教学方法:运用科学探究的方法研究问题.掌握串.并联电路电流规律的同时.体验探究学习的方法. 课时建议:2课时 教学过程设计: 第四节 探究串.并联电路中电流的规律 【查看更多】

 

题目列表(包括答案和解析)

焦耳

  焦耳(James Prescort Joule,1818~1889)英国杰出的物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德。父亲是个富有的啤酒厂厂主。焦耳从小就跟父亲参加酿酒劳动,学习酿酒技术,没上过正规学校。16岁时和兄弟一起在著名化学家道尔顿门下学习,然而由于老师有病,学习时间并不长,但是道尔顿对他的影响极大,使他对科学研究产生了强烈的兴趣。1838年他拿出一间住房开始了自己的实验研究。他经常利用酿酒后的业余时间,亲手设计制作实验仪器,进行实验。焦耳一生都在从事实验研究工作,在电磁学、热学、气体分子动理论等方面均作出了卓越的贡献。他是靠自学成为物理学家的。

  焦耳是从磁效应和电动机效率的测定开始实验研究的。他曾以为电磁铁将会成为机械功的无穷无尽的源泉,很快他发现蒸汽机的效率要比刚发明不久的电动机效率高得多。正是这些实验探索导致了他对热功转换的定量研究。

  从1840年起,焦耳开始研究电流的热效应,写成了《论伏打电所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》等论文,指出:导体中一定时间内所生成的热量与导体的电流的二次方和电阻之积成正比。此后不久的1842年,俄国著名物理学家楞次也独立地发现了同样的规律,所以被称为焦耳-楞次定律。这一发现为揭示电能、化学能、热能的等价性打下了基础,敲开了通向能量守恒定律的大门。焦耳也注意探讨各种生热的自然“力”之间存在的定量关系。他做了许多实验。例如,他把带铁芯的线圈放入封闭的水容器中,将线圈与灵敏电流计相连,线圈可在强电磁铁的磁场间旋转。电磁铁由蓄电池供电。实验时电磁铁交替通断电流各15分钟,线圈转速达每分钟600次。这样,就可将摩擦生热与电流生热两种情况进行比较,焦耳由此证明热量与电流二次方成正比,他还用手摇、砝码下落等共13种方法进行实验,最后得出:“使1磅水升高1°F的热量,等于且可能转化为把838磅重物举高1英尺的机械力(功)”(合460千克重米每千卡)。总结这些结果,他写出《论磁电的热效应及热的机械值》论文,并在1843年8月21日英国科学协会数理组会议上宣读。他强调了自然界的能是等量转换、不会消灭的,哪里消耗了机械能或电磁能,总在某些地方能得到相当的热。这对于热的动力说是极好的证明与支持。因此引起轰动和热烈的争议。

  为了进一步说服那些受热质说影响的科学家,他表示:“我打算利用更有效和更精确的装置重做这些实验。”以后他改变测量方法,例如,将压缩一定量空气所需的功与压缩产生的热量作比较确定热功当量;利用水通过细管运动放出的热量来确定热功当量;其中特别著名的也是今天仍可认为是最准确的桨叶轮实验。通过下降重物带动量热器中的叶片旋转,叶片与水的摩擦所生的热量由水的温升可准确测出。他还用其他液体(如鲸油、水银)代替水。不同的方法和材料得出的热功当量都是423.9千克重·米每千卡或趋近于423.85千克重·米每千卡。

  在1840~1879年焦耳用了近40年的时间,不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方法做了400多次实验,得出结论:热功当量是一个普适常量,与做功方式无关。他自己1878年与1849年的测验结果相同。后来公认值是427千克重·米每千卡。这说明了焦耳不愧为真正的实验大师。他的这一实验常数,为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。

  1847年,当29岁的焦耳在牛津召开的英国科学协会会议上再次报告他的成果时,本来想听完后起来反驳的开尔文勋爵竟然也被焦耳完全说服了,后来两人合作得很好,共同进行了多孔塞实验(1852),发现气体经多孔塞膨胀后温度下降,称为焦耳-汤姆孙效应,这个效应在低温技术和气体液化方面有广泛的应用。焦耳的这些实验结果,在1850年总结在他出版的《论热功当量》的重要著作中。他的实验,经多人从不同角度不同方法重复得出的结论是相同的。1850年焦耳被选为英国皇家学会会员。此后他仍不断改进自己的实验。恩格斯把“由热的机械当量的发现(迈尔、焦耳和柯尔丁)所导致的能量转化的证明”列为19世纪下半叶自然科学三大发现的第一项。

