关于人教版物理九年级“焦耳定律探究实验”的三种改进方案

关于人教版物理九年级“焦耳定律探究实验”的三种改进方案

作者：李源贵

来源：《理科考试研究·初中》2019年第06期

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摘要：焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，为了解决教材中实验方案在操作中出现的问题，经多次深入研究实践，提出了三种简单可行的焦耳定律探究实验改进方案. 关键词：焦耳定律;探究实验;改进方案

物理学是一门以观察、实验为基础的学科，每个知识的认识都是在大量的观察和实验中总结得出，英国物理学家焦耳做了400多次的实验而总结出焦耳定律，焦耳定律也是初中物理学习的重要定律之一，学生可通过探究实验来定性认识焦耳定律. 1 教材中的实验方案

在人教版物理九年级的“焦耳定律”一节中安排了两个实验来让学生探讨和认识电热与电阻、电流、通电时间的定性关系.教材中设计了如下方案：

方案为在两个透明容器中密封着等量的空气，容器连接U形管，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.图1两容器中串联两个不同阻值的电阻来探究电热与电阻的关系，图2两容器中的电阻相同，采用混联的方式来探讨电热与电流的关系.

此方案的设计符合初中学生的科学探究规律，实验可行性较强，学生通过观察U形管中液面高度的变化很容易得出电热与电阻、电流的定性关系，同时也可以通过液面上升的格数来粗略认知电热与电阻、电流的定量关系，但学生在实验探究过程中却频频出现问题. 问题1：往U形管中装液体时难度较大，容易洒漏或者出现空气段等问题. 问题2：组装器材，容器密闭性不好，容易出现漏气，无法实验. 问题3：需要较长时间分别探究以上实验，甚至无法在一节课中完成实验. 2 实验方案改进

为了缩短实验时间，提高课堂效率，可以把两个单独的实验设计为一个实验，电路图如图3所示.学生通过观察和分析R1和R2的变化就可以认知电热与电阻的关系;观察和分析R2和R3的变化就可以认知电热与电流的关系.此电路更能探究电热和通电时间的关系，这样学生仅需要一次连接实验器材即可完成多个实验，大大缩短了实验时间。

同时针对实验中出现的组装难、易漏气等问题，经过多次的实践和探究，提出三种效果良好的改进方案.

方案一采用变色测温贴

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变色测温贴能根据温度的变化而改变自身的颜色.测温贴有多种变温型号，如55℃、65℃、75℃等，当温度达到设定温度时，测温贴颜色就会发生改变，温度降低时会变回原来的颜色，因此测温贴可以多次反复使用，同时测温贴购买方便，价格便宜.

实验时如图3所示用定值电阻直接连接电路，把变色测温贴直接贴在电阻上，当电路接通时，通过观察测温贴颜色的变化来判定电阻产生电热的多少和快慢.本实验适合使用55C的变色测温贴，便于学生观察和实验.改进后的实验方案能有效减少学生在实验中出现的问题. 方案二采用感温变色油墨

感温变色油墨的原理与变色测温贴的原理相同，当温度达到设计温度后由原来的颜色变为其它颜色，当温度降低后又恢复为原来的颜色.常用的设定温度有31℃、33℃、38℃、45℃、50℃等.其中45℃或50℃的变色油墨较为适合本实验使用，实验时也如图3所示用定值电阻直接连接电路，把感温变色油墨直接涂在电阻上即可，实验时通过观察油墨的变色情况即能判断产生的电热关系.

方案三 采用电子温度计

本方案是将教材中的实驗器材进行改进，密闭容器不接U形管，在容器接口中直接插入如图4所示的电子温度计，普通实验室温度计不易组装且易碎.因为电子温度计能直接测温度，不受容器的密闭性影响，而且能通过具体的数字来反映温度的变化，便于得出电热与电阻、电流的定性关系，也可以通过温度的变化值估算定量关系，为提出焦耳定律提供了实验数据.

通过以上三种改进方案让焦耳定律的探究实验更容易操作，实验可观性更强，更能引起学生的兴趣，提高课堂效率.