻璃管的液面高度比較電流通過導體產(chǎn)生的熱量，實驗現(xiàn)象更加明顯。三、本人對實驗進行如下的改進 圖4（一）實驗具體操作1、將新教材中的兩個焦耳定律的實驗合到一個實驗中（如圖4所示），將三個容器中電阻絲串聯(lián)，通電1分鐘時，觀察三個容器相連的U形玻璃管中的液面高度并記錄在表格中。2、通電2分鐘時，觀察三個容器相連的U形玻璃管中的液面高度并記錄在表格中。實驗次數(shù)通電時間t/min容器電阻R/電流I/A液面高度h/cm11A102 I0421B52I0231C5I00.542A102 I08

7、52B52 I0462C5I013、對表格中的實驗數(shù)據(jù)進行分析論證，得出結(jié)論。（1）比較1和4（或2和5，或3和6），得出結(jié)論：當電流和電阻相同時，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多。（2）比較1和2（或4和5），得出結(jié)論：當電流和通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。（3）比較2和3（或5和6），得出結(jié)論：當電阻和通電時間相同時，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。（二）使用改進后的實驗裝置進行實驗有以下特點：1、在相同條件下，利用氣體的熱膨脹比液體的熱膨脹實驗效果更加明顯，大大縮短了實驗時間，有效地提高了課堂效率。2、避免了用電流表測電流的麻煩，而且能使學生的注意力集中在觀察氣壓計中的液面高度的變化過

8、程。3、能進行定性和定量研究，演示效果較好。4、該實驗儀器溫度降低得比較快，具有連續(xù)性重復演示的功能。改進后的實驗裝置操作方便，便于控制。5、采用表格數(shù)據(jù)分析方法，能更好地從控制變量的角度去分析論證，得出實驗的結(jié)論。通過對焦耳定律實驗的改進和創(chuàng)新，使實驗裝置更加簡單，操作更加方便，顯示速度比較快，可見度比較大，耗時短，數(shù)據(jù)分析處理比較清晰明了，使學生更容易接受和掌握，從而提高了實驗的教學效果?！緟⒖嘉墨I】1趙建國.“焦耳定律實驗”改進J.實驗教學與儀器.2010(Z1)2楊大江.焦耳定律實驗的改進與儀器自制J.實驗教學與儀器.2007(11)3李星.焦耳定律實驗的改進J.數(shù)理化學習2011年01期4周國霞.關(guān)于焦耳定律表達式的探討J.中學生數(shù)理化