焦耳定律实验的改进

  摘 要:焦耳定律演示实验在初中物理教材中是一个很重要的实验,但课本中实验仪器中的定值电阻外观完全一样,阻值虽然不同,但数字太小,学生不易观察电阻大小。针对实验的不足,对该实验做了相应的改进,将教材中的定值电阻改为“220V 35W”的灯泡,将电源改为220V的电源。通过灯泡的亮度可以直观地看出电阻的大小。

  关键词:焦耳定律;演示实验;实验改进

  现行2013年修订人教版九年级物理教材中第八章电功率第四节“焦耳定律中的焦耳定律”演示实验,修订后的演示效果虽然比以前的效果好很多,但是在实验中还有以下不足:

  一、不足之处

  1.课本中实验仪器中定值电阻外观完全一样,阻值虽然不同,但学生不易直接观察电阻大小。

  2.仪器为塑料制成,密闭效果不很好。热胀冷缩后易发生形变,对实验效果有影响。

  3.对于电热与电流的平方关系不能做定量的分析。

  鉴于以上不足,我对实验进行了改进。

  二、改进方法

  1.用输液的玻璃瓶作为实验仪器,这样透明度和密封性都比教具中的塑料盒子好些。里面的电阻丝采用标有“220V 35W”规格相同的射灯。在一号玻璃瓶里放入一个灯泡,二号玻璃瓶里放入两个串联的灯泡。这样学生一看,就知道二号玻璃瓶里的电阻为一号玻璃瓶里电阻的两倍。产生的电热也是两倍关系。

  2.在探究电热与电流平方成正比的定量分析里,教材中用两个相同电阻并联再与一个电阻串联,电流是两倍关系,电热关系也是四倍。若只是因为电阻是两倍就得出与电流平方成正比有点牵强。我采用在一号瓶放一个灯泡,三号瓶里放一个灯泡,再在三号瓶的外面先并一个灯泡,得出电流与电热是两倍关系,接着在三号瓶的外面再多并一个灯泡,得出电热是两倍关系。

  经过以上的改进,自制实验器材如图所示

  具体制作方法为:将直径约为10mm的玻璃管通过瓶盖插入输液瓶内。将标有“220V 35W”的灯泡接好后放入瓶内,将灯泡的接线柱穿出瓶盖。在瓶外玻璃管上端套上一段橡皮管,与支架上的U形管相连。U形管内装入适量的红墨水,增加视觉效果。接好电路,闭合开关给瓶内封闭空气加热,通过空气受热膨胀推到液面上升。在液面上升过程中指导学生分析实验现象,通过一二号瓶探究电流和时间一定时,电热与电阻成正比,一三号瓶探究电阻和时间一定时,电热与电流的平方成正比。

  3.由于被加热的气体量少,灯供给的热量相差较多,使之升温的时间很快速,效果明显,实验时间只需要几秒。演示实验的效果特别好。

  (作者单位 重庆市江津区李市中学)

  编辑 杨兆东

  摘 要:焦耳定律演示实验在初中物理教材中是一个很重要的实验,但课本中实验仪器中的定值电阻外观完全一样,阻值虽然不同,但数字太小,学生不易观察电阻大小。针对实验的不足,对该实验做了相应的改进,将教材中的定值电阻改为“220V 35W”的灯泡,将电源改为220V的电源。通过灯泡的亮度可以直观地看出电阻的大小。

  关键词:焦耳定律;演示实验;实验改进

  现行2013年修订人教版九年级物理教材中第八章电功率第四节“焦耳定律中的焦耳定律”演示实验,修订后的演示效果虽然比以前的效果好很多,但是在实验中还有以下不足:

  一、不足之处

  1.课本中实验仪器中定值电阻外观完全一样,阻值虽然不同,但学生不易直接观察电阻大小。

  2.仪器为塑料制成,密闭效果不很好。热胀冷缩后易发生形变,对实验效果有影响。

  3.对于电热与电流的平方关系不能做定量的分析。

  鉴于以上不足,我对实验进行了改进。

  二、改进方法

  1.用输液的玻璃瓶作为实验仪器,这样透明度和密封性都比教具中的塑料盒子好些。里面的电阻丝采用标有“220V 35W”规格相同的射灯。在一号玻璃瓶里放入一个灯泡,二号玻璃瓶里放入两个串联的灯泡。这样学生一看,就知道二号玻璃瓶里的电阻为一号玻璃瓶里电阻的两倍。产生的电热也是两倍关系。

  2.在探究电热与电流平方成正比的定量分析里,教材中用两个相同电阻并联再与一个电阻串联,电流是两倍关系,电热关系也是四倍。若只是因为电阻是两倍就得出与电流平方成正比有点牵强。我采用在一号瓶放一个灯泡,三号瓶里放一个灯泡,再在三号瓶的外面先并一个灯泡,得出电流与电热是两倍关系,接着在三号瓶的外面再多并一个灯泡,得出电热是两倍关系。

  经过以上的改进,自制实验器材如图所示

  具体制作方法为:将直径约为10mm的玻璃管通过瓶盖插入输液瓶内。将标有“220V 35W”的灯泡接好后放入瓶内,将灯泡的接线柱穿出瓶盖。在瓶外玻璃管上端套上一段橡皮管,与支架上的U形管相连。U形管内装入适量的红墨水,增加视觉效果。接好电路,闭合开关给瓶内封闭空气加热,通过空气受热膨胀推到液面上升。在液面上升过程中指导学生分析实验现象,通过一二号瓶探究电流和时间一定时,电热与电阻成正比,一三号瓶探究电阻和时间一定时,电热与电流的平方成正比。

  3.由于被加热的气体量少,灯供给的热量相差较多,使之升温的时间很快速,效果明显,实验时间只需要几秒。演示实验的效果特别好。

  (作者单位 重庆市江津区李市中学)

  编辑 杨兆东


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