初中物理教学中蜡烛系列实验开发策略及价值

2022-01-12徐建丽

名师在线 2021年35期

徐建丽

（福建省南平市浦城县忠信中学，福建南平 363400）

引言

物理在初中生智力开发、探索精神培养、品行意识塑造过程中起着关键作用，而物理实验是帮助学生打牢基础、加强记忆、验证规律、强化实践的有效途径。学生只有经历具体的实验操作，才能得出客观、正确的结论，从而达到强化实践实操、应用物理规律的教学目的。对此，初中物理教师要积极对物理实验进行开发创新，确保物理实验具有趣味性、探索性、针对性和实效性，以激发学生的实验兴趣，帮助学生理解物理实验中蕴含的基础知识、物理实验的操作流程要点及物理定律规律，进而达到突破物理教学重难点的效果。

一、利用蜡烛设计观察性实验，培养学生的观察能力

初中物理作为一门实验相对较多的理科学科，在培养学生实操能力、创新能力、思维能力、探究能力方面有着得天独厚的优势。初中物理教师要认识到这一点，改变自己的课堂角色定位，积极为学生创造观察、思考、探究的机会。蜡烛作为初中物理教学中一种常用的实验工具，有着广泛的用途和强大的创新潜力，可谓初中物理实验教学中的“万能钥匙”[1]。蜡烛的结构相对简单，获取也较为容易，以蜡烛为基础开发物理实验是可行且贴近生活实际的。

观察是思考的前提，思考是探究的基础。只有通过观察理清思路和线索，思考才有价值。因此，培养学生探究应用能力的第一步就是培养学生的观察能力。对此，初中物理教师可以围绕蜡烛设计一系列以“观察”为主题的探究性实验，以培养学生多角度、多层次观察事物的能力。

例如，在探究小孔成像的规律时，教师可以利用蜡烛设计物理实验，引导学生了解“像”的清晰度和明亮度与白纸距离的相关关系。具体实验步骤如下。

（1）教师先准备一支笔尖尖锐的铅笔、夹具、蜡烛、硬纸片、白纸，然后用铅笔在硬纸片的中心部位戳一个小孔，尽量将小孔的直径保持在3mm以内。

（2）用夹具将硬纸片竖直夹住，将教室的窗帘拉上，降低教室的亮度。

（3）将蜡烛点燃，放在离硬纸片相对较近的地方，然后在硬纸片的另一边放置一张白纸，观察白纸上的烛焰。蜡烛、硬纸片、白纸的位置分布可以参考图1。

图1 小孔成像

（4）教师设计一些启发性问题，让学生带着问题仔细观察。例如，教师可要求学生观察“像”的特征，思考像倒立的原因；前后移动白纸，要求学生记录下“像”的大小及清晰度的变化；改变硬纸片中心孔的大小，观察“像”的清晰度；改变中心孔的形状，再观察“像”的清晰度和形状的变化。学生通过自主操作改变实验条件，能够清晰地了解小孔成像的规律，认识到小孔成像的原理就是“光的直线传播”。最后，教师再对这一知识进行拓展延伸，引入生活中照相机、摄影机、皮影戏等设备的运作原理，就可以进一步增强“小孔成像”与现实生活的关联性，有效培养学生应用物理知识、观察和分析生活现象的能力。

又如，蜡烛的燃烧是初中物理教材中的重要知识点，这一实验能有效培养学生的观察能力。教师可以点燃一根蜡烛，引导学生观察烛焰的层次感，让学生带着以下问题进行有针对性的观察：（1）蜡烛的火焰有什么层次特点？烛焰分为几层？（2）各层的颜色与明亮度如何？请进行排序。学生通过仔细观察，很容易得出烛焰可分为外焰、内焰、焰心三层，其中外焰最明亮，内焰次之，焰心最暗。有了实际的观察经历，学生就会对这一知识点印象深刻，并牢记于心。

二、利用蜡烛设计综合性实验，激发学生的探究兴趣

实践出真知，学生拥有不错的观察能力且形成积极思考的习惯后，就会拥有清晰的实验思维和缜密的思维逻辑，了解实验的目的、流程、步骤及注意事项[2]。此时，教师可以利用蜡烛设计综合性实验，为学生提供自主操作、实践感悟的机会，高效培养学生的实践探究与创新能力，帮助学生实现知识的拓展与升华。

例如，在教学“水的比热容大”这一知识点时，教师可以利用蜡烛与气球设计综合性实验，直观揭示物质比热容越大，吸热或散热能力就越强的物理规律。具体实验方法如下：（1）教师先将学生分组，然后给每一个小组发放两个气球、一根细绳、支起的横杆及一支蜡烛；（2）引导小组成员吹气球，确保气球的大小相对一致，然后给气球贴上标签，记作1号与2号；（3）在1号气球中加入一些水，然后将1号与2号气球都用绳子绑起来挂在支立的横杆上；（4）要求学生集中注意力观察气球的破裂情况，猜想可能出现的实验情况；（5）点燃蜡烛，分别对着1号及2号气球的底部进行燃烧，然后要求学生验证自己的猜想，积极思考猜想与现实有出入的原因，分析两个气球破裂情况不一致的原因。学生用火焰加热气球，可以发现一个神奇的现象：没有加水的2号空气气球在碰到烛焰时立刻爆炸，而加了水的1号气球与蜡烛烛焰长时间接触却安然无恙。在学生亲眼见证这一现象后，教师引入“比热容”这一知识点解释现象：当火焰加热2号气球时，因为气球内部空气的质量很小，空气依靠流动带走的热量有限，而气球受热点附近的温度上升很快，所以当附近气体迅速膨胀时，气球会被撑爆；当火焰加热1号气球时，因为水的质量相对较大，比热容也较大，所以水吸收热量的能力就比较强，气球受热点附近的热量都被水吸走了，受热点附近的温度上升缓慢，空气膨胀也不明显，所以气球不会迅速破裂。这样鲜明的探究对比实验既可以用在新课导入环节，也可以用在复习巩固环节，能够有效激发学生的探究热情，引导学生回顾学过的“热胀冷缩”“比热容”“空气流动”等知识点，培养学生的动手实操能力和解析物理现象本质的能力。

三、利用蜡烛设计创新性实验，培养学生类比迁移能力

在初中物理教学中，很多实验以蜡烛为基础，如小孔成像实验、投影实验等。这些实验可以帮助学生掌握物理重难点知识，使学生清楚地了解物理原理和物理规律的实际应用。初中物理教师要充分发挥自己的聪明才智，创新经典实验，用实验方法客观诠释一些较难理解的物理现象和物理规律，并以类比、转换、侧面烘托等方式从多个角度对其进行验证、解释，以达到培养学生的发散思维和知识迁移能力的目的。

例如，在探究空气的运动是否具有惯性时，教师可以设计如下实验：（1）准备一个纸箱子，用小刀在纸箱上挖一个洞，再用膝盖夹住箱子；（2）将一支点燃的蜡烛对准箱子洞口，从下往上拍打箱子，就可以发现蜡烛会被风吹灭。由此可知，空气的流动会形成风，而且空气流动具有惯性，即使力消失后，空气依旧会顺着施加力的方向流动。这样的实验就对空气的惯性流动进行了形象的诠释，能有效地促进学生的发散思维和知识迁移能力的发展。