焦耳定律的实验改进与创新
焦耳定律的实验改进与创新
焦耳定律的实验改进与创新莘县十八里铺镇王铺中心初级中学任瑞法 2010年8月10日11:20丁庆华于10-8-10 16:18推荐改进力度大，措施得力，操作方便，效果明显，值得借鉴。
演示实验是物理教学过程中的重要环节，教师通过实验的演示，可直观地将知识传输于学生，学生可通过物理实验灵活应用所学知识，观察分析实验结果，探索新的理论。
在整个教与学的过程中，实验设备的优劣，对实验的结果起着决定性的作用。
《焦耳定律实验》是初中物理教材中非常重要的验证性演示实验，其常规实验装置（略）比较复杂，密闭要求高，显示速度慢，可见度小，耗时长。
该实验过程同时存在以下三点不足：第一，不能同时演示热量跟电流，热量跟电阻的关系；在说明电流越大，产生的热量越多的原理时，要分两次实验进行，不同的电流值所产生的液体高度不能直接比较；另外要待两只玻璃管的液柱降到原来的高度并改变电流后才能做第二次，事实上烧瓶中的煤油加热容易，降温难，需很长时间液柱才能回到原来的高度。
第二，只能定性研究，不能定量研究，演示效果差。
第三，加热时间长，学生注意力容易分散，并且不能连续重复演示，不利于组织课堂教学。
鉴此，本人对实验进行如下的改进，收到了良好的课堂效果。
改进后的实验装置如图所示。
在一块木板上，固定三个完全相同的锥形瓶(烧瓶亦可)。
在瓶中各放一根电阻丝，且R甲> R乙=R丙(R甲、R乙、R丙均小于10欧)，并在瓶中封闭一定量的空气。
瓶中的玻璃管均与气压计连通。
为了便于学生观察，可在气压计的水中滴入红墨水。
在通电前，气庄计的液面保持相平，电源用两节干电池即可。
通电1分钟左右，因瓶中气体受热膨胀，使得气压计的液面产生高度差，且温度越高，液面高度差越大。
实验具体操作如下：在电阻和电流相同情况下，探究电流产生的热量跟通电时间的关系。
先将甲瓶连入电路，通电前，保持气压中的液面相平，通电后，气压计的液面产生高度差，通电时间越长，液面高度差越大。
这表明通电时间越长，电流产生的热量越多。
[中考物理]焦耳定律的实验改进与创新
![[中考物理]焦耳定律的实验改进与创新](https://img.taocdn.com/s3/m/2a1ec9d4915f804d2a16c1dc.png)
1、将、用U形管代替温度计，增强可视性； 3、取消电流表的使用，防止学生既要观察玻璃管内液 面变化，又要观察电流的变化，注意力更集中； 4、通过对工作电路结构的改进，将屡次实验合为一次， 以缩短实验时间，提高课堂效率。 5、参加止液夹的使用，使该装置具有记忆功能，另外 热空气的排放也很方便，便于在课堂内屡次演示。
2、实验过程中，通过观察插入煤油中的细玻璃 管内液柱高度的变化来了解电阻丝放热的多少， 可见度不高,不利于课堂的演示；
3、由于受周围环境的影响，管内液柱高度不稳 定,不利于学生的观察；
4、原教材在探究电热Q与电流I、电阻R以及通 电时间t的关系时，是分步进行实验操作的，不利 于学生对实验现象进行直观的比照。
R1=5Ω R3=5Ω
R2=10Ω
本课题选自人教版初中物理八年级下册第八章? 电功率?第四节?电与热?。焦耳定律是设计电照明、 电热设备及计算各种电气设备温升的重要规律。而本 课题又是研究电热与电流I、电阻R、以及通电时间t之 间定量关系的验证演示性实验。该实验对于人们在生 活中对电热的利用以及平安用电都有着非常重要的意 义。
1、原实验烧瓶大，加热与放热的时间长，学生 注意力容易分散；
教案改良与创新——物理焦耳定律的新型教学设计探究
教案改良与创新——物理焦耳定律的新型教学设计探究物理焦耳定律的新型教学设计探究物理学是一门基础学科，是对自然现象和规律的探究和研究。
在学习物理学的过程中，焦耳定律是一个非常重要的知识点。
然而，传统的教学方法已经无法满足学生的需求。
因此，本篇文章将讨论教学改良与创新——物理焦耳定律的新型教学设计探究。
一、问题的提出我们需要了解传统教学模式中存在的问题。
在传统的教学模式下，教师经常只是在讲台上讲课，让学生在课下自己完成作业。
这种方式对于理论知识的学习效果很难起到很大的作用。
