对焦耳定律实验的改进

浅谈初中物理焦耳定律实验操作方法探究摘要：本文尝试把焦耳定律实验中的发热电阻改为用电热水壶进行探究，向电热水壶中加入定量的水进行加热，用温度计测出各个水壶中水温的变化，再设计一个表格收集数据，计算出各个水壶中的水吸收的热量，从而比较各水壶中电阻丝产生的热量的大小。

经这样的改进能使学生通过表格找出热量的数据而推导出焦耳定律实验的结论，学生更容易理解各个发热丝所产生的热量之间的关系。

关键词：电流电阻时间热量焦耳定律物理学是一门以实验探究为主，实操能力要求较高的一门学科。

通过让学生进行实验和观察，从而培养学生的探究创新精神、树立追求真理的意识、科学的世界观。

焦耳定律在初中的教学中有很多难点，其中热量的产生的多少是较难测量出准确数值的，对热量进行比较时，只能通过转换法来实现，学生比较难理解。

笔者现将焦耳定律在教学中学生出现的难点和疑点，比如判断电阻是否产生了热量、产生的热量怎样测量等问题，谈谈自己在教学中的一些心得和看法。

一、焦耳定律实验常规做法及在平时教学中存在的问题(一)初三课本中的焦耳定律实验设计是采用发热电阻产生的热量加热密闭盒内的空气，把U型管中红色液体压向一方，形成高度差，通过比较高度差来判断两个电阻产生的热量的大小，这是利用转换法来达到实验目标的，学生不易明白其中的原理。

电阻通电后加热盒内的空气时学生无法观测到或感受到空气被加热，大部分学生不明白U型管中为什么会出现的高度差，为什么通过比较高度差就能判断产生的热量的多少，两个电阻产生的热量是否符合焦耳定律中表述的那种关系，他们也经常提出疑问，传统的实验教学效果较差，通过传统实验得出的结论由于不理解而学生记得不牢固，容易忘记。

(二)平时在做这个实验时由于连接U型管的胶管以及密封的空气盒容易漏气，同时接口也易出现漏气现象，U型管中的红色液体很常出现的高度差不符合焦耳定律中所讲的比例关系，影响了实验的效果。

(三)课本中关于电阻产生的热量与电流、电阻、时间的关系，其设计的实验电路图只提供了热量与电阻的关系的实验电图，而产生的热量与电流、时间关系的电路图没有提供给学生, 这给学生带来很大的疑惑。

焦耳定律评课意见
王老师的这节课是一节实验探究课，意在培养学生的探究精神，体现以学生发展为本的教学理念。

从王老师的整个教学过程来看，这个理念落实的还是比较好的。

从情景提出问题、做出假设从而引入新课，过渡都非常自然。

关于影响电流大小的两个因素：电压、电阻的得出很自然，完全是学生自己想到的，不是老师给出的，符合探究的规律：问题假设猜想。

如电压这个因素，老师是建立在学生已有电学知识的基础上让学生猜想的电压是形成电流的原因；而电阻这个因素要学生想到比较困难，所以老师利用水在水管中流动快慢通过类比的方法让学生想到电流，从而较容易的联想到导体本身的因素上。

我认为这两个因素得出的过程老师设计的非常好，也考虑到了学生可能会遇到的困难。

由于这节课的主题是探究，所以接下来的实验也是由学生先讨论得出实验方案，然后进行实验。

王老师在每次猜想后和学生探究实验前都加了一个小小的演示实验，作用在于证实猜想是否成立，而不是让学生猜想好就进行学生实验，这也提醒了学生猜想必须是合理的，实验不能是盲目的。

有助于养成学生良好的探究习惯，而不是盲目的探究。

整个探究过程中，王老师注意到了多种科学方法的结合：如控制变量法、类比法、归纳分析法等等，这也有助于学生能力的培养。

王老师在课堂的结束时所举的几个实例对整节课起了画龙点睛的作用，不仅是对这节课内容的小结，更是对这节课学生能力、情感的升华，让学生走出课本，走进生活，更重要的是让学生意识到物理来源于生活，物理也要服务于生活。

