鉛筆在初中物理實驗中的應用

高茂生

在我們身邊有大量的物理教學資源，我們可以充分利用這些教學資源，開發低成本實驗。這些小實驗雖然成本低，結構簡單，但能讓學生直觀抓住問題的物理核心。而且，開發低成本實驗，學生的參與面會更廣。如學生的文具盒中通常有鉛筆、圓珠筆、橡皮、刻度尺、三角板、圓規、膠帶等等，在物理課堂教學中如能很好地加以利用，就可以完成很多物理小實驗，幫助學生直觀感受物理現象，深刻理解物理規律，體驗物理之美。下面就以學生最常用的鉛筆為例，來說明開發低成本實驗，在物理實驗教學中是可行的。

一、力學部分

1.測量質量及長度

先估測一支鉛筆的質量或長度，然后用天平或刻度尺進行測量，看你估計的是否準確。

2.測量細銅絲的直徑

將細銅絲緊密地纏繞在鉛筆上N匝，用刻度尺測出細銅絲纏繞的總長度L，則細銅絲的直徑為D=L/N。

3.固體可以傳聲

將鉛筆一端緊靠耳朵，另一端用手指輕敲發聲，體驗一下與筆不緊靠耳朵時聽到聲音的區別，可知固體（筆桿）可以傳聲，且傳聲效果比氣體好。或者，用牙咬住鉛筆的一端，敲擊另外一端，能夠感受晚年失聰的貝多芬是如何聽到自己創作的音樂的。

4.聲音是由物體的振動產生的

用細線將鉛筆吊起，使其振動，在鉛筆下放一白紙，鉛筆尖恰巧剛剛接觸白紙，將發聲的音叉接觸鉛筆，白紙在振動的鉛筆下拉過，紙上就畫出了振動圖象。

5.慣性

將一支鉛筆水平放在一紙條上，用手迅速抽動紙條，紙條被抽出而鉛筆靜止不動，說明鉛筆具有慣性。

6.力的作用是相互的

拿一只鉛筆，用手指壓筆尖的一端，發現手指會凹陷并有疼痛感，說明物體間力的作用是相互的。

7.摩擦力

（1）比較滾動摩擦和滑動摩擦：鉛筆寫字時筆尖與紙面之間的摩擦是滑動摩擦，圓珠筆寫字時，筆尖與紙面之間的摩擦是滾動摩擦.

（2）用彈簧測力計在桌面上勻速拉動文具盒，讀出測力計的示數；然后將文具盒放在幾只并排的鉛筆上，再用彈簧測力計勻速拉動文具盒，讀出測力計的示數；比較兩次示數可以知道，用滾動代替滑動，可以減小摩擦。

或者把鉛筆順長放在紙板上，慢慢抬起，直到滾下；再把鉛筆橫著放在紙板上，慢慢抬起，直至滾下。我們會看到，橫著放時，只要把紙板稍抬起一點，鉛筆就會滾下；而順長放時，要抬起較大的角度，鉛筆才會下滑。說明：滾動摩擦比滑動摩擦小。

8.重心

將鉛筆橫放在手指上，若在非重心位置，鉛筆會傾斜而掉下來，若放在一特定位置，鉛筆就不會掉下來，這個實驗說明，重力作用在整個鉛筆上，但可以等效地看做作用在一點上，這一點叫重心。而且也能說明，物體的重心在手指上方的時候，才能保持平衡。

9.重力及方向

用細線將鉛筆的一端吊住，發現筆尖的一端指向豎直向下。說明重力的方向是豎直向下指向地心的。

10.重力與質量的關系

取多支相同規格的鉛筆，用天平測出一支或多支鉛筆的質量，再用彈簧測力計測出一支或多支鉛筆所受重力，可得出重力與質量的比值是一個定值：G/m=g即物體所受重力與質量成正比關系。

