一种简单实用的焦耳定律实验方法

1、一种简单实用的焦耳定律实验方法焦耳定律是初中物理教材中的一个比较重要、比较难的实验。笔者接触到 不少焦耳定律的实验教具，它们有的装置较复杂、有的使用起来较麻烦。与其它 焦耳定律实验方法相比，本文的实验方法有一个突出特点就是简单实用：用一般 学校都具备的、学生都熟悉的定值电阻与电源在线路板底板上组成电路，然后用 温度计直接与定值电阻接触，测出定值电阻的温度变化，从而得出焦耳定律(Q=I 2Rt)的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， 跟通电时间成正比的实验结论。实验的设计、装置、操作都很简单、材料易得， 效果也不错。具体说明如下：在通电时间相同、电流相同的情况下，通电

2、导体产生的热量与通电导体 的电阻阻值成正比按文章后面附图1所示的方法，用45节十电池做电源，将其与一个5Q 定值电阻、一个20Q定值电阻、一个开关串联在线路板底板上组成电路。通电 后，用两个温度计同时测量两个定值电阻的温度变化。这时会发现，它们升高的 温度差别明显。定值电阻阻值越大，温度升高的越多。而且，可以较明显地看出， 定值电阻温度升高的度数之比与定值电阻的阻值之比基本相等。因为定值电阻温 度升高的度数之比与定值电阻产生的热量之比相等(为什么定值电阻温度升高的 度数之比与定值电阻产生的热量之比相等，在下面的注意事项6中另有说明)。 所以，定值电阻产生的热量之比与定值电阻的阻值之比基本相等。

3、此实验说明在 通电时间相同、电流相同的情况下，通电导体产生的热量与通电导体的阻值成正 比。在通电时间相同、导体阻值相同的情况下，通电导体产生的热量与导体中电流强度的平方成正比用45节十电池做电源。将两个10Q定值电阻并联，然后将两个并联的 定值电阻与一个10。的定值电阻串联。按文章后面附图2所示的方法，用这三 个定值电阻与电源、开关在线路板上底板组成一个电路。通电后，用两个温度计 同时测量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）。这时会发现，它们的温度差别明显。定值电阻中的电流强度越 大，温度升高的越多。而且，可以较明显地看出，定值电阻温度升高的度数之比

4、与其电流强度的平方之比基本相等。因为定值电阻温度升高的度数之比与定值电 阻产生的热量之比相等。所以，定值电阻产生的热量之比与其电流强度的平方之 比基本相等。此实验说明在通电时间相同、通电导体阻值相同的情况下，通电导 体产生的热量与导体中电流强度的平方成正比。在通电导体的阻值相同、电流强度相同的情况下，通电导体产生的热量 随着通电时间的增加而增大在上面的两个电路中，测量其中任何一个定值电阻的温度变化。可以明显 地看出，通电时间越长，定值电阻的温度越高，定值电阻产生的热量越多（定值 电阻温度升高的度数之比也许与定值电阻的通电时间之比相差较大）。从而说明 在通电导体的阻值相同、电流强度相同的情况下，

5、通电导体产生的热量随着通电 时间的增加而增大。注意事项本文的实验方法还可以做成学生的分组实验。此教具所需的实验器材一般的学 校都具备，而且学生还比较熟悉。如果20。定值电阻不够用，可用10。定值电 阻代替。定值电阻的大小形状尽量要一致。根据实际情况可用演示温度计代替小温度计，但要注意温度计规格型号要一 致。也可用一般的低压电源以及实验桌上的低压电源代替干电池，但要注意电压 不要太高，通电时间不要太长，以免烧坏定值电阻。本文所提供的通电电压数值仅供参考。教师要根据本校的实际情况来调节通电 电压和通电时间。如果使用学生实验桌做分组实验，教师可用总控电源和学生实 验桌的微调来控制通电电压和通电时间，

6、以免由于学生使用不慎，而烧坏定值电 阻。有时不使用温度计，用于直接触摸定值电阻，感受定值电阻温度的变化，效果 也很好。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， 或者重新换温度计来做。因为煤油温度计出厂时允许有2C的误差，所以做实验 时，应注意两支温度计的起始温度是否相同。如果需要的话，可跟学生说明一下为什么定值电阻温度升高的度数之比等于定 值电阻产生的热量之比。现简要说明如下：对于测量定值电阻的两支温度计里面 的液体来说，它们所吸收的热量是其比热容与其质量和其所升高温度的乘积。而 这两支温度计里面的液体的比热容和质量可以看作是一样的，所以温度计升高的 度数之比等于其

7、从定值电阻所吸收的热量之比。从而说明温度计升高的度数之比 等于定值电阻产生的热量之比。与其它验证焦耳定律的实验方法相比，这个实验方法具有这么三个特点： 一是用线路板做实验。二是用温度计直接测量定值电阻的温度变化。三是所用的 实验材料都是现成的，拆装方便，而且拆下来的实验器材可以在其它实验中继续 使用，几乎不需要花钱。另外，教材中有一个“探究电阻上的电流跟两端电压的 关系”实验，这个实验使学生对线路板底板、定值电阻这些实验器材都很熟悉。这样，就使这个实验方法变得简单实用。在教学过程中，老师可以先给学生一些 提示和帮助，然后让学生自己想出这个简单实用的实验方法，以培养学生分析问 题、解决实际问题的能力。笔者感到，如果我们有了很好的教育理念，头脑中也许就会有