最后收音机里播放的音乐起到了承上启下的作用，为下节课的“引”买下了伏笔，起到前后呼应。

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。

浅谈初中《焦耳定律演示实验》的改进作者：凌文盛来源：《科教导刊》2013年第09期摘要初中物理教材中《焦耳定律实验》的操作步骤存在着不能同时演示电流跟热量、电阻和热量的关系；只能定性研究，不能定量研究，演示效果差。

演示时间长等三方面的不足。

为此，文章提出一些改进意见。

关键词焦耳定律演示实验改进中图分类号：G424 文献标识码：A随着知识的更新与发展，初中物理教材的一些实验操作不是非常适于教学操作。

在此，笔者以初中物理教材中的《焦耳定律实验》为例，浅谈初中物理教材中的一些需要改正完善的地方，同时提出一些改进方法。

1 教材中的实验操作不足现在人教版物理教材实验设计的步骤是：第一步：接通电路，过一段时间后，看看两个玻璃瓶中煤油哪个上升得更高。

得出的结论是：甲玻璃瓶中煤油上升得更高。

这表明电阻越大，电流产生的热量越多。

第二步：让两玻璃瓶的煤油高度还原，然后利用滑动调解器，调节电流，再做实验。

注意通电时间和前次时间相同，在这两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。

在第二次实验中，甲玻璃瓶中煤油上升得高。

这表明电流越大，电流产生的热量越多（如图1所示）。

第三步：从以上实验可以得出结论，在电流与电阻不变的情况下，通电时间越长，瓶中的煤油上升得越高，电流产生的热量越多。

笔者对照教材中的步骤，做了多次的实验，发现了一些问题。

玻璃瓶上的煤油上升得太慢，而我们上课的时候，每节课45分种，想要在45分种完成上面所说的实验操作，基本上是不可能完成的。

一节课也只能勉强完成上面所说的第一步，但是，如果想要完成第二步，让温度慢慢再降下来，重新再做，再让学生进行观察比较，45分种是完全不可能完成的。

因为，想让给玻璃瓶中的煤油加温是容易的事，但是，想要让温度降下来，还是要较长的时候。

为此，很多物理教师为了达到教学目标，完成这一实验的教学任务，经常是把学生的实验课变为了教师的讲授实验，或者有些老师利用更快捷的多媒体课件演示，而让实验配置成为摆设，失去了让学生动手操作，亲身体验的实验课本质。

焦耳定律教学反思《焦耳定律教学反思》焦耳定律是初中物理中的一个重要定律，它描述了电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和时间之间的关系。

