初中物理教學(xué)中蠟燭系列實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)策略及價(jià)值

徐建麗

（福建省南平市浦城縣忠信中學(xué)，福建南平 363400）

引 言

物理在初中生智力開(kāi)發(fā)、探索精神培養(yǎng)、品行意識(shí)塑造過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，而物理實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生打牢基礎(chǔ)、加強(qiáng)記憶、驗(yàn)證規(guī)律、強(qiáng)化實(shí)踐的有效途徑。學(xué)生只有經(jīng)歷具體的實(shí)驗(yàn)操作，才能得出客觀、正確的結(jié)論，從而達(dá)到強(qiáng)化實(shí)踐實(shí)操、應(yīng)用物理規(guī)律的教學(xué)目的。對(duì)此，初中物理教師要積極對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)創(chuàng)新，確保物理實(shí)驗(yàn)具有趣味性、探索性、針對(duì)性和實(shí)效性，以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，幫助學(xué)生理解物理實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的基礎(chǔ)知識(shí)、物理實(shí)驗(yàn)的操作流程要點(diǎn)及物理定律規(guī)律，進(jìn)而達(dá)到突破物理教學(xué)重難點(diǎn)的效果。

一、利用蠟燭設(shè)計(jì)觀察性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

初中物理作為一門實(shí)驗(yàn)相對(duì)較多的理科學(xué)科，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)操能力、創(chuàng)新能力、思維能力、探究能力方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。初中物理教師要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，改變自己的課堂角色定位，積極為學(xué)生創(chuàng)造觀察、思考、探究的機(jī)會(huì)。蠟燭作為初中物理教學(xué)中一種常用的實(shí)驗(yàn)工具，有著廣泛的用途和強(qiáng)大的創(chuàng)新潛力，可謂初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“萬(wàn)能鑰匙”[1]。蠟燭的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，獲取也較為容易，以蠟燭為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)物理實(shí)驗(yàn)是可行且貼近生活實(shí)際的。

觀察是思考的前提，思考是探究的基礎(chǔ)。只有通過(guò)觀察理清思路和線索，思考才有價(jià)值。因此，培養(yǎng)學(xué)生探究應(yīng)用能力的第一步就是培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。對(duì)此，初中物理教師可以圍繞蠟燭設(shè)計(jì)一系列以“觀察”為主題的探究性實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生多角度、多層次觀察事物的能力。

例如，在探究小孔成像的規(guī)律時(shí)，教師可以利用蠟燭設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生了解“像”的清晰度和明亮度與白紙距離的相關(guān)關(guān)系。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下。

（1）教師先準(zhǔn)備一支筆尖尖銳的鉛筆、夾具、蠟燭、硬紙片、白紙，然后用鉛筆在硬紙片的中心部位戳一個(gè)小孔，盡量將小孔的直徑保持在3mm以內(nèi)。

（2）用夾具將硬紙片豎直夾住，將教室的窗簾拉上，降低教室的亮度。

（3）將蠟燭點(diǎn)燃，放在離硬紙片相對(duì)較近的地方，然后在硬紙片的另一邊放置一張白紙，觀察白紙上的燭焰。蠟燭、硬紙片、白紙的位置分布可以參考圖1。

圖1 小孔成像

（4）教師設(shè)計(jì)一些啟發(fā)性問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題仔細(xì)觀察。例如，教師可要求學(xué)生觀察“像”的特征，思考像倒立的原因；前后移動(dòng)白紙，要求學(xué)生記錄下“像”的大小及清晰度的變化；改變硬紙片中心孔的大小，觀察“像”的清晰度；改變中心孔的形狀，再觀察“像”的清晰度和形狀的變化。學(xué)生通過(guò)自主操作改變實(shí)驗(yàn)條件，能夠清晰地了解小孔成像的規(guī)律，認(rèn)識(shí)到小孔成像的原理就是“光的直線傳播”。最后，教師再對(duì)這一知識(shí)進(jìn)行拓展延伸，引入生活中照相機(jī)、攝影機(jī)、皮影戲等設(shè)備的運(yùn)作原理，就可以進(jìn)一步增強(qiáng)“小孔成像”與現(xiàn)實(shí)生活的關(guān)聯(lián)性，有效培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)、觀察和分析生活現(xiàn)象的能力。

又如，蠟燭的燃燒是初中物理教材中的重要知識(shí)點(diǎn)，這一實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行囵B(yǎng)學(xué)生的觀察能力。教師可以點(diǎn)燃一根蠟燭，引導(dǎo)學(xué)生觀察燭焰的層次感，讓學(xué)生帶著以下問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的觀察：（1）蠟燭的火焰有什么層次特點(diǎn)？燭焰分為幾層？（2）各層的顏色與明亮度如何？請(qǐng)進(jìn)行排序。學(xué)生通過(guò)仔細(xì)觀察，很容易得出燭焰可分為外焰、內(nèi)焰、焰心三層，其中外焰最明亮，內(nèi)焰次之，焰心最暗。有了實(shí)際的觀察經(jīng)歷，學(xué)生就會(huì)對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)印象深刻，并牢記于心。

