蜡烛燃烧实验引发的思考

来源 :中学物理·初中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:andykiteelxu
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  科学是一门以实验为基础的学科,通过学生实验,不仅能培养学生的信息收集和整理等基本技能,还可以培养学生的观察能力、思维能力、动手能力以及终生学习和创新的意识,培养学生实事求是的科学态度,激发学生的学习热情.因此,科学教学过程中应多开展学生实验.
  物理变化与化学变化的联系是本节课的一个难点,教材以思考题的形式提出“蜡烛燃烧时会发生哪些变化?分别属于哪一种类型的变化?”.目的是通过对蜡烛燃烧的探究得出物理变化与化学变化的联系.因此,蜡烛燃烧实验在突破这个难点上起着重要的作用,实验的成功性更是尤为关键.蜡烛燃烧时,主要是烛芯周围的蜡烛受热熔化,熔化的蜡沿烛身流下,冷却后又变成固态的蜡,发生物理变化.燃烧主要生成水和二氧化碳,发生化学变化.而物理变化的实验现象非常容易观察到,关键是如何证明燃烧过程中有水和二氧化碳生成.
  1证明蜡烛燃烧生成水
  在上课过程中,有教师用多媒体播放录像(有声音)的方式来代替实验,虽然图文并茂、视听结合,能够吸引学生的注意力,也有利于知识的呈现.但学生获得的是间接实验事实,对实验结果不会信服,会怀疑真实性,对实验结论只是生硬的记忆.不利于学生观察能力、思维能力、动手能力的培养.因此动画模拟实验无法全面体现和发挥学生实验的教育和教学功能.
  也有教师开展学生实验,点燃蜡烛,将干燥的冷烧杯放在火焰上方,烧杯内壁有水雾生产,就说明蜡烛燃烧生成水,发生化学变化.笔者认为还有待商榷.在我上课时,有这样一个片段:
  生:老师,这是物理变化,空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠.
  师:他认为是蜡烛燃烧放出的热量使周围空气温度升高,热空气中的水蒸气遇到冷烧杯液化成小水珠.大家都这么认为吗?
  生:是的.
  师:我们能不能设计实验证明这水蒸气是蜡烛燃烧生成的还是本来就在空气中的?
  现在反思有不当之处,如果当时能这样处理这个生成性问题,应该是课堂的一大亮点.
  生:老师,这是物理变化,空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠.
  师:他认为是蜡烛燃烧放出的热量使周围空气温度升高,热空气中的水蒸气遇到冷烧杯液化成小水珠.大家都这么认为吗?
  生:是的.
  师:那么空气中的水蒸气来自哪里呢?
  生思考.
  师:空气中的水蒸气有两种可能,一种是本来就存在的,一种是蜡烛燃烧产生的.我们怎么通过实验来证明呢?大家通过小组讨论来设计实验方案.
  生讨论.
  通过师生交流探讨,确定实验方案.只要在蜡烛火焰上方倒扣两只干燥的烧杯,一只放在火焰正上方,另一只并列放在旁边,观察两只烧杯内壁是否有水雾产生.实验结果非常明显,只有火焰正上方的烧杯内壁有水雾产生,另一只烧杯内壁没现象.这样得出结论学生会十分信服,并且能深刻地理解.
  2证明蜡烛燃烧生成二氧化碳
  多数教师还是用多媒体播放来代替学生实验,向小烧杯中滴加澄清石灰水,把小烧杯倒扣在火焰上方,澄清石灰水马上变浑浊,现象很明显.但实际操作就没这么明显的现象.有教师开展学生实验时是这样进行的:将3cm左右的白蜡烛点燃,用棉花蘸取澄清石灰水涂在250mL烧杯内壁,将烧杯倒扣在火焰上方,观察烧杯内壁变化情况,实验结果现象不是很明显.我上课时是这样处理的:250mL烧杯中加入10mL左右的澄清石灰水,将直径为4cm,高为6cm的红蜡烛点燃后沿烧杯内壁滑入烧杯中,在烧杯口用表面皿适当遮盖,可以减少二氧化碳的损失,保证有氧气让蜡烛燃烧.经过1分鐘左右,用表面皿将烧杯口盖住,蜡烛马上就熄灭了.摇晃烧杯,使二氧化碳与澄清石灰水充分接触,观察现象.进行的10组实验中大概有5、6组是成功的,澄清石灰水变浑浊的现象非常明显.
  思考其他几组实验的失败原因,其中一组澄清石灰水加入了50mL之多,即使有少量的碳酸钙生成也观察不到浑浊现象.还有一组把燃烧的蜡烛放入烧杯中用了较长时间,导致后面的操作时间不充足.其他不成功的原因可能是以下几点:第一,表面皿开口过大,燃烧生成的二氧化碳跑出烧杯.第二,表面皿开口过低,蜡烛燃烧后马上熄灭,产生的二氧化碳量不够.第三,蜡烛熄灭后没等二氧化碳冷却就打开表面皿,使生成的二氧化碳没有与澄清石灰水充分反应.综上所述,影响澄清石灰水变浑浊的因素是:蜡烛摆放、蜡烛高度、蜡烛燃烧时间、二氧化碳冷却时间、澄清石灰水的量.
  2.1蜡烛摆放
  2.2蜡烛高度
  2.3蜡烛燃烧时间
  2.4二氧化碳冷却时间
  2.5澄清石灰水的量
  将高度为2cm左右的三支蜡烛放入模具中,三只250mL烧杯ABC中分别加入5mL、10mL、20mL澄清石灰水,将蜡烛点燃后分别挂在ABC烧杯上,马上盖上有水的表面皿.蜡烛熄灭后观察,A烧杯中的澄清石灰水变浑浊较明显,B烧杯中的澄清石灰水略变浑浊,C烧杯中的澄清石灰水变浑浊较不明显.因此,烧杯中只要加入5mL的澄清石灰水.
  综合以上探究,要使蜡烛燃烧生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊现象明显,可以这样进行实验:将高度为2cm左右的三支蜡烛放入模具中,三只250mL烧杯ABC中分别加入5mL澄清石灰水、5mL水和5mL澄清石灰水,将不点燃的蜡烛挂在C烧杯上,盖上有水的表面皿.将点燃的蜡烛分别挂在AB烧杯上,马上盖上有水的表面皿.随燃烧的进行,烧杯内氧气含量减少,二氧化碳含量增加,蜡烛自然熄灭后观察,A烧杯中的澄清石灰水变浑浊,B烧杯中水无变化,C烧杯中的澄清石灰水无变化.A烧杯中的澄清石灰水变浑浊,B烧杯中水无变化,可以说明白色浑浊物不是冷却后的蜡油,确实是有碳酸钙生成.A烧杯中的澄清石灰水变浑浊,C烧杯中的澄清石灰水无变化,可以说明二氧化碳是蜡烛燃烧产生的.
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