在教学焦耳定律的过程中，我通过实验、讲解和练习等方式，帮助学生理解和掌握了这一定律。

然而，在教学过程中，我也发现了一些问题和不足之处，需要进行反思和改进。

一、教学目标的达成情况知识与技能目标 通过教学，学生能够理解焦耳定律的内容和表达式，掌握电流、电阻和时间对热量产生的影响，并能够运用焦耳定律进行简单的计算。

从学生的课堂表现和课后作业情况来看，大部分学生能够达到这一目标，但仍有少数学生对公式的理解和应用存在困难。

过程与方法目标 在教学过程中，我注重培养学生的实验探究能力和逻辑思维能力。

通过实验，学生能够亲身体验焦耳定律的发现过程，培养了他们的观察能力和动手能力。

同时，在讲解和练习过程中，我引导学生进行分析和推理，培养了他们的逻辑思维能力。

从学生的课堂参与度和实验报告情况来看，大部分学生能够积极参与实验探究，具备一定的逻辑思维能力，但仍有部分学生在实验操作和数据分析方面存在不足。

情感态度与价值观目标 通过焦耳定律的教学，我希望能够激发学生对物理学科的兴趣，培养他们的科学态度和创新精神。

在教学过程中，我通过介绍焦耳的生平事迹和科学成就，激发了学生的学习兴趣和科学热情。

同时，在实验探究和问题讨论中，我鼓励学生勇于提出自己的观点和想法，培养了他们的创新精神和合作意识。

从学生的课堂表现和课后反馈来看，大部分学生对物理学科表现出了浓厚的兴趣，但仍有少数学生缺乏学习的主动性和积极性。

二、教学内容的组织情况教材分析 焦耳定律是初中物理电学部分的重要内容，它是在学生学习了电流、电压、电阻等基础知识之后，进一步研究电流通过导体时产生的热量问题。

教材中通过实验探究的方式，引导学生得出焦耳定律的表达式，并通过例题和练习，帮助学生巩固和应用所学知识。

在教学过程中，我根据教材的内容和要求，结合学生的实际情况，对教学内容进行了适当的调整和补充。

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。

实验研究此i f 教■学参考第50卷第4期2021年4月“焦耳定律”实验的改进与创新陶仕银董云(武汉大学附属外语学校湖北武汉430072)文章编号：1002-218X (2021)04-0048-02 中图分类号：G 632. 0 文献标识码：B摘要：焦耳定律实验是初中探究电流的热效应与电流、电阻关系的重要实验。

教材中的实验设计存在着实验原理学生难理解.实验装置易老化导致气密性差，实验现象只能作定性分析等不足。

对该实验从原理、器材、方法、步驟等方 面进行了改进和创新.有效提高了实验的操作性和可视性，关键词：初中物理；焦耳定律；实验改进―、问题的提出“焦耳定律”是人教版九年级第十八章“电功率” 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。

教学中，做 好实验及分析实验现象是教学的关键，也是教学的重 点和难点，更是培养学生物理核心素养的重要途径。

图1是教材“探究电流通过导体时产生热量的多 少跟什么因素有关”的 实验装置，该装置有以 下不足：(1)该装置的原理是通过导体上产生的热 量加热密闭容器中的空 气来改变U 形管液面高 度再来判断产生热量的多少.因此装置的气密性是否良好直接影响实验的效 果。

此装置大部分材料由塑料和橡胶制成，长期使用 会导致装置的气密性变差.从而直接影响实验的 成败。

(2) 该装置需要学生观察两个U 形管中液面高度的变化，而实际教学中，后排学生不容易观察到实验现象.效果大打折扣。

(3) 该装置中的电阻密封在密闭容器中，学生对器材的选择、安装只能被动接受，学生的实验参与、实验体验被限制。

二、实验的改进与创新1.实验原理的改进① 受热对象将原来的气体改成导体本身（固体）。

② 测定电流产生热量的多少由原来的U 型管液面高度变化转化为等质量同种金属温度的变化。

根 据公式Q = «w A /，可以确定质量相同、比热容（材料） 相同时，吸收热量的多少与升高的温度成正比，将吸 热多少定量转化为温度升高的变化量，使得定量完成 焦耳定律实验成为可能.即使存在温度传感器吸热的 问题，也可以定量转化，因为完全相同的温度传感器 的质景、比热容也相同.吸热同样与升高的温度成 正比。

《焦耳定律》创新实验方案富源县中安街道一中王汝斌一、实验的重要性：该实验是九年级物理第十八章第4节内容，在研究电流的热效应时，探究电流通过导体时产生的热量多少与什么因素有关。

焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现。

本节内容由“电流的热效应”“焦耳定律”“电热的利用与防止”三部分组成，研究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系，焦耳定律的理解及应用既是本节的教学重点又是教学难点，本节教学的成败在于《焦耳定律》实验是否成功。

二、实验原型及不足之处（如图）:1.实验原型：图一图二现在人教版物理教材实验设计的步骤是：第一步：在两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两端电阻丝的电流相同。

通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。

得出：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产出的电热越多（如图一）。

第二步：在两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两个容器中电阻的电流不同。

在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。

得出：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产出的电热越多（如图二）。

2.不足之处：⑴、电流与热量、电阻与热量的关系，在教材中的实验操作中，不能同时演示出来。

⑵、在实验过程中，U形管中液面高度的变化得太慢，这样容易导致学生的注意力容易分散，不切合学生的学习，同时这个实验也不能连续重复演示操作，也不适合于课堂教学。

⑶、演示效果比较差，不能定量研究，只能定性研究。

三、实验创新与改进之处（如图）：准备三个相同大小的矿泉水瓶，在矿泉水瓶内密封三条电阻丝Ra、Rb、Rc、在Rc两端并联一个电阻Rd。

同时在矿泉水瓶的外面要留两个接线柱，要使电阻丝R1> R2 = R3。

把玻璃管插入塑料盒的两端，把橡皮管接在玻璃管上。

在演示板上固定好矿泉水瓶、U形玻璃管、开关S、电阻、及外接电阻。