蜡烛在初中物理演示实验中的妙用案例探析

文/佛山市南海区桂城街道文翰中学

教学中要改变传统的实验设计理念,通过全新的实验教学,提高学生的观察能力、探究能力和创新意识，对于有些物理知识,教师应将课堂演示实验与生活紧密联系,使其变得丰富有趣,又可以让学生在家自己动手做实验,让物理能够真正地融入学生的日常生活。本文从生活中常见的小物品——蜡烛为例，探讨如何利用蜡烛巧妙的设计实验,提高学生的学习兴趣。

1.探究水比热容大的特点——用蜡烛烧不破气球

比热容是初中阶段一个极为抽象的概念，对于初中学生的认知水平来说较难理解。课本用质量相同的水和油做实验，先用天平称出质量相同的水和油，再用规格相同的电加热器加热，此实验器材多、操作难、步骤烦，实验现象不够明显，可视性不高。如果把实验改为只用蜡烛和气球就变得操作简单和方便，实验现象非常明显，可视性又高。

将两个气球吹成一样大小，左边的气球中用注射器灌入少量水，右边的气球中充入空气。取一支起的横杆，用细绳把他们挂起来。点燃蜡烛，放到气球的底部。令人惊奇的现象出现了：右边的气球“啪”的一声立即爆破，而左边的气球即使加热很长时间，也会安然无恙。事实是这样的，当蜡烛对左边的气球加热时，火焰通过加热点附近的气球皮把热量传递给其中的水，由于水的比热容较大，吸收一定的热量时，温度的升高较小，因此气球胶皮不易达到溶化破裂的程度。而右边的气球内空气的质量比较小，依靠对流从加热点附近带走的热量较小，加热点附近的气球胶皮受火焰直接加热，温度上升很快，因此在气球内气体压强作用下，很快达到气球破裂的程度。

该实验采用对比法，用两个气球作为比较，可用于“比热”部分的教学，用精彩的、出人意料的实验现象引入课题，不但激发学生的求知欲，更重要的让学生学会采用“比较”的方法进行对物理知识的探究和分析。

2.探究声音传递能量——扑灭的蜡烛

器材：蜡烛若干、2只相同的铁锅(圆底)、铁架台2只、光具座(带4～5个支座)、火柴、田径比赛用得着发令枪。

制作及实验方法：

(1)取两只铁锅和两只铁架台，分别把铁锅装在铁架上。使两锅在同一高度。

(2)在两只锅之间放一光具座，在光具座上放4至5个支座，调节各支座之间的距离，并保证第一个支座在焦点上。

(3)在各支座上分别放一根蜡烛并调节其烛焰的高度，使烛焰的中心与焦点在同一高度，如图1所示。

图1

(4)点燃蜡烛，把发令枪放在一锅的焦点上，让枪口对准锅底。

(5)“啪”，随着枪响第一根蜡烛熄灭了。

实验原理：我们知道平行光通过凹面镜会聚成一点，根据光路可逆，从这点发出的光经凹面镜反射后将平行射出。而声音的传播规律与光类似。物体的振动产生声音，声音在传递过程中是以声波的形式进行的。让发令枪在其中一个铁锅的中间发声，声音经锅面反射后平行射出，蜡烛的火焰就被空气的振动而扑灭。

3.探究物体密度与温度的关系——水中燃烧的蜡烛

在学习物体密度与温度的关系时，学生很难接受物体密度随温度的改变而改变，例如一个勺子在常温下是勺子，在高温下还是这种材料，密度怎么会变呢？如何让学生更容易理解并接受这一知识，根据心理学研究，只有当学生对于学习充满积极主动的情绪时，其各种智力因素才能实现更充分的发挥。所以，笔者设计了以下实验：

实验名：水中燃烧的蜡烛

器材：一根蜡烛；一个杯子；一瓶凉水；一个铁夹子。

(1)将蜡烛固定在杯子中并将蜡烛点燃；(2)在杯子中注入适量的水，随着燃烧，蜡烛熔化后有部分流到水面上并漂浮着；(3)过一会儿发现，尽管水面上的蜡烛已经渐渐燃尽，蜡烛周围由于水的冷却作用一直没有融化，构成了一层很薄的外壁，将水和火焰隔离开来，这样火焰没有遇到水就不会熄灭，而是继续燃烧。本实验探究了物体密度和温度有关，蜡烛周围靠近水的部分不会融化，而中间的蜡烛不断向下燃烧，熔化的液体浮在水面上，蜡烛周围由于水的冷却作用一直没有融化，构成了一层很薄的外壁，将水和火焰隔离开来，这样火焰没有遇到水就不会熄灭，而是继续燃烧。

此实验创新之处在于简单易操作，颠覆了常理，使物理产生神秘感，激发学生好奇心，提高了学生学习物理的兴趣，蜡烛的妙用往往有意想不到的效果。

4.探究小孔成像的规律——蜡烛的像

把一支削得尖且细的铅笔，在一张硬纸片的中心部分扎一个小孔圆圈。小孔的直径约三毫米，设法把它直立在桌子上，然后拉上窗帘，使室内的光线变暗。点上一支蜡烛，放在靠近小孔的地方。拿一张白纸，把它放在小孔的另一面。这样，你就会在白纸上看到一个倒立的烛焰。我们称它是蜡烛的像。前后移动白纸，瞧瞧烛焰的像有什么变化。当白纸离蜡烛比较近的时候，像小而明亮；当白纸慢慢远离蜡烛的时候，像慢慢变大，亮度变暗。

改变小孔的大小，我们再来观察蜡烛的像有哪些变化。你可以在硬纸片上，扎几个大小不等、形状不同的孔，孔与孔之间相距几厘米。这时候，在白纸上，就出现了好几个和小孔相对应的倒像。它们的大小都一样，但是清晰程度不同，孔越大，像越不清楚。孔只要够小，它的形状无论是方的、圆的、扁圆的，对像的清晰程度和像的形状都没有影响。

说明：鼓励学生利用自己身边的器具进行实验，让他们多尝试、多思考，打破书本的局限，像科学家一样思考研究。这样的课堂探究更为开放、灵活，让学生真正成为一个探究者，成为课堂的主体。本小实验可辅以“光现象”部分的物理实验教学,能够有效地有把抽象的物理概念形象化，让学生了解物理知识和日常生活之间的关联性和实用性，以此培养和提高学生的实验能力和素养。

蜡烛的这些实验看似简单，却给物理教学增添了许多生机与活力。只要我们能留心观察并加以应用，就能培养初中学生对物理学的感性认识，激发学生学习物理的兴趣，活跃课堂气氛，激发学生课后小制作、小发明。通过观察、测量、分析、综合、归纳和演绎等，增强学生动手和动脑能力，提高他们的创新能力、培养他们创新意识。