Question

為了探究“電流通過導體產生熱量與哪些因素有關”，實驗室準備了兩個裝有煤油的燒瓶、兩個帶有溫度計的橡皮塞，兩根不同阻值的電阻絲，以及滑動變阻器、開關、導線、電源等，某實驗小組根據提供的實驗器材，設計了如圖所示的實驗方案．
（1）該方案探究的問題是電流通過導體產生熱量與______的關系，在不改變器材和電路連接的情況下，該實驗方案還可以探究的問題分別是電流通過導體產生熱量與______、______的關系．
（2）在這個實驗中，電流通過導體產生熱量的多少，是通過煤油______的大小體現出來，這種方法在研究許多物理問題時都用到，下列幾個研究實例中也是采用相同研究方法的是______?
①探究電流與電壓、電阻的關系；②用液體壓強計兩邊液面高度差反映液體壓強的大小；③用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布；④研究光的傳播時，引入“光線”．

Answer 1

【答案】分析：（1）電流產生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間長短有關．探究電流產生熱量跟電流大小的關系時，控制電阻和通電時間不變；探究電流產生的熱量跟電阻大小的關系時，控制電流大小和通電時間不變；探究電流產生的熱量跟通電時間的關系，控制電阻大小不變．
（2）電流產生熱量的多少不能直接觀察，可以通過煤油受熱膨脹，體積變化的多少來反映，體積膨脹越多，電流產生的熱量越多．這種方法是轉換法，初中物理中有很多實驗應用轉換法，例如用電磁鐵吸引大頭針的多少來反映電磁鐵磁性強弱，用物體形變大小來反映壓力作用效果等等．
解答：解：（1）①如圖，甲乙容器中分別接入不同阻值，并且串聯在電路中，通過兩個電阻的電流相等，通電時間相等，兩個容器中電阻不同，觀察煤油體積變化，探究電流產生的熱量跟電阻大小的關系．
②對于甲（或乙）容器中的電阻，移動滑片改變連入電路的電阻，改變電路中的電流，比較在相同時間內，相同的電阻，不同電流下，觀察煤油體積變化的多少，所以在不改變電路時，可以探究電流產生的熱量跟電流大小的關系．
③對于甲（或乙）容器中的電阻，保持滑片的位置不變時，電路中的電流不變，改變通電時間，觀察煤油體積變化的多少，所以在不改變電路時，可以探究電流產生的熱量跟通電時間的關系．
（2）電流通過導體產生熱量的多少，不能直接觀察，而是通過煤油體積變化的大小體現出來，這種方法是控制變量法．
①探究電流與電壓、電阻的關系，采用控制變量法．
②用液體壓強計兩邊液面高度差反映液體壓強的大小，采用了轉換法．
③用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布，采用了轉換法．
④研究光的傳播時，引入“光線”，采用了模型法．
故答案為：（1）電阻；電流；通電時間；（2）體積變化；②③．
點評：（1）初中多采用控制變量法、轉換法、模型法、類比法、等效替代法等來探究物理問題．
（2）掌握電流產生熱量多少跟電流大小、電阻大小、通電時間的關系，采用控制變量法和轉換法探究電流產生熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間的關系．