焦耳定律演示实验的改进

焦耳定律演示实验的改进焦耳定律是初中物理教学的重要内容，是描述电流流过导体产生热量的基本规律，做好演示实验是理解焦耳定律的关键。焦耳定律演示实验装置如下图：/一、该实验装置有两点不足1、电阻丝电阻的大小、电流的强弱不能让学生直观感受到，只能由教师告诉学生，难以使学生产生信服。2、实验过程分两步进行，首先演示热量与电阻的关系，然后演示热量与电流强度的关系，实验时间长，不利于教学时间的安排。能不能让学生直观感受到电流产生的热量跟电阻的大小成正比、电流的平方成正比、跟通电时间成正比，让实验在一次演示过程中完成呢？笔者通过思考认为对该实验可作如下改进，可以一次完成演示过程，且实验现象非常明显，可对比性强，也节省演示时间。二、改进过程用三个透明的密闭容器代替原来的两个容器作为加热的容器，把三个容器固定在面板上，每个密闭容器密封一定量的气体作为加热的介质，底部装上少量的有色水。用细长的直玻璃管代替原来的∪型玻璃管，在标尺上把三根细玻璃管固定，将其下端插入有色水中。用小灯泡代替电阻丝作发热电阻。在第一个容器内串联两个小灯泡，第二个容器内接一个相同的灯泡，第三个容器内接一个相同的灯泡，外面再并联一个相同的小灯泡。每个小灯泡都用“4V3W”的灯泡。这样就满足第一个容器和第二个容器电流相等，第一个容器的电阻是第二个容器电阻的两倍；第二个容器和第三个容器电阻相等，但电流是第三个容器的两倍。做好后密封严实。/三、实验过程和实验现象实验时，在每个透明容器内装入一定量的有色液体。密封严实后，打开止水类，用打气筒从止水类处向容器内打入一定量气体，使每个细玻璃管内有色水上升相同的高度。在外面的接线柱上用导线把三个容器里的小灯泡串联起来，接在学生电源上通电，学生很直观的看到灯泡的发光亮度，就很容易知道第一个容器里的亮度是第二个容器的两倍，第二个容器里灯泡的亮度比第三个容器里灯泡亮度亮得多，也就理解了第一个容器的电阻是第二个容器里电阻的两倍，第二个容器里的灯泡的电流是第三个容器里灯泡的电流的两倍，一段时间后，观察三个密封容器对应的细玻璃管内有色液体上升的高度，比较第一和第二两个容器中细玻璃内液体的高度，得出在电流相同的条件下，电流产生的热量跟电阻成正比；比较第二和第三两容器中细玻璃管液体上升的高度，得出在电阻相同的条件下，电流产生的热量跟电流的平方成正比。比较同一容器不同时间内液柱上升高度，得到电热与时间成正比。四、改进后的优点1、通过灯泡的发光情况，比较灯泡的亮暗，把不能观察到的物理量电阻和电流转化为能够看到的光线，通过光线的明暗学生很直观地感受到电阻和电流的大小。2、整个实验在一次中全部完成，可对比性强，好控制变量，现象非常明显，一气哈成，且节约课堂教学时间。