呂霞

摘?要：探究影響電流熱效應(yīng)的實驗面臨兩個難點，一是因為我們農(nóng)村學(xué)校沒有現(xiàn)成的實驗裝置，我們教師課前必須自己選取器材進行組裝和設(shè)計，二是教師要對學(xué)生進行合理的引導(dǎo)，使學(xué)生能用自己預(yù)備好的器材設(shè)計出合理的實驗方案。

關(guān)鍵詞：組裝設(shè)計;電流的熱效應(yīng)

中圖分類號：G633.7??????????文獻標識碼：A ????文章編號：1992-7711（2020）01-051-1

物理教材（蘇科版）上第十五章第三節(jié)電熱器和電流的熱效應(yīng)這課中有一個探究實驗：15.2探究影響電流熱效應(yīng)的因素，這個實驗面臨兩個難點，一是因為我們農(nóng)村學(xué)校沒有現(xiàn)成的實驗裝置，我們教師課前必須自己選取器材進行組裝和設(shè)計，二是教師要在課堂上對學(xué)生進行合理的引導(dǎo)，使學(xué)生能用自己預(yù)備好的器材設(shè)計出合理的實驗方案。

我們先來了解教材上使用的器材，是兩段阻值不等的電阻絲浸在質(zhì)量相等的煤油中，觀察電阻絲所在液體溫度的變化，由于教材上描述比較簡單，從而加大了教師備課的難度。

教材中未明確表示兩段電阻絲的材料，以及兩電阻的阻值差異有多大，所以我校在實驗操作時對實驗的可行性進行了研究和探索，R1和R2電阻選擇怎樣的材料？阻值差異大約多大？電源電壓多大？煤油質(zhì)量選取多少才能使實驗現(xiàn)象快速的體現(xiàn)在學(xué)生的面前，這是我們需要考慮和探索的問題。

首先介紹一下我們準備的實驗器材。

（1）R1和R2電阻絲的選材，阻值差異大一些，串聯(lián)時產(chǎn)生的Q1，Q2的差異才大些，效果較明顯，我們嘗試用鎳鉻合金絲和銅絲，材料在淘寶網(wǎng)上購買，沒想到電阻的直徑有很多，鎳鉻合金絲有0.1mm，0.2mm的，銅絲有0.2mm，0.5mm，1.0mm的，我們購買了各種型號的，經(jīng)過多次嘗試后選擇了鎳鉻0.1mm的，銅絲0.2mm的，根據(jù)焦耳定律，盡量拉大阻值差異，而銅絲若阻值過小，又會使產(chǎn)生的熱量太少，趕不上散熱的速度，所以銅絲的阻值不能過小，選擇細些的銅絲，長度各為18cm。長度過長，將其繞成螺線管狀，以節(jié)約空間長度。

（2）加熱液體，煤油，質(zhì)量約100g左右。

（3）與R1 R2相連的導(dǎo)線阻值要小，減少導(dǎo)線對液體溫度的影響，選取1.0mm的銅絲。

（4）瓶塞制作如下圖，材料由于是自取，所以比較簡單，是用紙片和雙面膠制作的。

（5）器材制作好之后的成品圖和教材基本一致，如右圖：

（6）電路的連接：選擇實驗室常用的最大阻值為20歐姆的滑動變阻器，使用學(xué)生電源，電壓選取到14V，電流較大，加熱較快。按照教材上的電路圖連接。

其次，課堂中該如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)呢？

（1）引入實驗我們不打算用生活中的電加熱器，比如電水壺啊等，這些學(xué)生缺乏新鮮感，所以我們自制了電熱器，制造出一些具有神秘感的實驗來提升他們的好奇心。

器材：0.1mm的鎳鉻合金絲20cm與0.2mm的銅絲20cm串聯(lián)，使用24V電壓，加在兩端，電阻絲上掛上紙片，通電后約3s后其中一張紙片冒煙起火，另一張無任何動靜。

（2）引導(dǎo)學(xué)生有依據(jù)的猜想“導(dǎo)體通電產(chǎn)生的熱量的多少與什么因素有關(guān)”，告知引入實驗中兩紙片下電阻絲的材料，引發(fā)Q與R之間的關(guān)系。

學(xué)生通過自己生活中的實例與經(jīng)驗，不難猜想出Q與I，Q與t的關(guān)系，還有學(xué)生一定會猜到Q與U的關(guān)系，這時，教師需要培養(yǎng)學(xué)生把注意力集中在影響實驗結(jié)果的關(guān)鍵因素和本質(zhì)因素上，而拋棄次要方面的習(xí)慣。

教師可以拿電飯鍋和電水壺來比較，都是并聯(lián)在220V的電壓上，燒等質(zhì)量的水，誰先燒開？加熱相等的時間誰產(chǎn)生的熱量多呢？很顯然，學(xué)生就會摒棄剛才對Q與U有關(guān)的猜想。

（3）學(xué)生實驗設(shè)計，掌握好控制變量法，就不難設(shè)計出電路圖和比較方案。

（4）學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)范例：

（5）實驗中的特別要注意的事項：1.連接電路時兩根豎立的長銅絲不能接觸，否則造成電阻絲的短路。2.學(xué)生電源的正確使用，實驗時間到，及時關(guān)閉電源。

最后，我們總結(jié)和反思了我們的實驗，也存在很多的不足之處，例如，引入用的演示實驗兩根電阻絲學(xué)生看不到明顯區(qū)別，只能由我們做好標記，或者告知，不能讓學(xué)生直接獲得感性上的認識。連接R1R2的豎立的銅絲并沒有和瓶蓋很好的固定，會動，就導(dǎo)致兩根銅絲可能會接觸，造成電阻絲短路的情況。鎳鉻合金絲太細，易斷。銅絲的加熱的煤油溫度幾乎不變，可能是由于實驗時氣溫低，銅絲產(chǎn)生的熱量不明顯，趕不及散熱速度，所以用銅絲加熱的液體溫度幾乎不發(fā)生變化。

以上是我個人對電流熱效應(yīng)這課中的實驗設(shè)計進行的一點改進，改進的目的是使學(xué)生能夠最直觀地觀察到實驗現(xiàn)象，以提升學(xué)生的觀察能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實事求是的探究精神。

（作者單位：丹陽市導(dǎo)墅初級中學(xué)，江蘇 丹陽212300）