焦耳定律演示实验的改进

焦耳定律的实验改进与创新莘县十八里铺镇王铺中心初级中学任瑞法 2010年8月10日11:20丁庆华于10-8-10 16:18推荐改进力度大，措施得力，操作方便，效果明显，值得借鉴。

演示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，其常规实验装置（略）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三点不足：第一，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。

第二，只能定性研究，不能定量研究，演示效果差。

第三，加热时间长，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。

鉴此，本人对实验进行如下的改进，收到了良好的课堂效果。

改进后的实验装置如图所示。

在一块木板上，固定三个完全相同的锥形瓶(烧瓶亦可)。

在瓶中各放一根电阻丝，且R甲> R乙=R丙(R甲、R乙、R丙均小于10欧)，并在瓶中封闭一定量的空气。

瓶中的玻璃管均与气压计连通。

为了便于学生观察，可在气压计的水中滴入红墨水。

在通电前，气庄计的液面保持相平，电源用两节干电池即可。

通电1分钟左右，因瓶中气体受热膨胀，使得气压计的液面产生高度差，且温度越高，液面高度差越大。

实验具体操作如下：在电阻和电流相同情况下，探究电流产生的热量跟通电时间的关系。

先将甲瓶连入电路，通电前，保持气压中的液面相平，通电后，气压计的液面产生高度差，通电时间越长，液面高度差越大。

这表明通电时间越长，电流产生的热量越多。

关于初中物理个别演示实验的改进建议初中物理实验教学，是课堂教学的一个重要组成部分，笔者认为，实验必须有一定可操作性，使知识呈现更直观，更便于学生理解。

如果起不到这样的作用，实验反而会成为课堂的累赘。

根据自己十多年的物理教学实际，我认为初中物理书中的部分实验就缺乏可操作性，不利于学生观察，理解。

下面我就提出自己的一点改进建议。

一、对焦耳定律实验的改进人教版初二物理下册，第八章第四节焦耳定律一节，物理书中演示实验是将两个阻值大小不同的电阻串联起来，分别放入盛有等质量煤油的烧瓶中，通电后通过观察温度计的示数，来比较两个电阻放热的多少。

这个实验说明，在电流与时间相同的条件下，电阻越大，放热越多。

但是笔者认为，这个实验现象不明显，不便观察，实验时间过长。

首先，作为演示实验，应该具备见效快的特点，而得煤油吸热升温的方式，时间过长，而用实验用具过大，只能是前排的同学能看到实验结果，后排的同学根本无法见识。

所以，笔者将此实验进行改进。

我选取两段电阻丝，一个为镍铬合金电阻为r1，一段为铜线电阻为r2，为了能增强实验效果，我直接将两段电阻串联起来，并分别缠绕在两个温度计的玻璃泡上，再通过开关与电池相连，演示实验时，先让全体同学读出温度计的示数，说明温度相同。

再闭合开关，只要10秒的时间，便会出现以下现象，两支温度计的示数均上升，但由于电阻不同，所以放热也不同，r1产生的热量远大于r2产生的热量，所以温度计1示数上升很快。

这样制作的教具，不仅具有易操作，现象见效快，还具有体积小，便于学生传递观看的特点，产生了很好实验效果。

二、对导体与绝缘体之间没有绝对界限这一实验的改进导体是容易导电的物体，绝缘体是不容易导电的物体。

但是温度、湿度、电压等条件发生改变时，导体与绝缘体就可以相互转化。

此实验物理书中并没有具体来表述。

大部分的教师都采用加热铁丝，来观察电流表示数的方法来进行演示实验。

但是此实验也是见效不明显，只是电流表示数发生改变，只能通过眼睛来看到。

物理九年级“焦耳定律探究实验”的改进思考摘要：本文主要以物理九年级“焦耳定律探究实验”的改进思考为重点进行阐述，首先分析教材中实验具体方案，其次从引进变色测温贴方案、引进感温变色油墨、引进电子温度计几个方面深入说明并探讨“焦耳定律探究实验”的改进思考，最后阐述提升初中物理探究实验质量的要点，旨意在为相关研究提供参考资料。

