《焦耳定律》創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案

《焦耳定律》創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案富源縣中安街道一中王汝斌一、實(shí)驗(yàn)的重要性：該實(shí)驗(yàn)是九年級(jí)物理第十八章第4節(jié)內(nèi)容，在研究電流的熱效應(yīng)時(shí)，探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量多少與什么因素有關(guān)。焦耳定律是初中物理學(xué)習(xí)的重要定律之一，是能量守恒定律在電能與內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化的具體體現(xiàn)。本節(jié)內(nèi)容由“電流的熱效應(yīng)”“焦耳定律”“電熱的利用與防止”三部分組成，研究電熱與電阻、電流、通電時(shí)間的定性關(guān)系，焦耳定律的理解及應(yīng)用既是本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)又是教學(xué)難點(diǎn)，本節(jié)教學(xué)的成敗在于《焦耳定律》實(shí)驗(yàn)是否成功。二、實(shí)驗(yàn)原型及不足之處（如圖）:1.實(shí)驗(yàn)原型：圖一圖二現(xiàn)在人教版物理教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟是：第一步：在兩個(gè)容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通過(guò)兩端電阻絲的電流相同。通電一定時(shí)間后，比較兩個(gè)U形管中液面高度的變化。得出：在電流相同、

通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)出的電熱越多（如圖一）。第二步：在兩個(gè)密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個(gè)容器的外部，將一個(gè)電阻和這個(gè)容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，因此通過(guò)兩個(gè)容器中電阻的電流不同。在通電時(shí)間相同的情況下，觀察兩個(gè)U形管中液面高度的變化。得出：在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)出的電熱越多（如圖二）。2.不足之處：（1）、電流與熱量、電阻與熱量的關(guān)系，在教材中的實(shí)驗(yàn)操作中，不能同時(shí)演示出來(lái)。⑵、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，U形管中液面高度的變化得太慢，這樣容易導(dǎo)致學(xué)生的注意力容易分散，不切合學(xué)生的學(xué)習(xí)，同時(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也不能連續(xù)重復(fù)演示操作，也不適合于課堂教學(xué)。⑶、演示效果比較差，不能定量研究，只能定性研究。三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)之處（如圖）：準(zhǔn)備三個(gè)相同大小的礦泉水瓶，在礦泉水瓶?jī)?nèi)密封三條電阻絲Ra、準(zhǔn)備三個(gè)相同大小的礦泉水瓶，Rb、Rc、在Rc兩端并聯(lián)一個(gè)電阻Rd。

同時(shí)在礦泉水瓶的外面要留兩個(gè)接線柱，要使電阻絲R1>R2=R3。把玻璃管插入塑料盒的兩端，把橡皮管接在玻璃管上。在演示板上固定好礦泉水瓶、U形玻璃管、開(kāi)關(guān)S、電阻、及外接電阻。用橡皮管把u形玻璃管和玻璃管連接起來(lái)，用導(dǎo)線把各接線連接起來(lái)。具體的實(shí)驗(yàn)操作步驟大致如下：①把水加入兩u形管中，并且要讓兩管中的水面相平，同時(shí)，為了便于學(xué)生上課的時(shí)候觀察可以把水染成紅色。②用橡皮管夾住橡皮管，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，然后兩孔插頭插入插座中，我們就會(huì)看到U形管的水柱很快上升，而且我們還可以看到:a、Ra、Rb瓶中，Rb瓶中U形管中水柱上升得比較多，b、Rb、Rc瓶中，Rc瓶中U形管中水柱上升得比較多。由此可見(jiàn)，a、在通電時(shí)間、電流大小不變的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量就更多。B、在通電時(shí)間電阻大小不變的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量就更多。四、 實(shí)驗(yàn)器材：兩孔插頭、800歐電阻一個(gè)、1600歐電阻三個(gè)、橡皮管若干、玻璃導(dǎo)管若干、三個(gè)U形玻璃管、三個(gè)空礦泉水瓶、軟木塞三個(gè)。五、 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新后的優(yōu)點(diǎn)：（1） 、實(shí)驗(yàn)器材攜帶方便，無(wú)需學(xué)生電源。（2） 、大電阻不易燒壞。（3） 、氣密性無(wú)需擔(dān)心，實(shí)驗(yàn)成功率高。（4） 、將兩套