对焦耳定律演示实验的改进

重庆市丰都中学　付红周

　　焦耳定律是初中物理教学的重要内容，是描述电流流过导体产生热量的基本规律，做好演示实验是理解焦耳定律的关键。焦耳定律演示实验装置如下图：

　　一、该实验装置有两点不足

　　1、电阻丝电阻的大小、电流的强弱不能让学生直观感受到，只能由教师告诉学生，难以使学生产生信服。

　　2、实验过程分两步进行，首先演示热量与电阻的关系，然后演示热量与电流强度的关系，实验时间长，不利于教学时间的安排。

　　能不能让学生直观感受到电流产生的热量跟电阻的大小成正比、电流的平方成正比、跟通电时间成正比，让实验在一次演示过程中完成呢？

　　笔者通过思考认为对该实验可作如下改进，可以一次完成演示过程，且实验现象非常明显，可对比性强，也节省演示时间。

　　二、改进过程

　　用三个透明的密闭容器代替原来的两个容器作为加热的容器，把三个容器固定在面板上，每个密闭容器密封一定量的气体作为加热的介质，底部装上少量的有色水。

　　用细长的直玻璃管代替原来的∪型玻璃管，在标尺上把三根细玻璃管固定，将其下端插入有色水中。

　　用小灯泡代替电阻丝作发热电阻。在第一个容器内串联两个小灯泡，第二个容器内接一个相同的灯泡，第三个容器内接一个相同的灯泡，外面再并联一个相同的小灯泡。每个小灯泡都用“4V　3W”的灯泡。这样就满足第一个容器和第二个容器电流相等，第一个容器的电阻是第二个容器电阻的两倍；第二个容器和第三个容器电阻相等，但电流是第三个容器的两倍。做好后密封严实。

　　三、实验过程和实验现象

　　实验时，在每个透明容器内装入一定量的有色液体。密封严实后，打开止水类，用打气筒从止水类处向容器内打入一定量气体，使每个细玻璃管内有色水上升相同的高度。在外面的接线柱上用导线把三个容器里的小灯泡串联起来，接在学生电源上通电，学生很直观的看到灯泡的发光亮度，就很容易知道第一个容器里的亮度是第二个容器的两倍，第二个容器里灯泡的亮度比第三个容器里灯泡亮度亮得多，也就理解了第一个容器的电阻是第二个容器里电阻的两倍，第二个容器里的灯泡的电流是第三个容器里灯泡的电流的两倍，一段时间后，观察三个密封容器对应的细玻璃管内有色液体上升的高度，比较第一和第二两个容器中细玻璃内液体的高度，得出在电流相同的条件下，电流产生的热量跟电阻成正比；比较第二和第三两容器中细玻璃管液体上升的高度，得出在电阻相同的条件下，电流产生的热量跟电流的平方成正比。比较同一容器不同时间内液柱上升高度，得到电热与时间成正比。

　　四、改进后的优点

　　1、通过灯泡的发光情况，比较灯泡的亮暗，把不能观察到的物理量电阻和电流转化为能够看到的光线，通过光线的明暗学生很直观地感受到电阻和电流的大小。

　　2、整个实验在一次中全部完成，可对比性强，好控制变量，现象非常明显，一气哈成，且节约课堂教学时间。