孙守辉

【摘要】在新课标理念下，应该如何通过实施新教法来使课堂教学提质增效已经成为教学重点，把知识向素养方面进一步转变，注重知识学习的同时，更重要的是学习的方法和发展学生的科学素养.平时的教学中，要优化教学设计，精心设计教学内容，深挖学生的思维.

【关键词】初中物理；焦耳定律；实验教学

在新课标理念下，应该如何通过实施新教法来使课堂教学提质增效已经成为当今教学的重点，把知识向素养方面进一步转变，注重知识学习的同时，更重要的是学习的方法和发展学生的科学素养.本文以“焦耳定律实验”为例，赋能和探讨此实验课堂教学，此实验是来源于人教版教材的演示实验，重点是教师演示、学生观察得出实验结论的过程.“探究电热影响因素实验”中，涉及的内容比较多，综合性强，能够考查学生经历观察、分析、判断推理等科学探究过程，可读性、自主性强，因此在此实验中，首先要培养学生阅读课本的能力，对实验采用科学的探究方法进行探究，在“问题、证据、解释、交流”等要素中，培养学生科学探究的核心素养.在教学中可以从科学探究的不同要素进行深度解读，以此理解如何进行实验.

例题  请认真观察图甲和图乙，这是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验，在这个实验中，设计了如下甲和乙两种方案，请根据图甲和图乙回答以下提出的不同问题.

（1）实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，可以通过观察U形管中的变化来比较，U形管变化是因为容器中空气的温度发生了变化.这里采用的物理研究方法是.

（2）实验中，两个完全相同的透明容器中要（选填“密闭”或“开口”）；内部装有初温和相等的空气，此透明密闭容器和U形管（填“是”或“不是”）连通器.盒内封闭一定量的空气的优点是.

（3）甲装置采用串联电路可以控制相同和相同，通过甲装置可以看出，它是在探究电流产生的热量与的关系，通电一段时间后，（填“左”或“右”）侧容器中电流产生的热量较多.由此可知：在电流和通电时间相同时，越大，产生的热量越多，且左、右两根电阻丝产生的热量之比是   .

（4）在乙装置中，发现与甲装置不同之处是，外部并联一个电阻，电阻R3的作用主要是.

（5）采用乙装置可以用来探究电流产生的热量与的关系；在乙装置的实验中，通电一段时间，可以发现两个U形管液面高度差比较大的是容器（选填“左”或“右”），也就说明此容器产生热量多.

（6）通过乙装置的实验可知：在电阻和通电时间相同时，越大，产生的热量越多，由此可知乙装置中左、右两根电阻丝产生的热量之比是.两种装置实验中，发现在通电一段时间后，左侧的U形管液面高度几乎没有变化，则出现该现象的原因可能是.

（7）乙装置中，若通电一段时间后，左侧液面明显上升，右侧液面无变化则可能是（选填“R2”或“R3”）断路.若将R3和R2并联后接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与的关系.

（8）若乙图中盒外连接的电阻R3阻值由5Ω更换为10Ω，（选填“仍能”或“不能”）完成该实验探究.

（9）此实验的依据是电流的效应，当家庭电路中的导线连接处接触不良时，该处电阻会增大，容易引发火灾，则图  （选填“甲”或“乙”）的实验结论可以用来解释这种现象.

答案  （1）液面高度差；液面高度差；转换法.（2）密闭；质量；不是；空气受热容易膨胀，便于实验观察.（3）电流；通电时间；电阻；右；电阻；1∶2.（4）使通过R1和R2的电流不同.（5）电流；左.（6）电流；4∶1；空气盒气密性不好.（7）R3；电阻.（8）仍能.（9）热；甲.

解析  縱观此题各问层层递进，从不同的方向进行了不同角度的考查，不仅从科学探究的各个环节进行了考查，同时也对实验的评价、改进和应用能等方面进行了考查.

（1）电热的多少需要根据转换法来反映，当容器中空气的温度发生了变化时，气体受热膨胀导致U形管中液面发生变化，这是物理实验常用的方法，U型管中液面高度差越大，说明电阻丝产生的热量越大.

（2）实验中，为了让实验效果明显，透明的容器要密闭，密封性好，内部装有质量相等的空气，选用空气的好处是空气受热容易膨胀，便于实验观察.装置图中的两个U形管上端不都是开口的，有一端在密闭容器中，所以不符合连通器定义，故它不是连通器.

（3）通过观察甲装置可以看出，甲装置中两电阻进行串联，这样做的目的是使通过两个电阻的电流和时间是相等的，电流和时间是这个实验的不变量，两个电阻是不同的，为变量，因此甲装置实验是用来探究电热与电阻的关系.此实验是通过U形管中液面的高度差反映电热大小，不难看出右侧高度差大，说明右侧容器内电热多，由此可知：在通电时间和电流相同时，电阻越大，产生的热量越大，根据焦耳定律可知，电阻产生的热量与电阻大小成正比，因此左、右两根电阻丝产生的热量之比是1∶2.

（4）在乙装置中，通过与电阻R2并联一个电阻R3，由于干路电流大于支路电流，也就是使通过R1和R2的电流不同.

（5）观察图乙装置不难发现，两容器中有大小相同的电阻，由于右侧并联一个电阻进行分流，使通过两个电阻电流不同，这就说明此实验装置可以探究电热与电流的关系；通电一段时间后，乙装置中左、右两个透明容器中，左侧U型管内液面的高度差大，因此在相同时间内左容器产生热量较多.

（6）对于结论的得出需要运用控制变量法的思维进行归纳，乙装置实验中，电阻、时间相同，电流不同，由此可知：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多，根据焦耳定律可知，电热与电流的二次方成正比，由（5）可知，左侧电阻的电流为右侧电阻电流的二倍，因此乙装置中左、右两根电阻丝产生的热量之比是4∶1.不管在哪种装置实验中，通电一段时间后，若出现U形管液面高度几乎没有变化，导致这种现象的原因可能是透明的密闭容器的气密性不好导致热量散失.

（7）若在乙装置中，若通电一段时间后，左侧液面明显上升，若R3断路，此容器将不会产生热量，所以右侧液面几乎无变化.若将R3和R2并联后接入右边密闭容器中，此时右侧容器内的电阻为2.5Ω，与左侧电阻不同，并且是串联，因此可以研究电流产生的热量与电阻的关系.

（8）若将乙图中容器外连接的电阻R3阻值由5Ω更换为10Ω，它仍能起到分流的作用，使通过R1和R2的电流不同，所以仍能完成电热与电流关系的实验探究.

（9）此实验是通过把电能转化为内能，导致容器内气体的温度发生变化，所以此实验的依据是电流的热效应，当家庭电路中的导线连接处接触不良时，该处电阻会增大，容易引发火灾，由于接触处和其他位置是串联，电流和时间是相同的，接触处电阻越大则产生热量越多，不难发现根据图甲的实验结论可以用来解释这种现象.

点评  对于这个“探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验”，通过对演示实验的拓展，运用发散思维的角度去变式成不同的问题，能促进学生的思维的能力的发展.在课堂教学中，要深入挖掘其特点，结合新课标理念去设计新的方法，促进学生各种能力的提高.

结语

在平时的课堂教学中，要深入落实新课标，实施新教法，要优化教学设计，精心设计教学内容，深挖学生的思维，在科学方法、数学表达、科学推理、科学论证、延伸和应用等方面不断地探索，加强对科学思维和科学探究能力的培养，这样才能融会贯通，高效快速地理解和熟悉物理内容及规律，最终打造高效的课堂.