关键词：初中物理；“焦耳定律探究实验”；改进要点初中物理学的基础要素便是观察与实验，任何知识点都需要在实验中获取，英国物理学家焦耳进行诸多次数的实验归纳焦耳定律，可以说焦耳定律是初中学生必要掌握的一项定律内容，在具体教学中，教师设计有效的探究实验完成焦耳定律实验的教学任务。

然而“焦耳定律探究实验”现状不容乐观，尚未全面调动学生学习主动性和积极性，不利于学生学习能力提升，因此教师需进一步改进“焦耳定律探究实验”，保障学生全方位掌握焦耳定律基础知识，培养学生研究实验精神，不断扩展学生知识面和学习视野，获取事半功倍的教学成效。

一、教材中实验具体方案针对九年级教材中的焦耳定律教学内容，包含两个实验，促使学生认知电热、电阻、通电时间以及电流之间的关系，具体方案是在两个相同的透明容器中进行空气密封，将容器和对应的U形管连接起来，利用U形管内液面高度的变动体现密闭空气温度实际变化，如图一与图二，其中图一表示容器和不容阻值电阻进行串联，分析电热以及电阻关联；图二表示容器和组织相同的电阻进行混联，分析电热与电流之间的关系。

思考：此种方案设计适应初中学生好奇心与求知欲激发的需求，存在着一定的可行性，引导学生对U形管液面进行观察研究电热和电阻、电热和电流的关联，还可依托液面上升的具体情况初步判断电热和电阻、电热和电流的定量关系，可是在实践中学生总是出现相关问题，如不能透彻的掌握知识点、不能充分挖掘实验设计要点等。

具体来讲包含不能有效完成在U形管中装液体的任务，存在着洒漏问题；组装器材过程中不能保障容器具备良好密闭性，存在着不能顺利进行实验的问题；探究实验时间比较上，无法保障课堂教学质量。

焦耳定律实验的改进物理是以实验为基础的一门科学。

初中物理教学中,大多物理规律的教学,一般从物理现象着手,通过对学生视觉、听觉等的冲击,使学生产生一种直观的感受和体验,从而产生一些思考并进行探究。

在物理实验中更能展现出物理的神秘性和趣味性,也是学生建立正确的物理概念、培养科学精神和利用科学改造社会生活的一个重要手段。

在教学的全过程中要贯穿实验这一条主线,要让学生准确地理解物理概念。

初中物理教材中电流的热效应现象，这个演示实验能够增强学生对电流产生热这个知识点的理解与掌握.但是在教学实践过程中也发现，物理仪器室现存的焦耳定律演示器设计有局限,存在接口多、没有安装电流表、气密性难以保证的诸多等因素的影响,导致教师在课堂上做演示实验时常不能达到设计所期望的效果甚至实验失败，本文就按照解决问题的思路，就地取材，自制一套焦耳定律演示器，仪器制作完成后，经过多位一线教师的使用，都得到了一致的好评，实验成功率达到100%。

期望这些改进性自制教具能够改善演示实验的演示效果,帮助教师更好地完成教学任务,使学生通过课堂上观察实验现象，更好的掌握电热知识。

一、电路：电流流过的路径就叫电路，大家都知道，电流流经的路径在初中物理中很难显示出来，即使我们如何天花乱坠的讲解、举例。

所以在本实验刚开始的时候都很难判断电路中是否有电流流过，更无法在头脑中形成物理概念。

那就需要安装一个直流电流表，这样在整个实验过程中就知道两个贮气瓶中的等值发热电阻是否有电流流过。

二、分别取两个集气瓶作为贮气容器，找到两个新鲜的胶塞，通过打孔器给胶塞打两个孔，分别插上两根长短合适的玻璃管，一根作为联通软胶管用，一根作为气门，当我们向U内注射有色无毒液体的时候，要打开气门密封胶盖。

然后在胶塞中插入两根铜导线，作为联通贮气瓶里面的发热电阻的导线。

如下图所示：本实验器材的缺点：由于贮气瓶是用集气瓶代替，属于玻璃器具，在搬运过程中需小心碰撞，以免贮气瓶破碎。

对焦耳定律实验的改进 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT对焦耳定律实验的改进天津市河东区香山道中学申卫新笔者接触到很多有关焦耳定律的实验装置（如教材中的、国家调拨的、网上搜索到的），它们使用起来较麻烦。