除此之外，传统教学模式中还存在以下问题：1.教学内容单一：传统教学模式中，教师通常只是讲授概念或公式，而缺乏实际操作和应用。
2.学生被动接受：传统教学模式中，学生只是被动地接受授课内容，没有机会积极主动地参与其中。
3.缺乏互动：传统教学模式中，教师和学生之间很难形成良好的互动氛围，导致教学效果不佳。
以上问题不仅仅是教师和学生的困扰，更值得重视的是，教学质量也受到一定的影响。
二、新型教学设计探究在传统教学模式存在的问题之下，我们需要思考如何改良和创新教学方法，以达到更好的教学效果。
以下是物理焦耳定律的新型教学设计探究：1.引入多媒体技术在教学过程中，可以使用多媒体教学技术。
多媒体技术的特点是图像清晰，声音清晰，让学生对学习内容有更直观的理解。
2.重视实验教学在进行实验教学的时候，可以将数据传输到电脑上，通过数据处理软件对数据进行处理。
这样不仅可以增加趣味性，而且学生自己较难操作到的数据处理也被具现化，方便学生理解模拟实验的过程。
3.提高学生参与度为了提高学生的参与度，教师可以采用互动教学法。
通过分组讨论，小组竞赛等方法，激发学生主动学习的积极性。
教师可以加入多种教学法，如尝试性学习和实践性学习，将理论与实践相结合，让学生积极参与。
以物理焦耳定律为例，实验室中学生可使用电阻器、电池和导线等物品更直观的去理解焦耳定律的原理。
让学生在课堂上进行电阻器测量值和电流值的测量。
焦耳定律实验的改进
焦耳定律实验的改进物理是以实验为基础的一门科学。
初中物理教学中,大多物理规律的教学,一般从物理现象着手,通过对学生视觉、听觉等的冲击,使学生产生一种直观的感受和体验,从而产生一些思考并进行探究。
在物理实验中更能展现出物理的神秘性和趣味性,也是学生建立正确的物理概念、培养科学精神和利用科学改造社会生活的一个重要手段。
在教学的全过程中要贯穿实验这一条主线,要让学生准确地理解物理概念。
初中物理教材中电流的热效应现象，这个演示实验能够增强学生对电流产生热这个知识点的理解与掌握.但是在教学实践过程中也发现，物理仪器室现存的焦耳定律演示器设计有局限,存在接口多、没有安装电流表、气密性难以保证的诸多等因素的影响,导致教师在课堂上做演示实验时常不能达到设计所期望的效果甚至实验失败，本文就按照解决问题的思路，就地取材，自制一套焦耳定律演示器，仪器制作完成后，经过多位一线教师的使用，都得到了一致的好评，实验成功率达到100%。
期望这些改进性自制教具能够改善演示实验的演示效果,帮助教师更好地完成教学任务,使学生通过课堂上观察实验现象，更好的掌握电热知识。
一、电路：电流流过的路径就叫电路，大家都知道，电流流经的路径在初中物理中很难显示出来，即使我们如何天花乱坠的讲解、举例。
所以在本实验刚开始的时候都很难判断电路中是否有电流流过，更无法在头脑中形成物理概念。
那就需要安装一个直流电流表，这样在整个实验过程中就知道两个贮气瓶中的等值发热电阻是否有电流流过。
二、分别取两个集气瓶作为贮气容器，找到两个新鲜的胶塞，通过打孔器给胶塞打两个孔，分别插上两根长短合适的玻璃管，一根作为联通软胶管用，一根作为气门，当我们向U内注射有色无毒液体的时候，要打开气门密封胶盖。
然后在胶塞中插入两根铜导线，作为联通贮气瓶里面的发热电阻的导线。
如下图所示：本实验器材的缺点：由于贮气瓶是用集气瓶代替，属于玻璃器具，在搬运过程中需小心碰撞，以免贮气瓶破碎。
关于焦耳定律演示实验的改进
口的大小 而定 球 的半 径 。 实验 时光 杠 杆只有 小球 与 水 面接 触 ， 当水 面 发 生 微小变 化 时， 射在 白墙上 的２ 光 斑 照 个 移动 的距离会 有 明显 的差异 。
高 ，有 些装 置 比课本 所示 的更 复杂 ， ４ ）点燃 易燃 物 或 融化 石 蜡 法 。 纸屑 ，放 置在 电 阻丝上 ，通 电后 观察 燃烧 的先 后次序 。后者将 同样 的轻质
验 ，该装 置仍 然 比较复 杂 ，而 且密 闭 多 的热后 气体 的膨胀 比液体 要 明显得 铁 丝 做成 的圈 套住 ，然 后 吊在 铁 架 台
路 。但 空气体 积 的变化 如何 直观 地表 摆 ， 可用２ 条线 分 开固定激 光笔 的发 光
