蠟燭在初中物理演示實驗中的妙用案例探析

黃東梅

教學中要改變傳統的實驗設計理念，通過全新的實驗教學，提高學生的觀察能力、探究能力和創新意識，對于有些物理知識，教師應將課堂演示實驗與生活緊密聯系，使其變得豐富有趣，又可以讓學生在家自己動手做實驗，讓物理能夠真正地融入學生的日常生活。本文從生活中常見的小物品——蠟燭為例，探討如何利用蠟燭巧妙的設計實驗，提高學生的學習興趣。

1.探究水比熱容大的特點——用蠟燭燒不破氣球

比熱容是初中階段一個極為抽象的概念，對于初中學生的認知水平來說較難理解。課本用質量相同的水和油做實驗，先用天平稱出質量相同的水和油，再用規格相同的電加熱器加熱，此實驗器材多、操作難、步驟煩，實驗現象不夠明顯，可視性不高。如果把實驗改為只用蠟燭和氣球就變得操作簡單和方便，實驗現象非常明顯，可視性又高。

將兩個氣球吹成一樣大小，左邊的氣球中用注射器灌入少量水，右邊的氣球中充入空氣。取一支起的橫桿，用細繩把他們掛起來。點燃蠟燭，放到氣球的底部。令人驚奇的現象出現了：右邊的氣球“啪”的一聲立即爆破，而左邊的氣球即使加熱很長時間，也會安然無恙。事實是這樣的，當蠟燭對左邊的氣球加熱時，火焰通過加熱點附近的氣球皮把熱量傳遞給其中的水，由于水的比熱容較大，吸收一定的熱量時，溫度的升高較小，因此氣球膠皮不易達到溶化破裂的程度。而右邊的氣球內空氣的質量比較小，依靠對流從加熱點附近帶走的熱量較小，加熱點附近的氣球膠皮受火焰直接加熱，溫度上升很快，因此在氣球內氣體壓強作用下，很快達到氣球破裂的程度。

該實驗采用對比法，用兩個氣球作為比較，可用于“比熱”部分的教學，用精彩的、出人意料的實驗現象引入課題，不但激發學生的求知欲，更重要的讓學生學會采用“比較”的方法進行對物理知識的探究和分析。

2.探究聲音傳遞能量——撲滅的蠟燭

器材：蠟燭若干、2只相同的鐵鍋（圓底）、鐵架臺2只、光具座（帶4～5個支座）、火柴、田徑比賽用得著發令槍。

制作及實驗方法：

（1）取兩只鐵鍋和兩只鐵架臺，分別把鐵鍋裝在鐵架上。使兩鍋在同一高度。

（2）在兩只鍋之間放一光具座，在光具座上放4至5個支座，調節各支座之間的距離，并保證第一個支座在焦點上。

（3）在各支座上分別放一根蠟燭并調節其燭焰的高度，使燭焰的中心與焦點在同一高度，如圖1所示。

圖1

（4）點燃蠟燭，把發令槍放在一鍋的焦點上，讓槍口對準鍋底。

（5）“啪”，隨著槍響第一根蠟燭熄滅了。

實驗原理：我們知道平行光通過凹面鏡會聚成一點，根據光路可逆，從這點發出的光經凹面鏡反射后將平行射出。而聲音的傳播規律與光類似。物體的振動產生聲音，聲音在傳遞過程中是以聲波的形式進行的。讓發令槍在其中一個鐵鍋的中間發聲，聲音經鍋面反射后平行射出，蠟燭的火焰就被空氣的振動而撲滅。

3.探究物體密度與溫度的關系——水中燃燒的蠟燭

在學習物體密度與溫度的關系時，學生很難接受物體密度隨溫度的改變而改變，例如一個勺子在常溫下是勺子，在高溫下還是這種材料，密度怎么會變呢？如何讓學生更容易理解并接受這一知識，根據心理學研究，只有當學生對于學習充滿積極主動的情緒時，其各種智力因素才能實現更充分的發揮。所以，筆者設計了以下實驗：

實驗名：水中燃燒的蠟燭

器材：一根蠟燭；一個杯子；一瓶涼水；一個鐵夾子。

（1）將蠟燭固定在杯子中并將蠟燭點燃；（2）在杯子中注入適量的水，隨著燃燒，蠟燭熔化后有部分流到水面上并漂浮著；（3）過一會兒發現，盡管水面上的蠟燭已經漸漸燃盡，蠟燭周圍由于水的冷卻作用一直沒有融化，構成了一層很薄的外壁，將水和火焰隔離開來，這樣火焰沒有遇到水就不會熄滅，而是繼續燃燒。本實驗探究了物體密度和溫度有關，蠟燭周圍靠近水的部分不會融化，而中間的蠟燭不斷向下燃燒，熔化的液體浮在水面上，蠟燭周圍由于水的冷卻作用一直沒有融化，構成了一層很薄的外壁，將水和火焰隔離開來，這樣火焰沒有遇到水就不會熄滅，而是繼續燃燒。

此實驗創新之處在于簡單易操作，顛覆了常理，使物理產生神秘感，激發學生好奇心，提高了學生學習物理的興趣，蠟燭的妙用往往有意想不到的效果。

4.探究小孔成像的規律——蠟燭的像

把一支削得尖且細的鉛筆，在一張硬紙片的中心部分扎一個小孔圓圈。小孔的直徑約三毫米，設法把它直立在桌子上，然后拉上窗簾，使室內的光線變暗。點上一支蠟燭，放在靠近小孔的地方。拿一張白紙，把它放在小孔的另一面。這樣，你就會在白紙上看到一個倒立的燭焰。我們稱它是蠟燭的像。前后移動白紙，瞧瞧燭焰的像有什么變化。當白紙離蠟燭比較近的時候，像小而明亮；當白紙慢慢遠離蠟燭的時候，像慢慢變大，亮度變暗。

改變小孔的大小，我們再來觀察蠟燭的像有哪些變化。你可以在硬紙片上，扎幾個大小不等、形狀不同的孔，孔與孔之間相距幾厘米。這時候，在白紙上，就出現了好幾個和小孔相對應的倒像。它們的大小都一樣，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要夠小，它的形狀無論是方的、圓的、扁圓的，對像的清晰程度和像的形狀都沒有影響。

說明：鼓勵學生利用自己身邊的器具進行實驗，讓他們多嘗試、多思考，打破書本的局限，像科學家一樣思考研究。這樣的課堂探究更為開放、靈活，讓學生真正成為一個探究者，成為課堂的主體。本小實驗可輔以“光現象”部分的物理實驗教學，能夠有效地有把抽象的物理概念形象化，讓學生了解物理知識和日常生活之間的關聯性和實用性，以此培養和提高學生的實驗能力和素養。

蠟燭的這些實驗看似簡單，卻給物理教學增添了許多生機與活力。只要我們能留心觀察并加以應用，就能培養初中學生對物理學的感性認識，激發學生學習物理的興趣，活躍課堂氣氛，激發學生課后小制作、小發明。通過觀察、測量、分析、綜合、歸納和演繹等，增強學生動手和動腦能力，提高他們的創新能力、培養他們創新意識。

責任編輯 徐國堅