关于改进《焦耳定律》实验的思考——黄平刚

关于改进《焦耳定律》实验的思考作者单位：仙桃市彭场中学作者姓名：黄平刚参赛项目：论文【摘要】物理实验是中学物理教学过程必不可少的组成部分，起着及其重要的作用，而在整个教与学的过程中，实验设备的优劣，对实验的结果起着决定性的作用。本文通过对旧教材和新教材中的《焦耳定律》实验进行对比分析，总结出旧教材的不足之处和新教材的优势，经过认真思考对《焦耳定律》实验进行了进一步的改进和创新，使学生更容易接受和掌握，从而提高了实验的教学效果。【关键词】焦耳定律；物理实验；实验教学

【正文】

中学物理实验是物理教学过程中的重要环节，教师通过实验的演示，可直观地将知识传输于学生，学生可通过物理实验灵活应用所学知识，观察分析实验结果，探索新的理论。在整个教与学的过程中，实验设备的优劣，对实验的结果起着决定性的作用。《焦耳定律实验》是初中物理教材中非常重要的验证性演示实验，对焦耳定律的学习有着非常重要的作用。

一、原教材中的焦耳定律的实验

（一）原教材的具体实验过程

实验装置在两个相同的烧瓶中装满煤油，并用胶塞密闭，胶塞中安放如图玻管，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大。通电后电流通过电阻丝产生的热量越多，玻璃管中煤油液面煤油上升得越高。观察煤油、在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量。

1、接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高(如图2所示)，实

验结果是：甲瓶中的煤油上升得高。

2、在两玻璃管中的液柱降回原来高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同。在两次实验中，比较甲瓶(或乙瓶)中的煤油哪次上升得高(如图3所示)。实验结果是：第二次实验，玻管中煤油上升得高。

3、实验结论如下：

（1）电阻越大，电流产生的热量越多；

（2）电流越大，电流产生的热量越多；

（3）通电时间越长，电流产生的热量越多，玻璃管中煤油上升得也越高。

（二）该实验装置比较复杂，密闭要求高，显示速度慢，可见度小，耗时长。该实验过程同时存在以下四点不足：

1、不能同时演示热量跟电流，热量跟电阻的关系；在说明电流越大，产生的热量越多的原理时，要分两次实验进行，不同的电流值所产生的液体高度不能直接比较；另外要待两只玻璃管的液柱降到原来的高度并改变电流后才能做第二

次，事实上烧瓶中的煤油加热容易，降温难，需很长时间液柱才能回到原来的高度。

2、只能进行定性研究，不能进行定量研究，演示效果比较差。

3、加热时间比较长，学生注意力容易分散，并且不能连续重复演示，不利于组织课堂教学。

4、实验现象不容易观察，温度计的读数只用近距离才能看清楚，教师做演示实验，部分学生距离远一些，看不清楚现象。

二、人教版物理新教材对实验进行了改进

（一）新教材的具体实验过程

实验装置在两个相同的透明密封容器中等质量的空气，并安放如图玻管，瓶中各放一根电阻丝。通电后电流通过电阻丝产生的热量越多，U形玻璃管中液面高度就越高。观察U形玻璃管里上升的高度情况，就可以比较电流产生的热量。

1、在图18.4-2所示的装置中通电路一段时间，比较两U形玻璃管中液面上升的高度，实验结果是：右边玻璃管的高度上升得高一些。

2、在图18.4-3所示的装置中通电路一段时间，比较两U形玻璃管中液面上升的高度，实验结果是：左边玻璃管的高度上升得高一些。

3、实验结论如下：

（1）在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多；

（2）在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，这个电阻产生的热量越多；

（二）使用改进后的实验装置进行实验有以下特点：

1、在相同条件下，利用气体的热膨胀比液体的热膨胀实验效果更加明显，大大缩短了实验时间，有效地提高了课堂效率。

2、避免了用电流表测电流的麻烦，而且能使学生的注意力集中在观察气压计中的液面高度差的变化过程。

3、采用U形玻璃管的液面高度比较电流通过导体产生的热量，实验现象更加明显。

三、本人对实验进行如下的改进

图4

（一）实验具体操作

1、将新教材中的两个焦耳定律的实验合到一个实验中（如图4所示），将三个容器中电阻丝串联，通电1分钟时，观察三个容器相连的U形玻璃管中的液面高度并记录在表格中。

2、通电2分钟时，观察三个容器相连的U形玻璃管中的液面高度并记录在表格中。

3、对表格中的实验数据进行分析论证，得出结论。

（1）比较1和4（或2和5，或3和6），得出结论：当电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。

（2）比较1和2（或4和5），得出结论：当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。

（3）比较2和3（或5和6），得出结论：当电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。

（二）使用改进后的实验装置进行实验有以下特点：

1、在相同条件下，利用气体的热膨胀比液体的热膨胀实验效果更加明显，大大缩短了实验时间，有效地提高了课堂效率。

2、避免了用电流表测电流的麻烦，而且能使学生的注意力集中在观察气压计中的液面高度的变化过程。

3、能进行定性和定量研究，演示效果较好。

4、该实验仪器温度降低得比较快，具有连续性重复演示的功能。改进后的实验装置操作方便，便于控制。

5、采用表格数据分析方法，能更好地从控制变量的角度去分析论证，得出实验的结论。

通过对《焦耳定律》实验的改进和创新，使实验装置更加简单，操作更加方便，显示速度比较快，可见度比较大，耗时短，数据分析处理比较清晰明了，使学生更容易接受和掌握，从而提高了实验的教学效果。

【参考文献】

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[5]张宁.焦耳定律实验的思考[J].新课程(中学)2010年07期

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