在 说 明电流越 大产 生 的热量越 多的原 现 出 来又 分 为 ２ 方法 ，一 种 是用 吹 端 ）； 光 笔 的 末 端 与 用 轻 质 塑 料 吸 种 激 理 时 ，要分２ 次实验进 行 ，这 要求２ 只 气 球 法 ： 一 种 是 与 Ｕ 管 联 用 ， 使 得 管 制 作 成 的直 角 三 角支 架 Ｂ 定 ； 垂 型 绑 在 玻 璃管 的液柱 降到原来 的 高度 后 才 能 空气 体积 的变 化体 现在 液 面差上 。这 直 于 激 光 笔 轴 方 向上 的 边 延 长 端 点 ，
该 实 验 过 程 还 存 在 ３ 不 足 。 １ 点 ）
很 简单 ， 主体 就 是 多媒 体 教 学 中常用 的激 光 笔 ， 将发 光 端用 一 柔软 的线 或
的 支 架 上 （ 中Ａ ， 了不 使 激 光 笔 图 点 为
３ ）加 热 空气 。 因为 在 吸 引 同样
多 ， 所 以 许 多 改 进 都 是 基 于 这 个 思
对焦耳定律实验的改进
对焦耳定律实验的改进 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT对焦耳定律实验的改进天津市河东区香山道中学申卫新笔者接触到很多有关焦耳定律的实验装置（如教材中的、国家调拨的、网上搜索到的），它们使用起来较麻烦。
初中物理教师教学用书光盘中有焦耳定律实验，但演示得不够全面。
笔者对焦耳定律的实验装置进行了一下改进：用一般学校都具备的定值电阻与电源在线路板上组成电路，然后用温度计（演示温度计也可以）直接与定值电阻接触，测出定值电阻的温度变化，从而得出实验结论。
实验设计和操作简单、材料易得，效果也不错。
具体说明如下：一．R不同（I相同、t相同）,Q不同用4—5节干电池做电源，将其与一个5Ω定值电阻、一个20Ω定值电阻串联在线路板上组成电路。
5—10分钟左右，用两个温度计同时测两个定值电阻的温度变化。
它们的温度差别明显，说明它们产生的热量不同。
二．I不同（R相同、t相同）,Q不同用4—5节干电池做电源。
将两个10Ω定值电阻并联，然后将两个并联的定值电阻与一个10Ω的定值电阻串联。
用这三个定值电阻与电源、电键在线路板上组成一个电路。
5—10分钟左右，用两个温度计同时测两个定值电阻的温度变化（一个是并联电路中的电阻，一个是与并联电路串联的电阻）。
它们的温度差别明显，说明它们产生的热量不同。
三．t不同（I相同、R相同）,Q不同在上面的两个电路中，测其中任何一个定值电阻的温度，都可以明显地看出，时间越长，定值电阻的温度越高，产生的热量越多。
四．说明1.改进后的实验还可做成学生分组实验。
20Ω定值电阻如果不够用，可用10Ω定值电阻代替。
2.定值电阻的使用时间不宜过长，否则有可能烧坏。
本文所提供的电源电压数值、实验时间仅供参考。
3.有时不使用温度计，用手直接触摸定值电阻，感受定值电阻温度的变化，效果会更好。
4. 做完一个实验，再做另一个实验时，要注意将两个温度计恢复到室温后再做，或者重新换温度计再做。
焦耳定律演示实验装置的改进与创新
焦耳定律演示实验装置的改进与创新作者：吴葛亮来源：《新课程·中学》2017年第04期（湖北省宜昌市夷陵区雾渡河镇初级中学）摘要：焦耳定律想必大家都不陌生，就是电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
焦耳定律的实验课本上有，根据实际教学经验，对该实验进行了部分改良，相信会使学生更加深入、透彻地了解和学习焦耳定律。
关键词：焦耳定律；科学实验；实验与创新一、问题的提出如书本上图18.4-2是人教版九年级物理第十八章《电功率》第4节《焦耳定律》演示实验——探究电流通过导体时产生的热的多少跟什么因素有关的实验装置。
在实际实验操作中该装置存在以下弊端：1.由于该装置的原理是通过导体上产生的热量加热密闭容器中的空气来改变U形管总液面高度来判断产生热量的多少的，因此装置的气密性是否良好直接影响实验的效果。
而实际长期使用会导致装置的气密性变差，从而直接影响实验的成败。
2.该装置需要学生观察两个U形管中液面高度的变化，而实际教学中，后排学生不容易观察到实验现象，学生的观察效果大打折扣。
3.由于该装置中的电阻是密封在密闭容器中的，对学生器材的选择、安装只能被动接受，学生的实验参与、实验体验被限制了。