二、利用蠟燭設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣

實(shí)踐出真知，學(xué)生擁有不錯(cuò)的觀察能力且形成積極思考的習(xí)慣后，就會(huì)擁有清晰的實(shí)驗(yàn)思維和縝密的思維邏輯，了解實(shí)驗(yàn)的目的、流程、步驟及注意事項(xiàng)[2]。此時(shí)，教師可以利用蠟燭設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供自主操作、實(shí)踐感悟的機(jī)會(huì)，高效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐探究與創(chuàng)新能力，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的拓展與升華。

例如，在教學(xué)“水的比熱容大”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師可以利用蠟燭與氣球設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，直觀揭示物質(zhì)比熱容越大，吸熱或散熱能力就越強(qiáng)的物理規(guī)律。具體實(shí)驗(yàn)方法如下：（1）教師先將學(xué)生分組，然后給每一個(gè)小組發(fā)放兩個(gè)氣球、一根細(xì)繩、支起的橫桿及一支蠟燭；（2）引導(dǎo)小組成員吹氣球，確保氣球的大小相對(duì)一致，然后給氣球貼上標(biāo)簽，記作1號(hào)與2號(hào)；（3）在1號(hào)氣球中加入一些水，然后將1號(hào)與2號(hào)氣球都用繩子綁起來(lái)掛在支立的橫桿上；（4）要求學(xué)生集中注意力觀察氣球的破裂情況，猜想可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)情況；（5）點(diǎn)燃蠟燭，分別對(duì)著1號(hào)及2號(hào)氣球的底部進(jìn)行燃燒，然后要求學(xué)生驗(yàn)證自己的猜想，積極思考猜想與現(xiàn)實(shí)有出入的原因，分析兩個(gè)氣球破裂情況不一致的原因。學(xué)生用火焰加熱氣球，可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)神奇的現(xiàn)象：沒(méi)有加水的2號(hào)空氣氣球在碰到燭焰時(shí)立刻爆炸，而加了水的1號(hào)氣球與蠟燭燭焰長(zhǎng)時(shí)間接觸卻安然無(wú)恙。在學(xué)生親眼見(jiàn)證這一現(xiàn)象后，教師引入“比熱容”這一知識(shí)點(diǎn)解釋現(xiàn)象：當(dāng)火焰加熱2號(hào)氣球時(shí)，因?yàn)闅馇騼?nèi)部空氣的質(zhì)量很小，空氣依靠流動(dòng)帶走的熱量有限，而氣球受熱點(diǎn)附近的溫度上升很快，所以當(dāng)附近氣體迅速膨脹時(shí)，氣球會(huì)被撐爆；當(dāng)火焰加熱1號(hào)氣球時(shí)，因?yàn)樗馁|(zhì)量相對(duì)較大，比熱容也較大，所以水吸收熱量的能力就比較強(qiáng)，氣球受熱點(diǎn)附近的熱量都被水吸走了，受熱點(diǎn)附近的溫度上升緩慢，空氣膨脹也不明顯，所以氣球不會(huì)迅速破裂。這樣鮮明的探究對(duì)比實(shí)驗(yàn)既可以用在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，也可以用在復(fù)習(xí)鞏固環(huán)節(jié)，能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究熱情，引導(dǎo)學(xué)生回顧學(xué)過(guò)的“熱脹冷縮”“比熱容”“空氣流動(dòng)”等知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)操能力和解析物理現(xiàn)象本質(zhì)的能力。

三、利用蠟燭設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生類比遷移能力

在初中物理教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)以蠟燭為基礎(chǔ)，如小孔成像實(shí)驗(yàn)、投影實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生掌握物理重難點(diǎn)知識(shí)，使學(xué)生清楚地了解物理原理和物理規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。初中物理教師要充分發(fā)揮自己的聰明才智，創(chuàng)新經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)方法客觀詮釋一些較難理解的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律，并以類比、轉(zhuǎn)換、側(cè)面烘托等方式從多個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證、解釋，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和知識(shí)遷移能力的目的。

例如，在探究空氣的運(yùn)動(dòng)是否具有慣性時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：（1）準(zhǔn)備一個(gè)紙箱子，用小刀在紙箱上挖一個(gè)洞，再用膝蓋夾住箱子；（2）將一支點(diǎn)燃的蠟燭對(duì)準(zhǔn)箱子洞口，從下往上拍打箱子，就可以發(fā)現(xiàn)蠟燭會(huì)被風(fēng)吹滅。由此可知，空氣的流動(dòng)會(huì)形成風(fēng)，而且空氣流動(dòng)具有慣性，即使力消失后，空氣依舊會(huì)順著施加力的方向流動(dòng)。這樣的實(shí)驗(yàn)就對(duì)空氣的慣性流動(dòng)進(jìn)行了形象的詮釋，能有效地促進(jìn)學(xué)生的發(fā)散思維和知識(shí)遷移能力的發(fā)展。

結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在初中物理教學(xué)中，教師要多設(shè)計(jì)觀察性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，鼓勵(lì)學(xué)生自主實(shí)踐，充分發(fā)揮初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能和育人價(jià)值，系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，幫助學(xué)生養(yǎng)成相信科學(xué)、熱愛(ài)實(shí)驗(yàn)、樂(lè)于探究的良好習(xí)慣，從而打造高效初中物理課堂。