一種簡(jiǎn)單實(shí)用的焦耳定律實(shí)驗(yàn)方法

1、一種簡(jiǎn)單實(shí)用的焦耳定律實(shí)驗(yàn)方法焦耳定律是初中物理教材中的一個(gè)比較重要、比較難的實(shí)驗(yàn)。筆者接觸到 不少焦耳定律的實(shí)驗(yàn)教具，它們有的裝置較復(fù)雜、有的使用起來(lái)較麻煩。與其它 焦耳定律實(shí)驗(yàn)方法相比，本文的實(shí)驗(yàn)方法有一個(gè)突出特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單實(shí)用：用一般 學(xué)校都具備的、學(xué)生都熟悉的定值電阻與電源在線路板底板上組成電路，然后用 溫度計(jì)直接與定值電阻接觸，測(cè)出定值電阻的溫度變化，從而得出焦耳定律(Q=I 2Rt)的電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比， 跟通電時(shí)間成正比的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、裝置、操作都很簡(jiǎn)單、材料易得， 效果也不錯(cuò)。具體說(shuō)明如下：在通電時(shí)間相同、電流相同的情況下，通電

2、導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電導(dǎo)體 的電阻阻值成正比按文章后面附圖1所示的方法，用45節(jié)十電池做電源，將其與一個(gè)5Q 定值電阻、一個(gè)20Q定值電阻、一個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)在線路板底板上組成電路。通電 后，用兩個(gè)溫度計(jì)同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)定值電阻的溫度變化。這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們升高的 溫度差別明顯。定值電阻阻值越大，溫度升高的越多。而且，可以較明顯地看出， 定值電阻溫度升高的度數(shù)之比與定值電阻的阻值之比基本相等。因?yàn)槎ㄖ惦娮铚?度升高的度數(shù)之比與定值電阻產(chǎn)生的熱量之比相等(為什么定值電阻溫度升高的 度數(shù)之比與定值電阻產(chǎn)生的熱量之比相等，在下面的注意事項(xiàng)6中另有說(shuō)明)。 所以，定值電阻產(chǎn)生的熱量之比與定值電阻的阻值之比基本相等。

3、此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在 通電時(shí)間相同、電流相同的情況下，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電導(dǎo)體的阻值成正 比。在通電時(shí)間相同、導(dǎo)體阻值相同的情況下，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中電流強(qiáng)度的平方成正比用45節(jié)十電池做電源。將兩個(gè)10Q定值電阻并聯(lián)，然后將兩個(gè)并聯(lián)的 定值電阻與一個(gè)10。的定值電阻串聯(lián)。按文章后面附圖2所示的方法，用這三 個(gè)定值電阻與電源、開(kāi)關(guān)在線路板上底板組成一個(gè)電路。通電后，用兩個(gè)溫度計(jì) 同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)定值電阻的溫度變化（一個(gè)是并聯(lián)電路中的電阻，一個(gè)是與并聯(lián)電 路串聯(lián)的電阻）。這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們的溫度差別明顯。定值電阻中的電流強(qiáng)度越 大，溫度升高的越多。而且，可以較明顯地看出，定值電阻溫度升高的度數(shù)之比

4、與其電流強(qiáng)度的平方之比基本相等。因?yàn)槎ㄖ惦娮铚囟壬叩亩葦?shù)之比與定值電 阻產(chǎn)生的熱量之比相等。所以，定值電阻產(chǎn)生的熱量之比與其電流強(qiáng)度的平方之 比基本相等。此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在通電時(shí)間相同、通電導(dǎo)體阻值相同的情況下，通電導(dǎo) 體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中電流強(qiáng)度的平方成正比。在通電導(dǎo)體的阻值相同、電流強(qiáng)度相同的情況下，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 隨著通電時(shí)間的增加而增大在上面的兩個(gè)電路中，測(cè)量其中任何一個(gè)定值電阻的溫度變化?？梢悦黠@ 地看出，通電時(shí)間越長(zhǎng)，定值電阻的溫度越高，定值電阻產(chǎn)生的熱量越多（定值 電阻溫度升高的度數(shù)之比也許與定值電阻的通電時(shí)間之比相差較大）。從而說(shuō)明 在通電導(dǎo)體的阻值相同、電流強(qiáng)度相同的情況下，