二、问题的解决：实验的改进与创新1.实验原理的改进：由于白炽灯是利用电流的热效应来工作的，电流通过白炽灯的灯丝产生热量使白炽灯发光，灯丝上产生的热量越多，温度就越高，灯丝就越亮，所以可以通过观察白炽灯灯丝的亮度来比较灯丝上产生的热量的多少。
2.实验装置的改进：将三个灯座和一个总开关按照上图安装。
提供220V 95W、220V 40W 两种规格白炽灯各3个。
3.实验方法的改进：在焦耳定律演示实验教学中，设计探究电热与电阻、电流的关系的实验方案需要学生进行讨论交流。
我给出了如下讨论要点：（1）选用什么规格的白炽灯，为什么这样选？（2）选用的灯泡怎样接入电路，这样接入的目的是什么？（3）观察什么现象来比较灯丝上产生的电热的多少？演示实验1——探究电热与电阻的关系：选择220V 40W、220V 95W两种规格白炽灯各1个，串联接入R1和R2处，规格不同，电阻不同，串联接入可以控制电流和通电时间相同，通过观察灯泡的亮度可以看出在电阻大的灯泡（220V 40W）R1上产生的热量多。
初中焦耳定律实验的改进
焦耳定律实验的改进摘要：《焦耳定律实验》是初中物理教材中非常重要的验证性演示实验，其常规实验装置如图1、图2所示。
该装置作为演示实验器材，能够在短时间内演示电热与电流、电阻的关系，而且现象明显、可见度高。
可是也存在不能同时演示电热与电流、电阻的关系，要分两次实验完成，密闭要求高等不足。
针对焦耳定律实验，本人对该实验进行了改进。
关键词：焦耳定律演示实验实验改进《焦耳定律》这节课是电功率这一章节的重点，也是初中物理学的重点内容。
它是欧姆定律的引申和发展，是能量守恒定律在电能和内能转化中的具体体现。
而在焦耳定律教学中，做好实验及分析实验现象是关键，是教学的重点和难点。
焦耳定律的研究过程体现了研究物理问题的基本方法——控制变量法：控制电流不变，通电时间相同时，研究电流产生的热量与电阻大小的关系；控制电阻不变，通电时间相同时，研究电流产生的热量与电流大小的关系。
学生要通过实验，分析实验现象才能认识到电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，而电热是看不见的，那如何让电流通过电阻产生的热量更直观地显示出来，这是实验的关键。
教科书中的演示实验以空气作为吸热物质，电阻产生的热量被空气吸收，从空气的膨胀程度来判断其吸收热量是多少，将不易观察到的电流产生的热量的多少转换为观察空气膨胀的程度。
而液体的高度变化可以显示空气膨胀的程度，即电阻放热使密闭容器内的空气吸热后体积增加、压强增大，从而推动U型管中的指示液面上升，液面上升高度的大小反映了电流通过电阻做功产生热量的多少。
一、使用教科书中的演示实验器材设计的实验步骤如下：1、探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系（图1）①检查装置仪器的气密性；○2将阻值不同的两个电阻5Ω、10Ω串联；○3接通电路一段时间，同时比较两U型管中液面高度差。
实验结果是：与10Ω电阻相连的U型管中液面高度差大。
这表明在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。
2、探究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系（图2）○1在两U型管管中的液柱降回到原来的高度后，将3个阻值相同的电阻以右图的连接方式连接；○2通电一段时间，比较两U型管中液面高度差。
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焦耳定律的实验改进与创新
作者：庄锦忠
来源：《新校园·理论版》2010年第12期
初中物理教学要以观察、实验为基础。
观察现象、进行演示和学生实验，能够使学生对物理事实获得具体明确的认识，这种认识是理解物理概念和规律的必要的基础。
观察和实验对培养学生的观察和实验能力、实事求是的科学态度，激发学生学习兴趣都有不可替代的重要作用。
因此，教学中要重视让学生观察有关的现象，要大力加强物理实验教学。
