用铅笔芯改进焦耳定律实验

焦耳定律创新实验张睿翀摘要：焦耳定律实验是教科版九年级上册第六章第三节的内容，学生学习电流热效应的定性过程,描述电流流过导体产生热量的根本规律,做好演示实验是理解焦耳定律的关键,从定性表述的规律过渡到焦耳定律的定量关系的体验过程.原教材是利用电阻丝放在密闭的玻璃瓶中，通过电阻丝加热空气使空气膨胀，使玻璃管内液柱上升，从而观察比拟电流的热效应。在实践中发现教材中的这套装置具有制作较为复杂，现象不是很明显，后排的同学不易于观察到等等缺陷。鉴于此，我决定对这个实验进行改良。我大胆采用了新材料新方法改良了该实验，在此愿将成果跟大家分享，希望大家在教学中共同进步。关键字：焦耳定律实验创新及改良铅笔芯发光一、教材中所处的地位。?焦耳定律?九年级上册第六章第三节的内容，用一课时进行教学。本节课内容主要有四局部，一是了解电流的热效应；二是探究电流的热效应与哪些因素有关，三是焦耳定律的应用；四是电热的利用和有害电热防止。学生学习了电能、电功率知识后学习本节课，满足学生的学习需要，符合学生的认知规律，本节课也为下一节平安用电的教学做了某些知识准备，因此，本节在整个章节中起到了承前启后的作用，十分重要。二、原实验简介及缺乏。原教材中的实验器材如图，利用电阻丝放在密闭的玻璃瓶中，通过电阻丝加热空气使空气膨胀，从而让玻璃管内液柱上升观察电流的热效应。利用如下图的三个这样的装置研究两个问题。1.研究电流相同时，产生的热量与电阻大小的关系。2.研究电流不同时，产生的热与电流大小的关系。实践说明，该实验有如下弊端：1.该实验装置组装较为复杂，对气密性要求较高，步骤繁琐。不利于有兴趣的同学在家自己进行实验。2.演示实验时，通过观察玻璃管中红色液体的上升比拟电阻丝所放出的热，由于学生电源电压不高，装置气密性要求严格而且空气在短时间内膨胀不多，导致效果不明显，后排同学不易观察到。3.实验时间较长，容易分散学生的注意力。实验创新及改良之处。器材上的创新。我大胆地采用新材料，即铅笔芯。在文具店里随时可以买到和两种直径的自动铅笔芯。利用一次性杯子和夹子，控制好铅笔芯的长度，制作出如下图的装置。学生都知道铅笔芯的粗细影响铅笔芯的电阻，和的铅笔芯电阻不同。实验器材简单常见，组装方便快捷且易于学生理解。实验过程及效果展示。我们将这样的串联电路接在学生电源下，研究相同电流下，产生的热量与电阻大小的关系。如下列图所示，我们可以看到，这根电阻较大的铅笔慢慢芯炽热发光，现象非常明显，大约30秒后甚至熔断。从而说明，电流相同时，电阻大的放出的热量较多。如下图，我们将这样的电路接在学生电源下，研究相同电阻，产生的热量与电流大小的关系。如下列图所示，我们可以看到，电流较大的铅笔芯炽热发光的程度超过了电流较小的相同的铅笔芯，大约20秒后烧至熔断，现象也是相当明显。从而说明，电阻相同时，电流较大的放出的热量较多。实验改良后的优势。1.利用铅笔芯等生活中容易购置到的材料进行实验，趣味性强，便于学生自己在家进行实验。2.演示实验时，通过观察铅笔芯炽热发光情况，合理推导铅笔芯的发热情况，现象更加直观明显，便于学生观察和理解。3.实验工具制作和操作都非常简单，有利于实验方法在不同条件下不同学校和地区的推广。4.实验时间短，且效果明显，对于铅笔芯发出强光这种现象学生印象深刻有利于知识的识记和培养学生的兴趣。5.实验具有扩展性，例如铅笔芯为什么越来越