“電流產生熱的多少跟哪些因素有關”實驗的改進

摘 要：浙教版九年級上《科學》第三章第6節“電能”中有要求演示實驗“電流產生熱的多少跟哪些因素有關”，文章對這個實驗的有效改進進行了詳細的闡述，特別是對實驗的顯示裝置進行了重新設計，在實際教學中獲得了較好的效果。

關鍵詞：熱的多少;電流;電阻

中圖分類號：G633.7

文章編號：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，用溫度計的示數來顯示產生熱量的多少（如圖1）。我對這個裝置的設計有以下一些想法。

一、課本演示實驗中的一些不足和缺陷

（1）因為這個實驗是要求學生觀察溫度計的示數變化，變化比較細微，所以作為演示實驗，能見性不高。由于液體質量較大，顯示液溫度升高較慢，實驗過程耗費時間較長。且由于橡膠塞的遮擋，可能會影響到溫度計讀數。

（2）因為可觀察性不強，所以最好改成分組實驗，但是這個設計對實驗器材要求比較高，煤油購置不方便，并且稱量時麻煩、容易浪費，組裝比較困難，實驗結束以后燒瓶內器材的回收也較不方便。

（3）橡膠塞容易老化，對實驗的結果有一定的影響。

基于探究中存在的問題，我在實際教學中對電熱顯示裝置作了改進。

二、改進實驗

1.實驗名稱

探究電流產生熱的多少與哪些因素有關

2.實驗器材

學生電源、開關、導線、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生筷若干

3.實驗具體設計和操作

（1）實驗設計

實驗原理圖（如圖2）

從圖2上可以看出來“研究電流產生熱的多少與電阻的關系”實驗要控制通電時間和電流相等。將兩個阻值不同的電阻R1和R2串聯在同一個電路中，并用一個開關來控制電路的通斷就可以控制實驗條件。

“研究電流產生熱的多少與電流的關系”實驗要控制通電時間和電阻相等。將兩個阻值一樣的電阻并聯在電路，在干路中用一個總開關來控制電路的通斷，這樣可以控制通電時間相同。為了使兩條支路中的電流不等，在其中一條支路中和R1串聯上一個定值電阻R0，這樣通過R1和R2的電流就不同。

“研究電流產生熱的多少與通電時間的關系”實驗中要控制電流和電阻相等。方法是將兩個阻值相等的電阻R1和R2并聯在電路中，由于電壓相等，電流也相等。在電路中設置兩個開關，開關S控制干路中的電流，而開關S1控制有R1的支路中的電流，把干路中的開關先閉合，然后再閉合支路中的開關，這樣有先后順序之后，兩個阻值一樣的電阻通電時間就不同了。

為了獲得影響電流產生熱量多少的因素的普遍規律，三次實驗中最好換用阻值不同的電阻多次實驗。

實驗顯示裝置的設置：將電阻絲固定在兩根筷子的中間，并且兩個筷子的下端固定在一個底座上[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。由于電阻絲產生熱量，泡沫塊在重力的作用下，電阻絲會將接觸到的泡沫塊部分熔化并將泡沫塊切成兩半。

電流通過電阻絲產生的熱量多少可根據泡沫塊切斷所用的時間來顯示，將泡沫塊同時放在兩根電阻絲上，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生的熱量就越多。

（2）實驗注意點：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在閉合電路開關之前，泡沫塊要同時放在兩根電阻絲上。

4.分析與結論

（1）從“研究電流產生熱的多少與電阻的關系”的實驗中可看到，當電路中電流和通電時間都相同時，電阻較大的電阻絲切泡沫塊用時較短，即相同時間內電流產生的熱量較多，表明在電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越多。

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

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

（4）得出結論：導體的電阻越大，通過導體的電流越大，通電時間越長，電流產生的熱量越多。

三、實驗功能與反思

（1）整個探究過程都是在教師的指導下由學生自己動手完成，充分體現現代教育以學生為主體的原則。

（2）讓學生利用身邊物品或利用身邊物品自制實驗器材做實驗，可培養學生利用身邊物品做實驗研究的意識，為學生創造動手機會，提高了學生的動手實驗能力，更重要的是培養了學生的創新意識和創新能力。

（3）探究中利用生活中廢舊物品自制實驗器材，培養學生節能低碳環保意識。

（4）學生自己完成實驗探究任務，激發了學生學習物理知識的興趣，更重要的是增強了學生的自信心。

（5）實驗從開始到有現象所需的時間較短，在課堂上比較方便，節約了時間，又獲得了良好的實驗效果。

參考文獻：

[1]沈復初.《科學》教學參考書[M].杭州：浙江教育出版社，2004.

[2]邱連根.科學實驗活動冊[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，中學一級教師，本科，研究方向：基礎教育。