《焦耳定律实验》是初中物理教材中非常重要的验证性演示实验，苏科版教材第十五章第三节“电热器——电流的热效应”一节关于焦耳定律实验实验装置右图1所示。
实验装置在两个相同的锥形瓶中装满煤油，并用胶塞密闭，胶塞中安放如图温度计，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大。
通电后电流通过电阻丝产生的热量越多，温度升高也越高。
观察温度计读数上升的情况，就可以比较电流产生的热量。
■
1.如图2接通电路一段时间后切断电源，分别观测不同电阻丝所在液体温度的变化（R2＞R1），实验结果是：R2所在的锥形瓶温度上升得高。
2.待温度降到原位时，保持通电时间相同，调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小，观测R1所在液体温度变化。
3.延长通电时间，观测液体温度的变化。
实验结论如下：
（1)电流、通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多；
（2)电阻、通电时间相同时，电流越大，电流产生的热量越多；
（3)通电时间越长，电流产生的热量越多。
该实验装置比较复杂，密闭要求高，显示速度慢，可见度小，耗时长。
该实验过程同时存在以下三点不足：
第一，在说明电流越大，产生的热量越多的原理时，要分两次实验进行；要待两只温度计读数降到原来的读数并改变电流后才能做第二次，事实上烧瓶中的煤油加热容易，降温难，需很长时间温度才能回到原来温度，演示效果差。
第二，加热时间长，学生注意力容易分散，并且不能连续重复演示，不利于组织课堂教学。
由于本节内容课堂容量较大，如果按书中的方法进行演示实验，能见度差，学生不易得出结论，教师难以完成本节的教学任务。
鉴于此种原因，不少老师对实验方法进行了改进，也是不错的，有人改用图3方法，能缩短实验时间，但是还是存在可视性差、实验时间长等缺陷，2007年“四配套”工程配备的器材，“焦耳定律演示器”能给实验带来意想不到的效果。
■
该仪器演示介质不是煤油而是空气，因此灵敏度高，操作方便，效果明显，结构见图4。
配套仪器：直流电源0—15V 2A滑动变阻器。
使用方法：用一支带针头的注射器吸取红墨水染色的水，旋松贮气盒螺帽，将注射器内的液体注入二支U型玻璃管内约2厘米，两管注入量尽量相等。
■
为了避免在注入时管内形成“气泡”影响液体的注入，可以用穿上线的针放在管里进行引流。
实验具体操作如下：
1.将左贮气盒内的两个等值电阻串联再和右贮气盒内电阻、电流表、滑动变阻器、开关组成串联电路，可以演示通电时间、电流相等时，电阻越大产生的热量越多。
实验时，只要连好电路，再将贮气盒气门螺帽旋紧，使贮气盒内的气体呈封闭状态，闭合电源开关、调节变阻器，将工作电流调至1A左右，数秒后便可明显发现与电阻大的那只贮气盒相连的U形管中液柱上升速度快。
说明电阻发出的热量也多。
2.两贮气盒各用一个电阻，依旧组成串联电路，另外在右贮气盒外再并联个分流电阻，调节二只贮气盒的气门螺母使管内的液柱均停留在同一水平线上，再旋紧气门螺母，封闭气体。
闭合开关，调节变阻器，将工作电流调至1.2A左右，使两管内的液柱以适当速度上升，并比较上升的高度，可以明显得出，在电阻、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量就越多。
3.演示“通电时间越长，电流产生的热量越多”，任选一个贮气盒实验，显而易见随着通电时间的增加，液柱越升越高，从而得出结论。
演示该实验时应注意：
（1）注入液体后到课堂演示前，不得旋紧气门螺帽，因为一旦贮气盒气体封闭，即成“灵敏气压计”，管内液面高度就会随大气压的变化而变化，影响演示效果，甚至液体倒流入贮气盒，在保管期间也必须放松气门螺帽。
（2）每个实验可能要重复多次，但当电源切断后，放松气门螺帽可以使液柱复位，且等片刻后，使盒内外温度平衡，再旋紧气门螺帽。
（3）不可长时间通电，如果上升液面接近管口时，应立即切断电源，以免液体溢出。
（4）在演示时，如果电流表有读数，但管内液柱不上升或上升速度不符合规律，或液柱上升到一定高度突然下降，说明有漏气现象，必须排除后再演示。