选自:《物理教师手册》

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物理课上,孟老师做了一个有趣的演示实验:在一个烧杯中装半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的冷水,用滴管分别在两烧杯中各滴入一滴红墨水,过一会儿,杯中热水都变红了,稍后冷水也都变红了.
(1)水变红了是______现象;热水比冷水红得更快,说明______.
(2)在对实验的分析与评估时,同组的小红和小明对实验的现象观察没有不同意见,但小红和小明都注意到孟老师的演示实验控制了一滴相同的红墨水,滴入等质量但是温度不同的水中.小红认为,实验中红墨水是“主动”分散到半杯水中的;而小明则认为红墨水是被稀释,是“被动”的;为了探究红墨滴入水中后的物理过程的特点,他们想到了“控制变量”的研究方法,设计了以下备选实验方案:
a、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入半杯热水和半杯冷水,然后观察物理过程进行的快慢
b、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入两个半杯的热水中,然后观察物理过程进行的快慢
c、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入两个半杯的冷水中,然后观察物理过程进行的快慢
以上设计备选实验方案的过程属于科学探究7个要素中的______“要素”. (提出问题、假设与猜想、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作)
(3)为了搞清实验的设计原理,最终确定研究方案,他们请教了老师,老师说,在实验中,红墨水的用量微乎其微,对实验没有“实质性”的影响,它只是起到“标示物”的作用,目的是使原本不易观察到的水分子的微观运动的特点显示出来,便于观察研究.下列4个操作选项中与此研究方法类似的是______(选填前面的字母).
A.研究杠杆平衡条件时,反复做实验,通过分析得出结论
B.将正在发声的音叉接触平静水面,会在水面上激起层层水波,通过观察水波来确定音叉振动
C、测量滑动摩擦力大小时,通过弹簧测力计的示数得知摩擦力的大小
D、研究磁场时,引入了磁感线来描述磁场.

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物理课上,孟老师做了一个有趣的演示实验:在一个烧杯中装半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的冷水,用滴管分别在两烧杯中各滴入一滴红墨水,过一会儿,杯中热水都变红了,稍后冷水也都变红了.
(1)水变红了是________现象;热水比冷水红得更快,说明________.
(2)在对实验的分析与评估时,同组的小红和小明对实验的现象观察没有不同意见,但小红和小明都注意到孟老师的演示实验控制了一滴相同的红墨水,滴入等质量但是温度不同的水中.小红认为,实验中红墨水是“主动”分散到半杯水中的;而小明则认为红墨水是被稀释,是“被动”的;为了探究红墨滴入水中后的物理过程的特点,他们想到了“控制变量”的研究方法,设计了以下备选实验方案:
a、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入半杯热水和半杯冷水,然后观察物理过程进行的快慢
b、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入两个半杯的热水中,然后观察物理过程进行的快慢
c、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入两个半杯的冷水中,然后观察物理过程进行的快慢
以上设计备选实验方案的过程属于科学探究7个要素中的________“要素”.  (提出问题、假设与猜想、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作)
(3)为了搞清实验的设计原理,最终确定研究方案,他们请教了老师,老师说,在实验中,红墨水的用量微乎其微,对实验没有“实质性”的影响,它只是起到“标示物”的作用,目的是使原本不易观察到的水分子的微观运动的特点显示出来,便于观察研究.下列4个操作选项中与此研究方法类似的是________(选填前面的字母).
A.研究杠杆平衡条件时,反复做实验,通过分析得出结论
B.将正在发声的音叉接触平静水面,会在水面上激起层层水波,通过观察水波来确定音叉振动
C、测量滑动摩擦力大小时,通过弹簧测力计的示数得知摩擦力的大小
D、研究磁场时,引入了磁感线来描述磁场.

