湖北省赤壁市余家橋?qū)W校 石凱

湖北省赤壁市實驗中學 孫丹鳳 馮金玉

蠟燭燃燒實驗是初中生接觸的基礎(chǔ)實驗之一，本文通過五個方面的探究對蠟燭燃燒實驗進行改進與創(chuàng)新，使實驗操作更簡便、實驗現(xiàn)象更明顯、實驗過程更科學，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

探究一：如何使一根燃燒的蠟燭熄滅？

當教師拿出一根燃燒的蠟燭（如圖1）提問如何使其熄滅時，很多同學能想到吹滅、扇滅等辦法。教師又問，如果將蠟燭放進玻璃杯里，對著杯子底部吹氣（如圖2），蠟燭會不會熄滅？

圖1 教師準備一根燃燒的蠟燭

圖2 對著杯子底部吹氣，觀察實驗現(xiàn)象

這時，同學們議論了起來。教師請一位同學上臺嘗試，結(jié)果，蠟燭竟然被吹滅了。大家感到十分好奇：在沒有對著燭火吹氣的情況下，蠟燭為什么會熄滅？

這是因為，對著杯子底部吹氣，氣流會貼著玻璃杯外壁向前運動，而玻璃杯內(nèi)部的氣體沒有流動，這時玻璃杯內(nèi)外形成壓強差。根據(jù)流體壓強與流速的關(guān)系，玻璃杯內(nèi)的壓強大于玻璃瓶外部的壓強，導致空氣向外運動，促使蠟燭熄滅。

該實驗不僅激發(fā)了學生的探究興趣，還讓學生們掌握了新知識。

探究二：如何使蓋滅蠟燭所產(chǎn)生的白煙復燃？

蠟燭燃燒是石蠟受熱后由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，再蒸發(fā)成石蠟蒸氣的過程。在蠟燭熄滅的一瞬間，石蠟蒸氣會變成一縷白煙，如果這時將一根燃燒的火柴靠近白煙，熱量會聚集并向下傳遞，一直抵達燭芯，使蠟燭復燃。

然而，同學們在實際操作“復燃實驗”時常常失敗。原因之一就是直接吹滅蠟燭會導致白煙擴散，熱量難以集中。因此，我們應(yīng)該改變熄滅蠟燭和點燃白煙的方式，從而減少白煙擴散。

1.選用不易燃燒的石棉網(wǎng)蓋滅蠟燭，待蠟燭完全熄滅后，緩慢移開石棉網(wǎng)，此時白煙聚集在一起，點燃白煙能順利使蠟燭復燃（如圖3）。

圖3 移開石棉網(wǎng)，白煙能夠被點燃

2.因錫紙的導熱效果好，且不易燃燒，我們可以將錫紙卷成一根小導管（直徑大約為5 mm）。在蠟燭熄滅時，用小導管的一端對準燭芯，將白煙引向小導管的另一端，在該端點燃白煙，這樣熱量就能通過導管傳回燭芯，使蠟燭復燃（如圖4）。

圖4 在小導管一端點燃白煙

通過多次驗證，改進后的實驗方法使蠟燭復燃的成功率要比直接吹滅蠟燭的方法高。

探究三：使蠟燭復燃的白煙到底是由什么產(chǎn)生的？

我們把蠟燭的石蠟部分剝除，取出棉芯，進行了如下探究實驗：

1.將石蠟熔化后的液體倒入試管，在試管中間插入銅絲制成“銅芯蠟燭”，待石蠟液體凝固后用火點燃“銅芯蠟燭”（如圖5）。吹滅蠟燭后產(chǎn)生了白煙，點燃白煙能使“銅芯蠟燭”復燃。

2.將石蠟熔化后的液體倒入試管內(nèi)，制成“試管蠟燭”，待石蠟液體凝固后用火點燃“試管蠟燭”。此時，沒有任何燭芯的“試管蠟燭”也能成功被點燃（如圖6），且吹滅后產(chǎn)生的白煙也能使“試管蠟燭”復燃。

圖5 點燃“銅芯蠟燭”

圖6 點燃“試管蠟燭”

通過實驗可以得出，蠟燭熄滅后產(chǎn)生的白煙為石蠟燃燒后的物質(zhì)。

探究四：蠟燭燃燒過程中產(chǎn)生的白煙、黑煙是什么？

當我們用石棉網(wǎng)貼近蠟燭的焰心時，看到有白煙飄出（如圖7），用白紙靠近白煙，白紙幾乎沒有變化。而當我們稍微抬高石棉網(wǎng)時，看到有黑煙飄出（如圖8），再用白紙靠近黑煙，黑煙能使白紙變黑。蠟燭燃燒的過程中黑煙和白煙是如何產(chǎn)生的？

圖7 用石棉網(wǎng)貼近焰心，有白煙飄出

圖8 抬高石棉網(wǎng)，有黑煙飄出

蠟燭燃燒后放出的熱量會使石蠟熔化再汽化成石蠟蒸氣，且集中在焰心部位，所以當我們將石棉網(wǎng)靠近焰心時，看到的是白煙，此時的白煙是石蠟蒸氣。用白紙靠近白煙時，白紙無變化。

而我們稍微抬高石棉網(wǎng)時，石蠟蒸氣在空氣中燃燒，當周圍氧氣不足時，石蠟蒸氣燃燒不充分，便會產(chǎn)生黑煙，黑煙使得白紙變黑。此時的黑煙是沒有完全燃燒的碳顆粒，所以呈現(xiàn)黑色。

該實驗借助不易燃的石棉網(wǎng)和白紙讓同學們清楚地觀察到實驗現(xiàn)象，從而得出蠟燭燃燒的實質(zhì)就是石蠟蒸氣在燃燒。

探究五：蠟燭火焰溫度的高低

我們都知道，蠟燭火焰分為外焰、內(nèi)焰、焰心三層（如圖9）。

圖9 蠟燭的三層火焰

在人教版九年級化學上冊第一單元課題2中，有一個探究蠟燭火焰溫度的實驗：拿住火柴的一端迅速平放入火焰，1～2秒后取出，觀察火柴被燒的情況，探究火焰哪層溫度最低，哪層溫度最高。

由于實驗時間不好把握，容易導致火柴全部燒黑，且手持火柴有一定危險，無法較好地判斷內(nèi)焰、外焰、焰心的溫度差異。因此，我們對實驗進行了改進。

點燃酒精燈，用一張鐵絲網(wǎng)貼近焰心，因鐵絲網(wǎng)易導熱，不一會兒就可以看到鐵絲網(wǎng)上出現(xiàn)了一個紅圈（如圖10）。由此，我們可以推斷出蠟燭的外焰溫度要高于內(nèi)焰和焰心的溫度。

改進后的實驗現(xiàn)象更直觀，學生更容易理解，安全性高。

圖10 將鐵絲網(wǎng)貼近焰心，出現(xiàn)了一個紅圈

通過以上五個實驗，我們讓學生在“動手”又“動腦”中認識到了蠟燭燃燒的本質(zhì)，這種教學方式激發(fā)了學生的探究欲，拓寬了學生的視野，提升了學生的科學素養(yǎng)。