关于改进《焦耳定律》实验的思考——黄平刚

1 关于改进关于改进 焦耳定律焦耳定律 实验的思考实验的思考 作者单位 仙桃市彭场中学 作者姓名 黄平刚 参赛项目 论文 摘要摘要 物理实验是中学物理教学过程必不可少的组成部分 起着及其重要的 作用 而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 本文通过对旧教材和新教材中的 焦耳定律 实验进行对比分析 总 结出旧教材的不足之处和新教材的优势 经过认真思考对 焦耳定律 实验进 行了进一步的改进和创新 使学生更容易接受和掌握 从而提高了实验的教学 效果 关键词关键词 焦耳定律 物理实验 实验教学 正文正文 中学物理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 对焦耳定律的学习有着非常重要的作用 一 原教材中的焦耳定律的实验一 原教材中的焦耳定律的实验 一 原教材的具体实验过程 实验装置在两个相同的烧瓶中装满煤油 并用胶塞密闭 胶塞中安放如图 玻管 瓶中各放一根电阻丝 甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大 通电后电流 通过电阻丝产生的热量越多 玻璃管中煤油液面煤油上升得越高 观察煤油 在玻璃管里上升的情况 就可以比较电流产生的热量 1 接通电路一段时间 比较两瓶中的煤油哪个上升得高 如图 2 所示 实 2 验结果是 甲瓶中的煤油上升得高 2 在两玻璃管中的液柱降回原来高度后 调节滑动变阻器 加大电流 重 做上述实验 通电时间与前次相同 在两次实验中 比较甲瓶 或乙瓶 中的煤 油哪次上升得高 如图 3 所示 实验结果是 第二次实验 玻管中煤油上升得 高 3 实验结论如下 1 电阻越大 电流产生的热量越多 2 电流越大 电流产生的热量越多 3 通电时间越长 电流产生的热量越多 玻璃管中煤油上升得也越高 二 该实验装置比较复杂 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四点不足 1 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 2 只能进行定性研究 不能进行定量研究 演示效果比较差 3 3 加热时间比较长 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 4 实验现象不容易观察 温度计的读数只用近距离才能看清楚 教师做演 示实验 部分学生距离远一些 看不清楚现象 二 人教版物理新教材对实验进行了改进二 人教版物理新教材对实验进行了改进 一 新教材的具体实验过程 实验装置在两个相同的透明密封容器中等质量的空气 并安放如图玻管 瓶中各放一根电阻丝 通电后电流通过电阻丝产生的热量越多 U 形玻璃管中 液面高度就越高 观察 U 形玻璃管里上升的高度情况 就可以比较电流产生的 热量 1 在图 18 4 2 所示的装置中通电路一段时间 比较两 U 形玻璃管中液面 上升的高度 实验结果是 右边玻璃管的高度上升得高一些 2 在图 18 4 3 所示的装置中通电路一段时间 比较两 U 形玻璃管中液面 上升的高度 实验结果是 左边玻璃管的高度上升得高一些 3 实验结论如下 1 在电流相同 通电时间相同的情况下 电阻越大 这个电阻产生的热 4 量越多 2 在电阻相同 通电时间相同的情况下 电流越大 这个电阻产生的热 量越多 二 使用改进后的实验装置进行实验有以下特点 1 在相同条件下 利用气体的热膨胀比液体的热膨胀实验效果更加明显 大大缩短了实验时间 有效地提高了课堂效率 2 避免了用电流表测电流的麻烦 而且能使学生的注意力集中在观察气压 计中的液面高度差的变化过程 3 采用 U 形玻璃管的液面高度比较电流通过导体产生的热量 实验现象 更加明显 三 本人对实验进行如下的改进三 本人对实验进行如下的改进 图 4 一 实验具体操作 1 将新教材中的两个焦耳定律的实验合到一个实验中 如图 4 所示 将 三个容器中电阻丝串联 通电 1 分钟时 观察三个容器相连的 U 形玻璃管中的 液面高度并记录在表格中 2 通电 2 分钟时 观察三个容器相连的 U 形玻璃管中的液面高度并记录 在表格中 实验次数 通电时间 t min 容器电阻 R 电流 I A 液面高度 h cm 11A102 I04 21B52I02 31C5I00 5 42A102 I08 5 52B52 I04 62C5I01 3 对表格中的实验数据进行分析论证 得出结论 1 比较 1 和 4 或 2 和 5 或 3 和 6 得出结论 当电流和电阻相同时 通电时间越长 产生的热量越多 2 比较 1 和 2 或 4 和 5 得出结论 当电流和通电时间相同时 电阻 越大 产生的热量越多 3 比较 2 和 3 或 5 和 6 得出结论 当电阻和通电时间相同时 电流 越大 产生的热量越多 二 使用改进后的实验装置进行实验有以下特点 1 在相同条件下 利用气体的热膨胀比液体的热膨胀实验效果更加明显 大大缩短了实验时间 有效地提高了课堂效率 2 避免了用电流表测电流的麻烦 而且能使学生的注意力集中在观察气压 计中的液面高度的变化过程 3 能进行定性和定量研究 演示效果较好 4 该实验仪器温度降低得比较快 具有连续性重复演示的功能 改进后的 实验装置操作方便 便于控制 5 采用表格数据分析方法 能更好地从控制变量的角度去分析论证 得出 实验的结论 通过对 焦耳定律 实验的改进和创新 使实验装置更加简单 操作更加 方便 显示速度比较快 可见度比较大 耗时短 数据分析处理比较清晰明了 使学生更容易接受和掌握 从而提高了实验的教学效果 参考文献参考文献 1 赵建国 焦耳定律实验 改进 J 实验教学与仪器 2010 Z1 2 杨大江 焦耳定律实验的改进与仪器自制 J 实验教学与仪器 2007 11 3 李星 焦耳定律实验的改进 J 数理化学习 2011 年 01 期 4 周国霞 关于焦耳定律表达式的探讨 J 中学生数理化 八年级物理