(初中物理实验)对奥斯特实验和焦耳定律实
奥斯特实验原理
奥斯特实验原理
奥斯特实验是一种用来研究磁场的实验方法，由法国物理学家安德烈-玛丽·奥斯特于1820年发现。
该实验原理基于法拉第
电磁感应定律和洛伦兹力的作用机制。
在奥斯特实验中，首先需要制备一个闭合回路，通常由一根导线组成。
这根导线被连接在一个电源上，使得电流可以通过导线流动。
当电流通过导线时，会产生一个磁场围绕导线。
为了观察磁场的作用效果，需要将一根磁针（如指南针）放置在导线附近。
由于磁针具有磁性，在磁场的作用下会受到力的影响。
实验中观察到，当电流通过导线时，磁针会受到一个力的作用，使得磁针发生偏转。
根据洛伦兹力的方向，可以确定电流所产生的磁场的方向。
此外，根据法拉第电磁感应定律，当磁场的强度发生变化时，会在闭合回路中产生感应电动势。
通过改变电流的强度或调整磁针与导线的距离，可以观察到磁针的偏转幅度发生变化。
综上所述，奥斯特实验通过观察导线电流对磁针的偏转和观察磁场变化对感应电动势的影响，揭示了电流和磁场之间的相互作用关系，从而深化了我们对磁场的理解。
奥斯特实验、比奥·萨伐尔定律的建立
奥斯特实验、比奥·萨伐尔定律的建立一、奥斯特实验的重大发现1、奥斯特实验1820年7月21日，丹麦物理学家奥斯特（Hans Christian Oersted，1777～1851年）向科学界宣布他发现了电流的磁效应。
这一重大发现第一次揭示了电与磁的联系，突破了长期以来认为电与磁互不相干的僵固观念，开创了电磁学研究的新纪元，电磁学作为一个统一的学科从此正式宣告诞生，对科学技术的发展起着难以估量的巨大作用。
早在18世纪30年代，就有人描述过雷电能使刀、叉、钢针磁化的现象。
18世纪50年代，人们发现莱顿瓶放电可使焊条、缝衣针磁化。
在这些事实的启示下，有些自然哲学家曾猜想电与磁之间可能有某种联系。
但从18世纪80年代到19世纪初，一些著名的物理学家却坚持认为电与磁是截然不同、并无关系的两回事。
发现电力定律和磁力定律的库仑在1780年指出，电和磁是两个完全不同的东西，尽管它们的作用力的规律在数学形式上相同，但它们的本质却完全不同。
1820年，安培认为，电现象和磁现象是由两种彼此独立的不同流体产生的。
1807年，托马斯·扬（T．Young）说，没有任何理由去设想电与磁之间存在任何直接的联系。
在这种思想的支配下，当然不会去寻找电与磁之间的联系。
然而，深受康德（Kant）哲学影响的奥斯特却相信电与磁之间存在着联系，经过努力的寻找，终于获得成功。
开始时，奥斯特沿着电流的方向放置磁针，试图寻找电流对磁针的作用，均以失败告终。
于是他猜想电流对磁针的作用是否可能是横向的。
1820年4月，奥斯特在讲授电、伽伐尼电和磁的课程时，做了一个实验，他使一个小伽伐尼电池的电流通过一条细铂丝，铂丝放在一个带玻璃罩的指南针上，结果盒中的磁针被扰动了，尽管效应很弱，看上去也不规则，并未给听众留下强烈的印象，但却是可贵的新发现。
事后，奥斯特的作用力是横向力，这是奥斯特实验的又一重大发现。
它突破了以往关于非接触物体之间的作用力均为有心力的局限，拓宽了作用力的类型。
奥斯特实验说明了什么-奥斯特实验原理
奥斯特实验说明了什么?奥斯特实验原理奥斯特实验1820年4月的一天，丹麦科学家奥斯特在上课时，无意中让通电的导线靠近指南针，他突然发现了一个现象。
这个现象并没有引起在场其他人的注意，而奥斯特却是个有心人，他非常兴奋，紧紧抓住这个现象，接连三个月深入地研究，反复做了几十次实验。
通过实验，奥斯特发现通电导线周围存在着磁场的实验。
如果在直导线附近（导线需要南北放置），放置一枚小磁针，则当导线中有电流通过时，磁针将发生偏转。
在此基础上，通过了解环形电流、通电螺线管磁场的磁感线，以及条形磁体和马蹄形磁体磁场的磁感线，进一步认识磁场的方向性。