11.力可以改變物體的運動狀態

松開拿鉛筆的手，鉛筆會豎直向下運動。用手推動鉛筆或將鉛筆扔出，鉛筆由靜止變為運動，說明力可以改變物體的運動狀態。

12.彈力的產生

用筆尖壓手指指肚，指肚會凹陷。拿開鉛筆，指肚會回復原狀。說明彈力是由物體發生彈性形變時產生的。

13.壓力的作用效果

用兩只手指同時擠壓鉛筆兩端，兩手指的感覺不同，手指的凹陷程度不同，說明壓力的作用效果與受力面積的大小有關。加大用力的力度，手指的凹陷程度變大，手指感覺更疼，說明壓力的作用效果與壓力的大小有關。

14.浮力

用手將鉛筆壓入盛水的容器中，松手后鉛筆上浮，由此說明鉛筆受到水對它的豎直向上的浮力作用。同時說明物體的密度小于液體時，物體會上浮。

15.制作簡易密度計

在鉛筆一端纏繞上適當的細鐵絲（或銅絲），使其重心下移，將其放入水中，會發現筆能豎直地立于水中，制成簡易的密度計，比較液體密度的大小。

16.杠桿

在鉛筆下墊一塊橡皮，就成了一個杠桿，改變支點位置，可演示不同類型的杠桿。或用細線系住一支鉛筆，掛在鐵架臺上，使其在水平位置平衡，在左右兩端懸掛不同數量的鉛筆（或橡皮），調整兩邊鉛筆所掛位置，用刻度尺測出兩邊距離，可以研究杠桿的平衡條件。

17.螺旋是斜面的變形

用白紙剪成一個直角三角形，在鉛筆上逐圈向上纏繞，就成了螺旋。演示了斜面這一簡單機械。

二、光學部分

18.影子的形成（光的直線傳播）

將鉛筆對著光源，后面會出現鉛筆的影子，說明光在均勻介質中沿直線傳播。

19.光的折射

將鉛筆斜插入水中，發現水中部分向上彎折，說明光從水中斜射入空氣中發生折射。

20.光的漫反射

能夠從不同的角度都能看到鉛筆，說明是發生了光的漫反射的結果。

21.物體與像關于平面鏡是對稱的

將鉛筆放置于平面鏡的前方，發現鉛筆的左右兩端相反。說明物與像關于平面鏡是對稱的。

22.不透明物體的顏色

能夠識別不同顏色的鉛筆，說明不透明物體的顏色是由它反射的色光決定的。

23.雙眼確定物體位置

兩手各拿一支鉛筆，當你閉上一只眼睛，要使筆尖準確相碰，相當困難，若用兩只眼睛，就很容易辦到。因為人要靠兩只眼睛才能確定鉛筆尖的位置，即鉛筆尖的位置在它射向眼的這兩條光線反向延長線的交點上。

三、電學部分

24.物體的導電性，區分導體和絕緣體

將電源、小燈泡、開關、導線組成的一個簡單電路，將鉛筆木質部分、鉛筆芯、直尺、橡皮、三角板、圓規等逐一串聯入電路中，看燈泡是否發光，燈泡發光，說明接入的是導體，燈泡不發光說明接入的是絕緣體；從而可演示物體導電性能的好壞、區分導體與絕緣體。

25.伏安法測鉛筆芯的電阻

將電源、開關、導線、電壓表、電流表、滑動變阻器、鉛筆芯組成一個電路，可以用伏安法測出鉛筆芯的電阻。

26電磁波的產生

將電源、開關、導線、組成一個簡單的電路，讓導線快速在鉛筆芯上劃過，放在旁邊的收音機會有咔咔的聲音。說明電磁波是由迅速變化的電流產生的。

學生的文具盒就是一個實驗箱，許多實驗所需的器材都可以從中找到，只要我們留心，稍加引導，學生在平時就可以做大量的實驗。這樣既增加了學生動手的機會，從而培養學生的實踐操作能力，又能使學生認識到自己身邊就有許多物理問題需要研究，從而激發學生學習物理的積極性和主動性，對全面提高學生的素質是十分有益的。