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(2011?白下区二模)物理课上,孟老师做了一个有趣的演示实验:在一个烧杯中装半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的冷水,用滴管分别在两烧杯中各滴入一滴红墨水,过一会儿,杯中热水都变红了,稍后冷水也都变红了.
(1)水变红了是
扩散
扩散
现象;热水比冷水红得更快,说明
温度越高,分子热运动越剧烈
温度越高,分子热运动越剧烈
.
(2)在对实验的分析与评估时,同组的小红和小明对实验的现象观察没有不同意见,但小红和小明都注意到孟老师的演示实验控制了一滴相同的红墨水,滴入等质量但是温度不同的水中.小红认为,实验中红墨水是“主动”分散到半杯水中的;而小明则认为红墨水是被稀释,是“被动”的;为了探究红墨滴入水中后的物理过程的特点,他们想到了“控制变量”的研究方法,设计了以下备选实验方案:
a、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入半杯热水和半杯冷水,然后观察物理过程进行的快慢
b、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入两个半杯的热水中,然后观察物理过程进行的快慢
c、将一滴热的红墨水和一滴冷的红墨水,分别滴入两个半杯的冷水中,然后观察物理过程进行的快慢
以上设计备选实验方案的过程属于科学探究7个要素中的
制定计划与设计实验
制定计划与设计实验
“要素”.  (提出问题、假设与猜想、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作)
(3)为了搞清实验的设计原理,最终确定研究方案,他们请教了老师,老师说,在实验中,红墨水的用量微乎其微,对实验没有“实质性”的影响,它只是起到“标示物”的作用,目的是使原本不易观察到的水分子的微观运动的特点显示出来,便于观察研究.下列4个操作选项中与此研究方法类似的是
B
B
(选填前面的字母).
A.研究杠杆平衡条件时,反复做实验,通过分析得出结论
B.将正在发声的音叉接触平静水面,会在水面上激起层层水波,通过观察水波来确定音叉振动
C、测量滑动摩擦力大小时,通过弹簧测力计的示数得知摩擦力的大小
D、研究磁场时,引入了磁感线来描述磁场.

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阅读《走进分子世界》的教学案例,回答有关问题。

导入:多少年来,人们一直关注物质结构问题。从外表看,各种形态的物质似乎都是连续的,人们凭肉眼无法看到它的内部结构。这给人们探索物质结构带来困难。科学家采用一种非常有效的方法,就是根据观察到的现象提出一种结构模型的猜想,在收集证据来证实自己的猜想。随着观察技术的发展,人们收集到更多的证据,一些被许多证据支持的结构模型得到人们的承认。让我们借用这种科学方法共同建构一种物质结构的模型。

一、提出一种模型

活动:

1.用碳素笔在纸上画一笔,在用放大镜或低倍显微镜观察,你会看到……

2.将高锰酸钾颗粒放入水中,你看到的现象是……

3.将装有半管水和半管酒精的长玻璃管反复翻转,你看到的现象是……

请你选择如下一种模型,尝试解释活动中看到的现象。

模型① 物质由微小颗粒组成,微粒彼此紧靠在一起

模型② 物质由微小颗粒组成,微粒之间有间隙

模型③ 固体物质是由微粒组成的液体是连成一片的,固体颗粒可以挤进液体中

交流:

固体物质可以看成是不连续的微粒组成,液体物质能看成是由微粒组成吗?证据是什么?气体物质也能看成是由微粒构成吗?证据有哪些?

小结1:科学家发现,物质是可分的。科学家还发现,当物质分到一定程度后,化学性质会发生变化,例如水……。科学家把能够保持物质化学性质的最小微粒称为分子。

根据上面讨论的结果,我们可以把分子模型概括为如下内容:分子是组成物质的一种微粒,这种微粒之间有间隙。

二、改进模型

你认为小结1中提出的模型内容,能够解释日常生活中我们见到的许多现象吗?有哪些现象还不能解释?

例如:墙内开花墙外香。用上述分子模型的内容不能解释这一现象。请你猜想一下,对分子模型的内容还需要做什么补充?

分子是否运动?

交流:有哪些证据支持你的猜想?

演示:两种液体的扩散现象,两种气体的扩散现象。

小结2:大量实验事实证明:分子处在永不停息的运动之中。

三、对模型的进一步完善

交流:既然分子间有空隙,而且分子又是运动的,那么为什么我们看到的许多物体不是散沙一盘?

猜想:分子间还存在吸引力的作用。

演示:铅圆柱的实验

小结3:大量的事实和研究证明,分子间不仅存在吸引力,而且还存在斥力。

…… 

结束语: ………

(1)结合上述案例,请你拟定本节课的教学目标。

(2)请举两个生活中的例子,说明分子间存在斥力。

(3)结合案例内容和教学目标,请你补充教师的结束语。

(4)简要评析该案例的特点。

3分)

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