题目内容

为了探究“电流通过导体产生热量与哪些因素有关”，实验室准备了两个装有煤油的烧瓶、两个带有温度计的橡皮塞，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等，某实验小组根据提供的实验器材，设计了如图所示的实验方案．
（1）该方案探究的问题是电流通过导体产生热量与的关系，在不改变器材和电路连接的情况下，该实验方案还可以探究的问题分别是电流通过导体产生热量与、的关系．
（2）在这个实验中，电流通过导体产生热量的多少，是通过煤油的大小体现出来，这种方法在研究许多物理问题时都用到，下列几个研究实例中也是采用相同研究方法的是?
①探究电流与电压、电阻的关系；②用液体压强计两边液面高度差反映液体压强的大小；③用铁屑显示磁体周围磁场分布；④研究光的传播时，引入“光线”．

解：（1）①如图，甲乙容器中分别接入不同阻值，并且串联在电路中，通过两个电阻的电流相等，通电时间相等，两个容器中电阻不同，观察煤油体积变化，探究电流产生的热量跟电阻大小的关系．
②对于甲（或乙）容器中的电阻，移动滑片改变连入电路的电阻，改变电路中的电流，比较在相同时间内，相同的电阻，不同电流下，观察煤油体积变化的多少，所以在不改变电路时，可以探究电流产生的热量跟电流大小的关系．
③对于甲（或乙）容器中的电阻，保持滑片的位置不变时，电路中的电流不变，改变通电时间，观察煤油体积变化的多少，所以在不改变电路时，可以探究电流产生的热量跟通电时间的关系．
（2）电流通过导体产生热量的多少，不能直接观察，而是通过煤油体积变化的大小体现出来，这种方法是控制变量法．
①探究电流与电压、电阻的关系，采用控制变量法．
②用液体压强计两边液面高度差反映液体压强的大小，采用了转换法．
③用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用了转换法．
④研究光的传播时，引入“光线”，采用了模型法．
故答案为：（1）电阻；电流；通电时间；（2）体积变化；②③．
分析：（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间长短有关．探究电流产生热量跟电流大小的关系时，控制电阻和通电时间不变；探究电流产生的热量跟电阻大小的关系时，控制电流大小和通电时间不变；探究电流产生的热量跟通电时间的关系，控制电阻大小不变．
（2）电流产生热量的多少不能直接观察，可以通过煤油受热膨胀，体积变化的多少来反映，体积膨胀越多，电流产生的热量越多．这种方法是转换法，初中物理中有很多实验应用转换法，例如用电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性强弱，用物体形变大小来反映压力作用效果等等．
点评：（1）初中多采用控制变量法、转换法、模型法、类比法、等效替代法等来探究物理问题．
（2）掌握电流产生热量多少跟电流大小、电阻大小、通电时间的关系，采用控制变量法和转换法探究电流产生热量跟电流大小、电阻大小、通电时间的关系．