一个有助于培养物理思维的简单的教材实验

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摘　要：本文拟通过苏科版《物理》8年级上册教材的引言部分安排的活动“观察有趣的物理现象。看一看长蜡烛先灭，还是短蜡烛先灭？。猜一猜，用酒精灯加热盛水烧瓶的颈部，小金鱼会怎样？”通过这组实验的教学谈谈本人的尝试，供同行参考。并逐渐让学生懂得进行科学探究一般需要做这样一些事：发现并提出问题，做出猜想和假设，制定计划与设计实验，通过认真仔细观察、实验等途径来收集证据，评价证据是否支持猜想和假设，得出结论或提出新的问题。在科学家探究的过程中，交流和合作也是不可缺少的环节。科学探究不仅对科学家研究科学问题是需要的，对于我们学习物理、解决日常生活中的问题也是需要的。

关键词：初中物理实验 探究学习 物理教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）11（b）-0175-01苏科版《物理》8年级上册教材的引言部分安排了活动“观察有趣的物理现象。看一看长蜡烛先灭，还是短蜡烛先灭？猜一猜，用酒精灯加热盛水烧瓶的颈部，小金鱼会怎样？”这组实验是物理学的第一堂课的第一个实验对培养学生对物理学的兴趣非常关键，相信想把物理教好的教师一定会认真地对待，想方设法设计好上好这第一堂课。现就“观察有趣的物理现象——　哪一支蜡烛先灭”的教学谈谈本人的尝试，供同行参考。

开场白后，请同学们观察有趣的物理现象，摆好钟罩和蜡烛先不着急点燃，而是请学生猜测的两支蜡烛点燃后，用一只透明玻璃罩盖在蜡烛上，哪一支蜡烛先灭？要求学生记录自己的猜测结论，给学生讲解背景知识：蜡烛燃烧需要氧气，燃烧后会生成二氧化碳气体。在通常情况下，二氧化碳气体比氧气和空气都“重”（即二氧化碳气体的密度较大）。

提问学生的猜测结论并分组为高的先灭和矮的先灭两组（很少有猜测同时灭的）。请两组分别说出猜测的理由，归纳猜测的理由。矮的先灭组的理由：蜡烛熄灭的原因是缺氧，缺氧的原因是燃烧时产生的二氧化碳气体比空气重（即密度大），二氧化碳气体下沉，由此可推断矮的蜡烛先灭；高的先灭的理由：蜡烛燃烧时要消耗氧气，放出二氧化碳，由于二氧化碳气体温度较高，向上浮，使玻璃罩上部充满二氧化碳气体，所以高的蜡烛先灭。

教师作点评：究竟是高的蜡烛先灭还是短的蜡烛先灭？需要我们做出一种判断，这种判断可能是正确的，也可能是错误的，在没有得到事实的检验以前，只能是一种假设。为了使所提出的假设可靠程度更大些，思考的时候，应该力求有科学的根据。你的想法与谁的相同呢？你是否还有另外的想法呢？

做演示实验（如果条件许可，最好安排分组实验且给不同高度组别的蜡烛，在气温合适的时候可能得出两种结果甚至出现同时熄灭的可能）检验，看一看，实验的结果是否支持你的猜测？（结果出来部分猜对的自然兴高采烈，错的可能唏嘘哀叹。）

教师提出思考题的要求：想一想，“哪一支蜡烛先熄灭”与哪些因素有关？你是否都考虑到了？能否收集更多的证据来支持你进一步的考虑。学生可能的解释会有，与玻璃罩的大小有关：当玻璃罩较小时，高的蜡烛先灭；而当玻璃罩较大时，矮的蜡烛先灭。

检验：换一比玻璃罩小的大烧杯试一试，看哪一支蜡烛先熄灭？

启示：在上述活动过程中，你觉得哪些问题还值得进一步探究（气温、玻璃罩与底座的密封性、蜡烛的粗细品质优劣）？关于科学探究你有哪些新的认识？通过这一活动让学生经历科学探究过程，体验科学探究方法。

笔者曾在不同季节，采用不同高度的蜡烛，尝试加进考虑外界温度等因素做了一组实验，结果如表1。

结果显示：在不同外部条件下，高矮蜡烛熄灭的先后各异。而后灭者的表现非常有趣：先变暗又变亮再暗才灭，且灭时还有一缕白烟直线上升！有时会反复暗亮暗亮几次才熄灭。

另低温的几组（10.0℃、11.5℃）用冷水淋玻璃罩降温可使高的先灭组变成矮的先灭；夏天室温高时都是高的先灭。

这组实验看似简单，实际可开发的空间十分大，完全可带领学生在接下来的初中两年内通过不断更改变量反复做这个实验，培养学生全面考虑一切可能的影响因素的物理思维。在我已做了系列实验后，教学处理上灵活多变，第一次课展示“高的先灭”和“矮的先灭”两种情形，并宣布封存器材，讲明要到寒假前再来做做这个实验，看看会有啥变化没有？届时选择最冷的早晨再做实验，可以出现“高的先灭”变成“矮的先灭”了；化学上学过了燃烧知识之后，再来温习此组实验让学生试着解释实验原理，学了密度知识再次请学生分析此实验，学完欧姆定律引进固定变量法的科学研究方法后再次请学生分析此实验现象差异的原由，可以由此指出，同学们将来上了大学后知识水平更高研究手段丰富了甚至可以设置边界条件建立数学模型可以求解有关问题，消防专业的是否可以根据灰烬的不同鉴定火灾的起因等（玻璃罩熄灭的蜡烛芯烬为粉状白灰，吹灭的为黑立柱），逐渐让学生懂得进行科学探究一般需要做这样一些事：发现并提出问题，做出猜想和假设，制定计划与设计实验，通过认真仔细观察、实验等途径来收集证据，评价证据是否支持猜想和假设，得出结论或提出新的问题。在科学家探究的过程中，交流和合作也是不可缺少的环节。科学探究不仅对科学家研究科学问题是需要的，对于我们学习物理、解决日常生活中的问题也是需要的。