“焦耳定律實驗”是初中物理教材中非常重要的驗證演示實驗。 其常規實驗設備及實驗操作如下：（1）探究電流產生的熱量是否與通電時間有關。 圖1和圖2是實驗電路和實物圖。 進行測試時，按圖1所示連接電路，檢查無誤后打開電源，按下定時器，同時記錄溫度計的讀數。 保持電流大小恒定，定期記錄溫度計的讀數，并填寫在設計的表格中。 實驗結果表明，對于相同的電阻絲，當電流大小不變時，通電時間越長焦耳定律實驗，煤油的溫度越高。 (2)探究電流產生的熱量是否與電流大小有關。 取質量和溫度與上述實驗的初始狀態相同。 同樣的煤油，仍然如上圖連接電路。 合上開關，調節滑動變阻器，增大通過電阻絲的電流，保持通電時間與之前相同，記錄玻璃瓶內煤油的溫度。 將本次測得的溫度與上次測得的溫度進行比較，可以看出，對于同樣的電阻絲，通電時間相同時，電流越大，煤油的溫度越高。 (3)探究電流產生的熱量是否與電阻大小有關。 選取兩根不同阻值的電阻絲，兩個初始溫度相同（記為t0）、質量相等（記為m0）的裝有煤油的玻璃瓶，按如圖電路連接實驗裝置，檢查是否它是正確的。 然后接通電源，一定時間后，記錄兩個玻璃瓶中煤油的溫度。 實驗結果表明，當通電電流不變、通電時間相同時，電阻越大，煤油的溫度越高。 按照上面的步驟，我利用業余時間做了很多實驗，發現實驗過程中溫度計上升得很慢。 在課堂上，上述步驟（1）和（2）必須完成，但步驟（3）必須完成，并且將上升的溫度計降低然后升高以進行觀察和比較。 一堂課很難完成這個任務。
因此，很多教師為了完成教學任務，常常把實驗變成講授，或者用多媒體課件來演示，實驗配置就成了擺設。 綜上所述，實驗裝置較為復雜，密封要求高，顯示速度慢，可視性低，耗時長。 主要存在三個問題：一是熱量與電流、熱量與電阻的關系無法同時論證； 在解釋電流越大產生熱量越多的原理時，實驗必須分兩次進行。 不同的電流值產生的液體高度不能直接比較； 另外，需要等待兩個燒瓶中的溫度計降至原來的讀數并改變電流，然后再進行第二次。 事實上，燒瓶中的煤油很容易加熱但很難冷卻，而且溫度計需要很長時間才能恢復原來的顯示。 二是只能進行定性研究，不能進行定量研究，示范效果較差。 三是加熱時間長，學生注意力容易分散，不能連續重復演示，不利于組織課堂教學。 10 鑒于此，我對實驗做了如下改進，收到了良好的課堂效果。 改進后的實驗裝置如圖所示： 11 在一塊木板上，固定三個相同的錐形瓶（或燒瓶）。 每個瓶子內放入一根電阻絲（RA、RB、RC均小于10歐姆），瓶內封入一定量的空氣。 瓶內的玻璃管全部與氣壓計相連。 為了便于學生觀察，可將紅墨水滴入氣壓計的水中，使其水平。 可以使用兩節干電池作為電源。 12 通電約1分鐘后，瓶內氣體受熱膨脹，造成氣壓計液面高度差，且溫度越高，液面高度差越大。
實驗具體操作如下： 13 （1）在電阻和電流相同的情況下，探索電流產生的熱量與通電時間的關系。 如圖所示：首先將A瓶接入電路。 通電前，保持液位在氣壓水平。 通電后，氣壓計液面會有高度差。 通電時間越長，液位高度差越大。 這說明，當電阻和電流相同時，電流通電時間越長，電流產生的熱量越多。 14 (2)當電流和通電時間相同時，探討發熱與電阻的關系。 如圖：將A、B兩瓶內的電阻絲串聯，通電1分鐘左右。 觀察到A瓶連接的氣壓計的液面高度差大于B瓶連接的氣壓計的液面高度差。這說明當電流和通電時間相同時，電阻越大，電流產生的熱量越多。 15 (3) 當電阻和通電時間相同時，探究熱量與電流的關系。 如圖：將A、B瓶電阻絲串聯，然后與C瓶電阻絲并聯，通電約1分鐘。 觀察到C瓶連接的氣壓計的液位高度差大于B瓶連接的氣壓計的液位高度差。 這說明，在相同電阻和通電時間的情況下，電流越大，產生的熱量越多。 16 采用改進后的實驗裝置進行實驗具有以下特點：同等條件下，利用氣體熱膨脹的實驗效果比液體更明顯，大大縮短了實驗時間，有效提高了課堂效率。 避免了使用電流表測量電流的麻煩，讓學生專注于觀察氣壓計液位差的變化過程。
實驗儀器具有連續重復演示功能。 第一次實驗結束后物理資源網，即可拆下連接軟管，排出熱空氣。 軟管恢復后，即可立即進行第二次實驗。 17 經過上述改進后，可以在短時間內完成實驗，并且實驗直觀、生動。 學生可以通過觀察和比較紅色水柱的高度來比較水流產生的熱量。 實驗改進是變換方法思想的典型應用。 固體、液體、氣體中，同等條件下，氣體膨脹最快、最大。 當電阻絲中有電流時，電阻絲溫度升高焦耳定律實驗，使錐形瓶內的空氣受熱膨脹。 氣體的膨脹導致U管內的水位發生變化。 正是這種轉換，使我們能夠在短時間內取得良好的實驗效果。 改進后的實驗裝置操作控制方便。 18感謝您對鎮平縣后稷第二中學物理教研組的指導