在奥斯特实验中，当电路闭合时，电路中有电流，导线下边的小磁针发生偏转，受到磁场作用。
电路断开时，电路中无电流，小磁针不发生偏转。
所以得到的结论是：电流周围存在磁场。
同时，电路中电流方向相反时，小磁针偏转方向发生也相反，说明小磁针受到的磁场作用相反。
所以得到的结论是：磁场方向跟电流的方向有关。
奥斯特实验的两个典型结论就是：电流周围存在磁场；磁场方向跟电流的方向有关。
奥斯特研究电流磁效应的过程丹麦物理学家汉斯·奥斯特(H．C．Oersted，1777－1851)是康德哲学思想的信奉者，深受康德等人关于各种自然力相互转化的哲学思想的影响，奥斯特坚信客观世界的各种力具有统一性，并开始对电、磁的统一性的研究。
1751年富兰克林用莱顿瓶放电的办法使钢针磁化的发现对奥斯特启发很大，他认识到电向磁转化不是可能不可能的问题，而是如何实现的问题，电与磁转化的条件才是问题的关键。
开始奥斯特根据电流通过直径较小的导线会发热的现象推测：如果通电导线的直径进一步缩小那么导线就会发光如果直径进一步缩小到一定程度，就会产生磁效应。
但奥斯特沿着这条路子并未能发现电向磁的转化现象。
奥斯特没有因此灰心，仍在不断实验，不断思索，他分析了以往实验都是在电流方向上寻找电流的磁效应，结果都失效了，莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的，而是一种横向力，于是奥斯特继续进行新的探索。
初中物理电磁学实验归纳
初中物理电磁学实验归纳在初中物理的学习中，电磁学是一个重要且有趣的部分。
电磁学实验不仅能够帮助我们直观地理解抽象的电磁学概念，还能培养我们的动手能力和科学思维。
接下来，让我们一起对初中物理中常见的电磁学实验进行归纳。
一、奥斯特实验奥斯特实验是揭示电流能够产生磁场的重要实验。
实验装置：将一根直导线平行地放在小磁针的上方，导线下方放置一个电池和开关。
实验步骤：1、闭合开关，观察小磁针的指向是否发生变化。
2、改变电流的方向，再次观察小磁针的指向。
实验现象：当闭合开关，有电流通过直导线时，小磁针发生偏转；改变电流方向，小磁针的偏转方向也会改变。
实验结论：通电导线周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。
这个实验的意义在于，它打破了人们一直以来认为电和磁没有联系的观念，为电磁学的发展奠定了基础。
二、探究通电螺线管的磁场实验装置：通电螺线管、小磁针、铁屑、电源等。
实验步骤：1、在通电螺线管周围均匀撒上铁屑，轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。
2、将小磁针放在通电螺线管的不同位置，观察小磁针的指向。
实验现象：铁屑呈现出一定的规律性分布，小磁针的指向也各不相同。
实验结论：通电螺线管周围存在磁场，其磁场的形状与条形磁铁的磁场相似，并且磁场的方向与电流的方向有关。
通过这个实验，我们进一步了解了电流产生磁场的特点和规律。
三、探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验装置：电磁铁、电源、开关、滑动变阻器、大头针、电流表等。
实验步骤：1、保持线圈匝数不变，通过滑动变阻器改变电流的大小，观察吸引大头针的数量。
2、保持电流大小不变，改变线圈的匝数，观察吸引大头针的数量。
实验现象：电流越大，吸引的大头针越多；线圈匝数越多，吸引的大头针也越多。
实验结论：电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强。
这个实验让我们明白了如何通过改变电流和线圈匝数来控制电磁铁的磁性强弱，在实际生活中有很多应用，比如电磁起重机、电磁继电器等。
奥斯特实验初中物理教案
奥斯特实验初中物理教案1. 让学生了解奥斯特实验的背景和意义，理解电流周围存在磁场的现象。