5、通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量隨著通電 時(shí)間的增加而增大。注意事項(xiàng)本文的實(shí)驗(yàn)方法還可以做成學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。此教具所需的實(shí)驗(yàn)器材一般的學(xué) 校都具備，而且學(xué)生還比較熟悉。如果20。定值電阻不夠用，可用10。定值電 阻代替。定值電阻的大小形狀盡量要一致。根據(jù)實(shí)際情況可用演示溫度計(jì)代替小溫度計(jì)，但要注意溫度計(jì)規(guī)格型號(hào)要一 致。也可用一般的低壓電源以及實(shí)驗(yàn)桌上的低壓電源代替干電池，但要注意電壓 不要太高，通電時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免燒壞定值電阻。本文所提供的通電電壓數(shù)值僅供參考。教師要根據(jù)本校的實(shí)際情況來(lái)調(diào)節(jié)通電 電壓和通電時(shí)間。如果使用學(xué)生實(shí)驗(yàn)桌做分組實(shí)驗(yàn)，教師可用總控電源和學(xué)生實(shí) 驗(yàn)桌的微調(diào)來(lái)控制通電電壓和通電時(shí)間，

6、以免由于學(xué)生使用不慎，而燒壞定值電 阻。有時(shí)不使用溫度計(jì)，用于直接觸摸定值電阻，感受定值電阻溫度的變化，效果 也很好。做完一個(gè)實(shí)驗(yàn)，再做另一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意將兩個(gè)溫度計(jì)恢復(fù)到室溫后再做， 或者重新?lián)Q溫度計(jì)來(lái)做。因?yàn)槊河蜏囟扔?jì)出廠時(shí)允許有2C的誤差，所以做實(shí)驗(yàn) 時(shí)，應(yīng)注意兩支溫度計(jì)的起始溫度是否相同。如果需要的話，可跟學(xué)生說(shuō)明一下為什么定值電阻溫度升高的度數(shù)之比等于定 值電阻產(chǎn)生的熱量之比?，F(xiàn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：對(duì)于測(cè)量定值電阻的兩支溫度計(jì)里面 的液體來(lái)說(shuō)，它們所吸收的熱量是其比熱容與其質(zhì)量和其所升高溫度的乘積。而 這兩支溫度計(jì)里面的液體的比熱容和質(zhì)量可以看作是一樣的，所以溫度計(jì)升高的 度數(shù)之比等于其

7、從定值電阻所吸收的熱量之比。從而說(shuō)明溫度計(jì)升高的度數(shù)之比 等于定值電阻產(chǎn)生的熱量之比。與其它驗(yàn)證焦耳定律的實(shí)驗(yàn)方法相比，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法具有這么三個(gè)特點(diǎn)： 一是用線路板做實(shí)驗(yàn)。二是用溫度計(jì)直接測(cè)量定值電阻的溫度變化。三是所用的 實(shí)驗(yàn)材料都是現(xiàn)成的，拆裝方便，而且拆下來(lái)的實(shí)驗(yàn)器材可以在其它實(shí)驗(yàn)中繼續(xù) 使用，幾乎不需要花錢。另外，教材中有一個(gè)“探究電阻上的電流跟兩端電壓的 關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)線路板底板、定值電阻這些實(shí)驗(yàn)器材都很熟悉。這樣，就使這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法變得簡(jiǎn)單實(shí)用。在教學(xué)過(guò)程中，老師可以先給學(xué)生一些 提示和幫助，然后讓學(xué)生自己想出這個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的實(shí)驗(yàn)方法，以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn) 題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。筆者感到，如果我們有了很好的教育理念，頭腦中也許就會(huì)有