焦耳定律實(shí)驗(yàn)

焦耳定律實(shí)驗(yàn)》是初中物理教材中非常重要的驗(yàn)證性演示實(shí)驗(yàn)，其常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)操作如下：（一）探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間④r 是否有關(guān) 一卜一七乙圖1圖1和圖2分別是實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)物圖。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，按圖1連接電路，檢查無(wú)誤后接通電源，按下計(jì)時(shí)器并同時(shí)記錄溫度計(jì)的示數(shù)。保持電流的大小不變，每隔一定時(shí)間記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫(xiě)到設(shè)計(jì)好的表格中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：對(duì)同一電阻絲，在電流大小不變的情況下,通電時(shí)間越長(zhǎng)，煤油的溫度越高，表明電流產(chǎn)生的熱量越_多_。（二）探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)取質(zhì)量、溫度均與上述實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)相同的煤油，仍按上圖方式連接電路。閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，增大通過(guò)電阻絲的電流，通電時(shí)間與前次相同，記錄玻璃瓶?jī)?nèi)煤油的溫度。將此次測(cè)量的溫度與上次溫度相比，可知：對(duì)同一電阻絲，在通電時(shí)間相同的情況下，通電電流越大，煤油的溫度越高，表明電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。（三）探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān)選取兩根阻值不一樣的電阻絲，兩個(gè)裝有初始溫度相同（記為t。）、等質(zhì)量（記為m°）煤油的玻璃瓶，按如圖所示的電路將實(shí)驗(yàn)器

材連接起來(lái)H1U1￡￡R、Hi庫(kù).城檢查無(wú)誤后材連接起來(lái)H1U1￡￡R、Hi庫(kù).城檢查無(wú)誤后接通電源,通電一定時(shí)間后，記錄兩個(gè)玻璃瓶?jī)?nèi)煤油的溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在通電電流大小不變,通電時(shí)間相同的情況下,電阻越大,煤油的溫度越_ ,表明電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多 。我根據(jù)上述步驟,利用課余時(shí)間做過(guò)多次實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中溫度計(jì)上升很慢，在課堂上要完成上述步驟（一），（二）還勉強(qiáng)能完成，但要完成步驟（三），讓升上的溫度計(jì)示數(shù)降下來(lái)再上升進(jìn)行觀察比較，一節(jié)課難以完成任務(wù)。所以很多教師為了完成教學(xué)任務(wù)，常常是變做實(shí)驗(yàn)為講實(shí)驗(yàn)，或利用多媒體課件演示，實(shí)驗(yàn)配置成為擺設(shè)。綜上所述，該實(shí)驗(yàn)裝置比較復(fù)雜，密閉要求高，顯示速度慢，可見(jiàn)度小，耗時(shí)長(zhǎng)。主要存在以下三點(diǎn)不足：第一，不能同時(shí)演示熱量跟電流、熱量跟電阻的關(guān)系；在說(shuō)明電流越大，產(chǎn)生的熱量越多的原理時(shí)，要分兩次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，不同的電流值所產(chǎn)生的液體高度不能直接比較；另外要待兩只燒瓶?jī)?nèi)的溫度計(jì)降到原來(lái)的示數(shù)并改變電流后才能做第二次，事實(shí)上燒瓶中的煤油加熱容易，降溫難，需很長(zhǎng)時(shí)間溫度計(jì)才能回到原來(lái)的示數(shù)。第二，只能定性研究，不能定量研究，演示效果差。第三，加熱時(shí)間長(zhǎng)，學(xué)生注意力容易分散，并且不能連續(xù)重復(fù)演示，不利于組織課堂教學(xué)。鑒此，本人對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下的改進(jìn)，收到了良好的課堂效果。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。甲乙丙在一塊木板上，固定三個(gè)完全相同的錐形瓶（或燒瓶）。在瓶中各放一根電阻絲，且R>R=R（R、R、R均小于10歐），并在甲乙丙甲乙丙瓶中封閉一定量的空氣。瓶中的玻璃管均與氣壓計(jì)連通。為了便于學(xué)生觀察，可在氣壓計(jì)的水中滴入紅墨水。在通電前，氣莊計(jì)的液面保持相平，電源用兩節(jié)干電池即可。通電1分鐘左右，因瓶中氣體受熱膨脹，使得氣壓計(jì)的液面產(chǎn)生高度差，且溫度越高，液面高度差越大。實(shí)驗(yàn)具體操作如下：產(chǎn)生高度差，通電時(shí)間越長(zhǎng)，液面高度差越大。這表明在電阻和電流相同情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多。（二）在電流和通電時(shí)間相同的情況下，探究熱量跟電阻的關(guān)系。這表明在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。（三）在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，探究熱量跟電流的關(guān)系。如圖：將甲、乙兩瓶中電阻絲串聯(lián)后再與丙瓶中電阻絲并聯(lián)，通電1分鐘左右，觀察到與丙瓶相連的氣壓計(jì)的液面高度差大于與乙瓶相連R乙R丙R乙R丙CO的氣壓計(jì)的液面高度差。這表明在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。使用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有以下特點(diǎn)：在相同條件下，利用氣體的熱膨脹比液體的熱膨脹實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，有效地提高了課堂效率。避免了用電流表測(cè)電流的麻煩，而且能使學(xué)生的注意力集中在觀察氣壓計(jì)中的液面高度差的變化過(guò)程。該實(shí)驗(yàn)儀器具有連續(xù)性重復(fù)演示的功能。第一次實(shí)驗(yàn)后，可以把連接膠管取下，排出熱空氣，膠管還原后，可以立即進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)上述的改進(jìn)后，可在很短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)直觀、形象，學(xué)生可以通過(guò)觀察、比較紅色水柱的高低來(lái)比較電流產(chǎn)生熱量的多少。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)是轉(zhuǎn)換法思想的典型應(yīng)用。在固體、液體、氣體中，相同條件下，氣體膨脹最快、最大，當(dāng)電阻