2. 学会使用安培定则判断通电导体周围磁场的方向。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 奥斯特实验的原理和现象2. 安培定则的使用方法3. 磁场的方向性和磁感线的特征三、教学重点与难点1. 奥斯特实验的现象和原理2. 安培定则的应用3. 磁场的方向性和磁感线的特征四、教学过程1. 导入：引导学生回顾磁场和磁体的相关知识，为新课的学习做好铺垫。
2. 讲解奥斯特实验：讲解实验的背景、原理和现象，让学生理解电流周围存在磁场的事实。
3. 演示奥斯特实验：进行实验演示，让学生亲眼观察到电流周围磁场的现象。
4. 学习安培定则：讲解安培定则的使用方法，让学生学会判断通电导体周围磁场的方向。
5. 练习：让学生运用安培定则判断不同电流方向下的磁场方向，巩固所学知识。
6. 磁场的方向性和磁感线的特征：讲解磁场的方向性，引入磁感线的概念，让学生了解磁感线的特征。
7. 课堂小结：对本节课的主要内容进行总结，强调重点知识。
8. 作业布置：布置一些有关奥斯特实验和磁场方向性的练习题，巩固所学知识。
五、教学方法1. 讲授法：讲解奥斯特实验的原理、安培定则的使用方法和磁场的方向性。
2. 演示法：进行奥斯特实验的演示，让学生直观地观察到电流周围磁场的现象。
3. 练习法：让学生通过实际操作，运用安培定则判断磁场方向，提高学生的动手能力。
4. 引导法：引导学生回顾相关知识，为新课的学习做好铺垫。
六、教学评价1. 学生能准确地描述奥斯特实验的现象和原理。
2. 学生能够熟练地使用安培定则判断通电导体周围磁场的方向。
3. 学生了解磁场的方向性和磁感线的特征。
4. 学生能够完成作业，巩固所学知识。
奥斯特实验现象和结论
奥斯特实验现象和结论
奥斯特实验是乔治·爱因斯坦在1905年做出的，他证明了不受外力影响的粒子，在外力停止作用后依然保持着不变的动量。
一、奥斯特实验背景
1. 动量定律：动量定律认为动量一定会被物理力量影响，只要物体不处于外力影响之下，其动量将保持不变。
2. 恒定动量定律：如果一个没有受到外力作用的物体，它的动量会保持不变。
二、奥斯特实验内容
1. 实验：爱因斯坦在一个具有竖直墙的封闭的空间内，射出由发射器发出的一系列碳分子，当它们穿过洞口时，它们会碰撞，然后他们又将被发射器发射出去。
2. 结果：经过实验发现，像碳分子这样不受外力影响的物体，在撞击之后，没有外力作用的情况下，其动量是保持不变的。
三、奥斯特实验后尘
1. 爱因斯坦的这次实验给人们开出了一扇新的窗口，它打破了动量定律，而是提出了恒定动量定律，也就是不受外力影响的物体，其动量一定会保持不变。
2. 奥斯特实验证明，能量和动量之间的关系也是有着一定的规律可循的，它们之间具有特定的转换关系，可以通过实验证明。
3. 奥斯特实验也为爱因斯坦克拉默—弗莱明（Einstein-Planck）等定律的发展
奠定了基础，奥斯特实验的成果使谱学得以发展。
焦耳定律电的化学效应
3）连接a时，看到什么现象？
现象：
有大量气泡产生
说明充电过程中发生 了化学反应，电能转 化为化学能。
A Pb H2SO4 b a
电流表偏转方向
电流方向是沿与电源正极相连那一端的铅板流 向与电源负极相连那一端的铅板。 与电源正极相连的铅板，称为阳极，而与电源负极相 连的铅板，称为阴极。电流方向是从阳极流向阴极。
显然，我们希望热量更多的集中在电炉 的发热体上，而不是与电炉相连的导线 上。根据今天所学的焦耳定律Q=I2Rt ， 你对发热体和导线的材料有何建议？
发热体：电阻率大，熔点高
(不易氧化) 导线：电阻率小，熔点高
二.电流热效应的利与弊 优点：无污染、热效率高、方便 控制和调节温度。
缺点：①在家庭电路中，由于长期的 电流热效应，导线外的 绝缘层会加速老 化甚至会烧毁绝缘层而引发火灾； ②同时，由于电流热效应，会
