對J2375型焦耳定律演示器的改進

謝旦瑪

在《焦耳定律》實驗教學中，對J2375型焦耳定律演示器的實際效果提出了質疑，因為要想使壓強計中兩側液面的高度差達到1cm以上，需要5分鐘的時間，這在課堂教學中是不切實際的。筆者通過對操作方法和儀器的簡單改進，使演示時間縮短到15秒以內，并且演示一次就能同時得出Q與I、R的定量比例關系。

在人教版義務教育課程標準實驗教科書八年級物理下冊《焦耳定律》實驗教學中，采用J2375型焦耳定律演示器（如圖1）演示Q與I、R的關系時，只能用控制變量法分兩步完成。第一步，按圖2連接演示器，演示Q與I關系；第二步，按圖3連接演示器，演示Q與R的關系。

在以往的教學中，我們通常是通過減小電阻的阻值和提高電壓來改變電阻的實際功率，這樣操作仍有不足之處。第一，更換電阻會影響密閉盒的密封性，甚至損壞密閉盒；第二，J2375型焦耳定律演示器用學生電源供電，而中學實驗室所有學生電源都有過載保護功能，當更換的電阻過小，電源輸出電流過大時，保護電路會自動啟動，切斷輸出，導致實驗無法繼續進行。

我們知道，水由液態變為氣態時，體積會增大500倍以上。利用這一原理，在實際操作中，可利用膠頭滴管通過密閉盒的氣門口向每個密閉盒內滴入約1mL的水，實驗前搖動演示器，使密閉盒內的水均勻地淋在電阻上，當電阻通電發熱時，水就由液態變為氣態，密閉盒內的氣體體積急劇增加，使U形壓強計兩側液面的高度差迅速增加。利用上述方法，實驗只用15秒，就能使圖3中與R3所在密閉盒連接的U形壓強計兩側液面的高度差達到1cm、與R2所在密閉盒連接的U形壓強計兩側液面的高度差達到2cm，實驗效果非常理想。

在一次課堂教學中，當筆者利用上述方法順利地完成了焦耳定律的演示，正準備進行下一個教學環節時，某同學舉手發言了：“老師，我有方法只實驗一次就能同時得出Q與I、R的關系。” 作為一名教師，我盡管對他的發言持懷疑態度，但為了鼓勵學生的創新精神，還是用贊揚的語氣請他到黑板上畫出他的原理圖。他的原理圖如圖4。

等他畫到一半時，我已知道了他的思路，態度也由懷疑變成了贊許。這不就是培養學生創新能力的最好機會和現場案例嗎。于是等他剛一畫完，我就帶頭為他鼓起了掌，表揚了他仔細觀察、積極思考、勇于創新的學習態度，并借給他兩套焦耳定律演示器讓他課后改裝。改裝后的焦耳定律演示器如圖5。運用改裝后的焦耳定律演示器演示焦耳定律，效果可以說是更上一層樓。

（責任編輯易志毅）