“電流產(chǎn)生熱的多少跟哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

摘 要：浙教版九年級(jí)上《科學(xué)》第三章第6節(jié)“電能”中有要求演示實(shí)驗(yàn)“電流產(chǎn)生熱的多少跟哪些因素有關(guān)”，文章對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的有效改進(jìn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)的顯示裝置進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，在實(shí)際教學(xué)中獲得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：熱的多少;電流;電阻

中圖分類號(hào)：G633.7

文章編號(hào)：2095-624X（2019）24-0089-02

在裝滿煤油的燒瓶中連上電阻絲，用橡皮塞把瓶口塞好，中間插上溫度計(jì)，用溫度計(jì)的示數(shù)來顯示產(chǎn)生熱量的多少（如圖1）。我對(duì)這個(gè)裝置的設(shè)計(jì)有以下一些想法。

一、課本演示實(shí)驗(yàn)中的一些不足和缺陷

（1）因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生觀察溫度計(jì)的示數(shù)變化，變化比較細(xì)微，所以作為演示實(shí)驗(yàn)，能見性不高。由于液體質(zhì)量較大，顯示液溫度升高較慢，實(shí)驗(yàn)過程耗費(fèi)時(shí)間較長。且由于橡膠塞的遮擋，可能會(huì)影響到溫度計(jì)讀數(shù)。

（2）因?yàn)榭捎^察性不強(qiáng)，所以最好改成分組實(shí)驗(yàn)，但是這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材要求比較高，煤油購置不方便，并且稱量時(shí)麻煩、容易浪費(fèi)，組裝比較困難，實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后燒瓶內(nèi)器材的回收也較不方便。

（3）橡膠塞容易老化，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有一定的影響。

基于探究中存在的問題，我在實(shí)際教學(xué)中對(duì)電熱顯示裝置作了改進(jìn)。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)名稱

探究電流產(chǎn)生熱的多少與哪些因素有關(guān)

2.實(shí)驗(yàn)器材

學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線、長方形泡沫塊3塊、阻值相同和阻值不同的電阻絲若干和一次性衛(wèi)生筷若干

3.實(shí)驗(yàn)具體設(shè)計(jì)和操作

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)原理圖（如圖2）

從圖2上可以看出來“研究電流產(chǎn)生熱的多少與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)要控制通電時(shí)間和電流相等。將兩個(gè)阻值不同的電阻R1和R2串聯(lián)在同一個(gè)電路中，并用一個(gè)開關(guān)來控制電路的通斷就可以控制實(shí)驗(yàn)條件。

“研究電流產(chǎn)生熱的多少與電流的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)要控制通電時(shí)間和電阻相等。將兩個(gè)阻值一樣的電阻并聯(lián)在電路，在干路中用一個(gè)總開關(guān)來控制電路的通斷，這樣可以控制通電時(shí)間相同。為了使兩條支路中的電流不等，在其中一條支路中和R1串聯(lián)上一個(gè)定值電阻R0，這樣通過R1和R2的電流就不同。

“研究電流產(chǎn)生熱的多少與通電時(shí)間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中要控制電流和電阻相等。方法是將兩個(gè)阻值相等的電阻R1和R2并聯(lián)在電路中，由于電壓相等，電流也相等。在電路中設(shè)置兩個(gè)開關(guān)，開關(guān)S控制干路中的電流，而開關(guān)S1控制有R1的支路中的電流，把干路中的開關(guān)先閉合，然后再閉合支路中的開關(guān)，這樣有先后順序之后，兩個(gè)阻值一樣的電阻通電時(shí)間就不同了。

為了獲得影響電流產(chǎn)生熱量多少的因素的普遍規(guī)律，三次實(shí)驗(yàn)中最好換用阻值不同的電阻多次實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)顯示裝置的設(shè)置：將電阻絲固定在兩根筷子的中間，并且兩個(gè)筷子的下端固定在一個(gè)底座上[如圖3（a）]：通電前將泡沫塊先放在兩根電阻絲上[如圖3（b）]，再打開電路的開關(guān)。由于電阻絲產(chǎn)生熱量，泡沫塊在重力的作用下，電阻絲會(huì)將接觸到的泡沫塊部分熔化并將泡沫塊切成兩半。

電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量多少可根據(jù)泡沫塊切斷所用的時(shí)間來顯示，將泡沫塊同時(shí)放在兩根電阻絲上，看是哪根電阻絲先把泡沫塊切斷，更快切斷的這根電阻絲所產(chǎn)生的熱量就越多。

（2）實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)：①泡沫塊是長方體，各處橫截面積要相同，寬度小于電阻絲的長度。②在閉合電路開關(guān)之前，泡沫塊要同時(shí)放在兩根電阻絲上。

4.分析與結(jié)論

（1）從“研究電流產(chǎn)生熱的多少與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中可看到，當(dāng)電路中電流和通電時(shí)間都相同時(shí)，電阻較大的電阻絲切泡沫塊用時(shí)較短，即相同時(shí)間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量較多，表明在電流和通電時(shí)間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。

（2）從“研究電流產(chǎn)生熱的多少與電流的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中可看到，當(dāng)電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，沒有串聯(lián)定值電阻R0的支路中的電阻通過的電流較大，電阻絲切泡沫塊用時(shí)較短，即電流產(chǎn)生的熱量較多，表明在電阻和通電時(shí)間相同的條件下，電流越大產(chǎn)生的熱量越多。

（3）“研究電流產(chǎn)生熱的多少與通電時(shí)間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中可以得到，通電時(shí)間越長，泡沫塊被切割得越多，即電流產(chǎn)生的熱量越多。表明在電阻和電流相同的條件下，通電時(shí)間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。

（4）得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻越大，通過導(dǎo)體的電流越大，通電時(shí)間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。

三、實(shí)驗(yàn)功能與反思

（1）整個(gè)探究過程都是在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生自己動(dòng)手完成，充分體現(xiàn)現(xiàn)代教育以學(xué)生為主體的原則。

（2）讓學(xué)生利用身邊物品或利用身邊物品自制實(shí)驗(yàn)器材做實(shí)驗(yàn)，可培養(yǎng)學(xué)生利用身邊物品做實(shí)驗(yàn)研究的意識(shí)，為學(xué)生創(chuàng)造動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ匾氖桥囵B(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

（3）探究中利用生活中廢舊物品自制實(shí)驗(yàn)器材，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能低碳環(huán)保意識(shí)。

（4）學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，更重要的是增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。

（5）實(shí)驗(yàn)從開始到有現(xiàn)象所需的時(shí)間較短，在課堂上比較方便，節(jié)約了時(shí)間，又獲得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈復(fù)初.《科學(xué)》教學(xué)參考書[M].杭州：浙江教育出版社，2004.

[2]邱連根.科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)冊(cè)[M].杭州：浙江教育出版社，2005.

作者簡介：李欣蔚（1981—），女，浙江金華人，中學(xué)一級(jí)教師，本科，研究方向：基礎(chǔ)教育。