导线有电流的热效应吗？ 有 2.能的转化： 电能转化为内能 灯丝发热达到白炽状态， 温度可达2800℃，产生
发光现象
认识各种电热器，找出它们的共同点
（1）工作原理：
电饭煲 电熨斗 电流的热效应 电吹风
（2）电能转化为内能 原理：
电热毯
能量转化：
电热水壶
现象:
电炉丝和导 线通过的电 流相同。为 什么电炉丝 热的发红， 而导线却几 乎不发热？
①若电流所做的功全部转化为电热器的内 能，即为纯电阻电路，则：W＝Q 欧姆
定律成立
Q＝I2Rt
也可 Q热 = W = UIt
也可 Q = W = U2/R =Pt 热
②若电流所做的功只有一部分转化为热， 则只可用焦耳定律来计算 Q＝I2Rt
1、电能全部转化为热能时， Q=I2Rt = W=Pt =UIt 2、电能没有全部转化为热能时， Q=I2Rt ＜ W=Pt =UIt
焦耳定律初中物理教案及反思
焦耳定律初中物理教案及反思教学目标知识目标1.知道电流的热效应.2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用.能力目标知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.情感目标通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念.教学建议教材分析教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.做好实验是本节课的关键.教法建议本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题.本周一，下午第五节课，我在高二111班开了一堂公开课，课题为《焦耳定律》，高二物理组的老师全部参加了听课，下面我把这节课的教学反思向大家汇报如下本节课应该抓住了电功和电热两个基本概念，教材从实验和理论两个角度研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.根据学生实际和课程标准的要求进行设计，通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。
教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，在实验的过程中学生也可能提出许多问题，教学中一定要发挥学生的主体作用，尤其是在大力提倡科学探究的今天。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对奥斯特实验和焦耳定律实验的改进
物理学是一门实验科学，研究物理学的根本方法是观察和实验。
在物理教学中教师要做大量的演示实验，演示实验的实验效果往往是一节课能否提高课堂效率的关键。
笔者在多年的教学中对教材中的演示实验做了大量的改进，现列举两例供同行参考。
一、奥斯特实验
1．实验缺点
如图1是初中物理教材中《电流磁场》一节的奥斯特实验图。
奥斯特实验在历史上具有划时代的意义，在1820年奥斯特做此实验前，人们对电和磁的认识一直是单独的、孤立的，奥斯特实验使人们第一次认识到电和磁的联系。
从教学上讲，能否做好奥斯特实验是学生能否学好电磁学的关键。
但教材对此实验的设计效果并不明显，用导线将电池的正负极直接连接并放在演示磁针的上方，会发现磁针几乎不动，很多教师采用将演示磁针换成微型磁针来做此实验，通电后磁针转动但转动幅度仍不大。
此种改进虽勉强可行，但降低了实验可见度，教师的演示有蜻蜓点水之感；再者用电池做电源，由于发生短路，用过几次就要更换电池，造成较大的浪费，因为学生电源有过载保护，也无法
用学生电源代替电池做实验。
2．实验改进
如图2是笔者对奥斯特实验的改进图。
