中学物理教学：焦耳定律演示实验改进技巧

【作者】徐有文

焦耳定律是一个实验定律，做好这一实验是初中学生理解焦耳定律的关键。教材中研究焦耳定律的实验装置，不管是从加强直观性，还是从增加可见度的角度上讲，都是相当有效的。缺点是所用时间较多，影响了教学的进度。经过适当的改进，就可达到节约时间，又不会对直观性、可见度造成影响，不失为一个好的演示实验。下面，根据笔者对这一实验的研究，谈一点粗浅的看法和改进。

教材中的实验方法如下。在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，通过导线接出。甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中电阻丝的电阻大。通电后，电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里上升。电流产生的热量越多，煤油上升得越高。通过观察煤油在玻璃管里上升的情况，比较电流产生的热量来进行研究。按照此方法做，观察一种情况就需要5分钟以上，而电流产生的热跟电阻、电流、时间都有关，因此，研究焦耳定律实验必须对三种情况进行观察。实验下来，耗时较多，影响教学进度的完成。

对此，我在教学中对这个实验进行了适当的改进。方法是在两个相同的烧瓶中装满空气，瓶中各放一根电阻丝，通过导线连接穿过瓶塞，将玻璃管弯成直角，一端穿过瓶塞，进入瓶内，另一端在烧瓶外部，成水平位置。在水平玻璃管内装一段红色的水柱，约2厘米长，封住瓶内的空气。当通电后，电流通过电阻丝产生的热量，对瓶内空气加热，瓶内空气变热后，压强增大，从而推动红色水柱向外流动，电流产生的热越多，水柱移动位置越大，水柱在玻璃管里移动的情况，就可比较电流产生的热量。(www.xing528.com)

电阻丝采用电炉丝，把电炉丝截成长短不同的两段，阻值约为4Ω和2Ω。烧瓶用250m L容积的。玻璃直角弯管，可用直玻璃管在酒精喷灯下烧红弯成直角，使一端长约20cm，另一端长约10cm，玻璃管内径约3～4mm为宜。电阻丝通过导线连接穿过瓶塞，玻璃管10cm一端插入瓶塞直通烧瓶内。要求引出的导线、玻璃管与瓶塞紧密配合。塞紧瓶塞前，先用滴管向20cm的一端玻璃管滴入红色的水，使形成的水柱长约2cm。当水柱要靠近玻璃管弯角时，立即将瓶塞塞紧瓶口，密闭瓶内的空气，使水柱不留入瓶内，瓶外玻璃管处于水平位置。实验时，接上电源，当电源电压为6V，甲、乙两瓶电阻丝的阻值分别为4Ω、2Ω。两电阻丝串联，电路中电流调为0.5A时，通电约1分钟，就可观察到甲瓶的水柱比乙瓶的水柱移动位置大，表明：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多。

采用上述实验方法研究焦耳定律，不但可以大大缩短实验时间，而且可见度和直观性都能达到满意的效果。节约的时间，不仅有利于教学任务的完成，还可以组织学生开展讨论，处理其他教学问题。