初中物理教师教学用书光盘中有焦耳定律实验，但演示得不够全面。

笔者对焦耳定律的实验装置进行了一下改进：用一般学校都具备的定值电阻与电源在线路板上组成电路，然后用温度计（演示温度计也可以）直接与定值电阻接触，测出定值电阻的温度变化，从而得出实验结论。

实验设计和操作简单、材料易得，效果也不错。

具体说明如下：一．R不同（I相同、t相同）,Q不同用4—5节干电池做电源，将其与一个5Ω定值电阻、一个20Ω定值电阻串联在线路板上组成电路。

5—10分钟左右，用两个温度计同时测两个定值电阻的温度变化。

它们的温度差别明显，说明它们产生的热量不同。

二．I不同（R相同、t相同）,Q不同用4—5节干电池做电源。

将两个10Ω定值电阻并联，然后将两个并联的定值电阻与一个10Ω的定值电阻串联。

用这三个定值电阻与电源、电键在线路板上组成一个电路。

5—10分钟左右，用两个温度计同时测两个定值电阻的温度变化（一个是并联电路中的电阻，一个是与并联电路串联的电阻）。

它们的温度差别明显，说明它们产生的热量不同。

三．t不同（I相同、R相同）,Q不同在上面的两个电路中，测其中任何一个定值电阻的温度，都可以明显地看出，时间越长，定值电阻的温度越高，产生的热量越多。

四．说明1.改进后的实验还可做成学生分组实验。

20Ω定值电阻如果不够用，可用10Ω定值电阻代替。

2.定值电阻的使用时间不宜过长，否则有可能烧坏。

本文所提供的电源电压数值、实验时间仅供参考。

3.有时不使用温度计，用手直接触摸定值电阻，感受定值电阻温度的变化，效果会更好。

4. 做完一个实验，再做另一个实验时，要注意将两个温度计恢复到室温后再做，或者重新换温度计再做。

焦耳定律实验的改进摘要：《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，其常规实验装置如图1、图2所示。

该装置作为演示实验器材，能够在短时间内演示电热与电流、电阻的关系，而且现象明显、可见度高。

可是也存在不能同时演示电热与电流、电阻的关系，要分两次实验完成，密闭要求高等不足。

针对焦耳定律实验，本人对该实验进行了改进。

关键词：焦耳定律演示实验实验改进《焦耳定律》这节课是电功率这一章节的重点，也是初中物理学的重点内容。

它是欧姆定律的引申和发展，是能量守恒定律在电能和内能转化中的具体体现。

而在焦耳定律教学中，做好实验及分析实验现象是关键，是教学的重点和难点。

焦耳定律的研究过程体现了研究物理问题的基本方法——控制变量法：控制电流不变，通电时间相同时，研究电流产生的热量与电阻大小的关系；控制电阻不变，通电时间相同时，研究电流产生的热量与电流大小的关系。

学生要通过实验，分析实验现象才能认识到电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，而电热是看不见的，那如何让电流通过电阻产生的热量更直观地显示出来，这是实验的关键。

教科书中的演示实验以空气作为吸热物质，电阻产生的热量被空气吸收，从空气的膨胀程度来判断其吸收热量是多少，将不易观察到的电流产生的热量的多少转换为观察空气膨胀的程度。

而液体的高度变化可以显示空气膨胀的程度，即电阻放热使密闭容器内的空气吸热后体积增加、压强增大，从而推动U型管中的指示液面上升，液面上升高度的大小反映了电流通过电阻做功产生热量的多少。

一、使用教科书中的演示实验器材设计的实验步骤如下：1、探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系（图1）①检查装置仪器的气密性；○2将阻值不同的两个电阻5Ω、10Ω串联；○3接通电路一段时间，同时比较两U型管中液面高度差。

实验结果是：与10Ω电阻相连的U型管中液面高度差大。

这表明在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。

2、探究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系（图2）○1在两U型管管中的液柱降回到原来的高度后，将3个阻值相同的电阻以右图的连接方式连接；○2通电一段时间，比较两U型管中液面高度差。