从五金商场购置直径为1mm的漆包线约20m 长，绕制边长约为25cm的方形线圈abcd，将线圈固定在木支架上，用小刀或砂纸将线圈的两个接头A、B上的绝缘漆刮掉。
用学生电源做电源，考虑到漆包线较硬，为了便于连接，同时也为了节约时间，可事先在软导线C、D上各接一个鳄鱼夹。
将线圈、支架放在水平桌面上，演示磁针如图放置，当磁针静止时调整线圈的方向
使bc边与磁针指向平行。
连接A和E、B和F，闭合开关，磁针发生明显偏转，S极向里转，N极向外转，转过90°，由于惯性磁针来回摆动几次之后在与线圈 ab边垂直方向静止；断开开关，磁针又转回到开始位置。
实验形象地证明通电导体周围存在着磁场。
将鳄鱼夹对调（A接F、B接E），闭合开关，磁针仍发生明显偏转，但转动方向和原来相反。
实验证明，电流的磁场的方向与电流的方向有关。
实验原理
改进后实验之所以取得了明显的实验效果，是因为小磁针上方有多条直导线且电流的方向相同，小磁针受到了多条直导线的电流的磁场的作用；事实上，小磁针在线圈abcd 的内部它受到了整个线圈的磁场的作用（这一点在教学中不要向学生指明）。
注意事项
学生电源选用直流档次2～4V，电压不要过高，绕制线圈时线圈圈数不要过少。
否则，通电后会发生短路（学生电源有过载保护）而影响实验进行。
二、焦耳定律实验
1．实验缺点
如图3是九年义务教育初中物理第二册《焦耳定律》一节的实验装置图。
现摘入教
材中设计的实验步骤如下：
①接通电路一段时间，比较两瓶中煤油哪个上升得高。
实验结果是：甲瓶中煤油上
升得高。
这表明电阻越大，电流产生的热量越多。
②在两玻璃管中的液柱降回到原来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上面的实验，通电时间和前次时间相同，在这两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。
在第二次实验中，瓶中煤油上升得高。
这表明电流越大，电流产生的热
③实验表明，通电时间越长，瓶中的煤油上升得越高，电流产生的热量越多。
笔者根据上述步骤，利用课余时间做过多次实验，发现实验中液柱上升很慢，在课堂上要完成上述步骤①还勉强能完成，但要完成步骤②、让升上的液柱降下来再上升进行观察比较，一节课难以完成任务。
所以多年来学校实验室配置的这一器材成为一种摆设，为了完成教学任务，很多教师对这一节课的教学处理常常是变做实验为讲实验。
2．实验改进
材料与制作如图4，找三个相同大小的塑料盒，分别将三条电阻丝R1、 R2、R3密封在塑料盒内，外留两个接线柱，使得R1＞ R2＝R3，在塑料盒的两端插入玻璃管，并给玻璃管接上橡皮管。
将两个U形玻璃管、开关S、电阻R固定在演示板上。
用橡皮管将玻璃管和U形玻璃管连接起来，用导线将各接线柱做如图连接。
实验操作
①打开夹子e、f，向两U形管中加水，并使两管中的水面相平，为了便于观察可
事先将水染红。
②用夹子e、f将橡皮管夹住，断开开关S，将接线柱a、d接到电源正负极上，发现两管中红色的水柱很快上升，A管中的水位上升的较高。
说明在电流、时间一定时，
电阻越大，电流产生的热量越多。
③断开电源，并打开夹子e、f，水位恢复初始状态。
④用R3盒换下R2盒，闭合开关S，将R连入电路，再将a、d连入电源的正负极，发现两管中的水位很快上升，A管中的水位上升得较高。
说明在电阻、时间一定，电流
越大，电流产生的热量越多。
优点及原理
经过上述的改进后，可在很短的时间内完成实验，并且实验直观、形象，学生可以通过观察、比较红色水柱的高低来比较电流产生热量的多少。
实验改进是转换法思想的典型应用。
在固体、液体、气体中，相同条件下，气体膨胀最快、最大，当电阻丝中有电流时，电阻丝的温度升高，使塑料盒内的空气受热膨胀，气体的膨胀又使得U形管内
的水位发生了变化，正是这种转换，使我们在短时间内取得了良好的实验效果。