焦耳定律实验的改进，本文主要内容关键词为：定律论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
“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，教材中的做法是在两只分别放有不同阻值的电阻丝烧瓶中装满煤油，通过加热后，煤油温度升高、体积膨胀，使煤油在玻璃管中上升，来确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。以此验证：Q＝I[2]Rt（如图1）
按课本上介绍的方法去演示，则明显地有3点不足：
1.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，产生的热量越多时，是分两次实验进行的；不同的电流值时所产生的液体高度不能直接比较。
2.只能定性研究，不能定量研究，演示效果差。
3.烧瓶较大，加热时间长，学生注意力容易分散。另外在说明电流越大、产生的热量越多时，要等两玻璃管中的液柱降回到原来的高度后，改变电流再作一次，事实上烧瓶中的煤油加热容易、降温难，要等很长时间液柱才能回到原来的高度，实验时间过长，更不能连续重复演示。
在实际工作中，我对“焦耳定律实验”作了一些改进和研究，现将具体作法介绍如下：
1.如图2所示，在一块木板中心树立一块上半部画有间隔1cm的水平线的白色小木板或白色有机玻璃板，将装有电阻值分别为1Ω、5Ω、 5Ω的3支试管用铜皮固定在竖直薄木板的下半部，并在C管外部并联一个与C管内电阻值相同的电阻。再将3根长约25cm、直径约0.7cm的U形玻璃管，将其一端上半部裁去，如图2所示安装在离试管上的玻管约5cm处，并用同等长度的橡胶管连接玻管与U形管，电源电压以6～8V为宜。
2.实验时，用注射器向U形管中注入少量相等的红液，闭合开关K，就可以看到3根玻璃管中的液面同时上升。
比较A、B管中的液面高度可知：电流相同、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。比较B、C管可知：二发热器内导体电阻相同，通电时间相同，但因C发热器外部并联了一个与C管内相同电阻值的电阻，所通过B发热器的电流应是C发热器的2倍。而B中的液画的升高量是C中的液面的升高量的4倍，说明电阻相同、通电时间相同、电流越大，温升越高。还能明确得出：“电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比”。另外，观察任意的发热器中的液体温度计可以看出：通电时间越长，温升越大，电流产生的热量越多。
使用该仪器进行实验有4个特点：
1.在相同条件下，利用气体的热膨胀比液体的热膨胀实验效果更加明显；可将两次实验合为一次。因而大大缩短了实验时间，提高了课尝效率。
2.B管中的电流强度明显是C管中的2倍， 避免了用安培表测电流的麻烦。而且能使学生的注意力集中在观察玻璃管中的液面上升过程上。
3.具有连续、重复演示的功能。第一次演示实验后，可以把连接胶管取下，排除热空气后，胶管还原后可以立即做第二次试验。
4.有记忆功能。断电后用止液夹止住空气温度计中的液面回落。保存记忆，以便重复观察进行定量分析。