铅笔在初中物理实验中的应用

高茂生

在我们身边有大量的物理教学资源，我们可以充分利用这些教学资源，开发低成本实验。这些小实验虽然成本低，结构简单，但能让学生直观抓住问题的物理核心。而且，开发低成本实验，学生的参与面会更广。如学生的文具盒中通常有铅笔、圆珠笔、橡皮、刻度尺、三角板、圆规、胶带等等，在物理课堂教学中如能很好地加以利用，就可以完成很多物理小实验，帮助学生直观感受物理现象，深刻理解物理规律，体验物理之美。下面就以学生最常用的铅笔为例，来说明开发低成本实验，在物理实验教学中是可行的。

一、力学部分

1.测量质量及长度

先估测一支铅笔的质量或长度，然后用天平或刻度尺进行测量，看你估计的是否准确。

2.测量细铜丝的直径

将细铜丝紧密地缠绕在铅笔上N匝，用刻度尺测出细铜丝缠绕的总长度L，则细铜丝的直径为D=L/N。

3.固体可以传声

将铅笔一端紧靠耳朵，另一端用手指輕敲发声，体验一下与笔不紧靠耳朵时听到声音的区别，可知固体（笔杆）可以传声，且传声效果比气体好。或者，用牙咬住铅笔的一端，敲击另外一端，能够感受晚年失聪的贝多芬是如何听到自己创作的音乐的。

4.声音是由物体的振动产生的

用细线将铅笔吊起，使其振动，在铅笔下放一白纸，铅笔尖恰巧刚刚接触白纸，将发声的音叉接触铅笔，白纸在振动的铅笔下拉过，纸上就画出了振动图象。

5.惯性

将一支铅笔水平放在一纸条上，用手迅速抽动纸条，纸条被抽出而铅笔静止不动，说明铅笔具有惯性。

6.力的作用是相互的

拿一只铅笔，用手指压笔尖的一端，发现手指会凹陷并有疼痛感，说明物体间力的作用是相互的。

7.摩擦力

（1）比较滚动摩擦和滑动摩擦：铅笔写字时笔尖与纸面之间的摩擦是滑动摩擦，圆珠笔写字时，笔尖与纸面之间的摩擦是滚动摩擦.

（2）用弹簧测力计在桌面上匀速拉动文具盒，读出测力计的示数；然后将文具盒放在几只并排的铅笔上，再用弹簧测力计匀速拉动文具盒，读出测力计的示数；比较两次示数可以知道，用滚动代替滑动，可以减小摩擦。

或者把铅笔顺长放在纸板上，慢慢抬起，直到滚下；再把铅笔横着放在纸板上，慢慢抬起，直至滚下。我们会看到，横着放时，只要把纸板稍抬起一点，铅笔就会滚下；而顺长放时，要抬起较大的角度，铅笔才会下滑。说明：滚动摩擦比滑动摩擦小。

8.重心

将铅笔横放在手指上，若在非重心位置，铅笔会倾斜而掉下来，若放在一特定位置，铅笔就不会掉下来，这个实验说明，重力作用在整个铅笔上，但可以等效地看做作用在一点上，这一点叫重心。而且也能说明，物体的重心在手指上方的时候，才能保持平衡。

9.重力及方向

用细线将铅笔的一端吊住，发现笔尖的一端指向竖直向下。说明重力的方向是竖直向下指向地心的。

10.重力与质量的关系

取多支相同规格的铅笔，用天平测出一支或多支铅笔的质量，再用弹簧测力计测出一支或多支铅笔所受重力，可得出重力与质量的比值是一个定值：G/m=g即物体所受重力与质量成正比关系。

11.力可以改变物体的运动状态

松开拿铅笔的手，铅笔会竖直向下运动。用手推动铅笔或将铅笔扔出，铅笔由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态。

12.弹力的产生

用笔尖压手指指肚，指肚会凹陷。拿开铅笔，指肚会回复原状。说明弹力是由物体发生弹性形变时产生的。

13.压力的作用效果

用两只手指同时挤压铅笔两端，两手指的感觉不同，手指的凹陷程度不同，说明压力的作用效果与受力面积的大小有关。加大用力的力度，手指的凹陷程度变大，手指感觉更疼，说明压力的作用效果与压力的大小有关。

14.浮力

用手将铅笔压入盛水的容器中，松手后铅笔上浮，由此说明铅笔受到水对它的竖直向上的浮力作用。同时说明物体的密度小于液体时，物体会上浮。

15.制作简易密度计

在铅笔一端缠绕上适当的细铁丝（或铜丝），使其重心下移，将其放入水中，会发现笔能竖直地立于水中，制成简易的密度计，比较液体密度的大小。

16.杠杆

在铅笔下垫一块橡皮，就成了一个杠杆，改变支点位置，可演示不同类型的杠杆。或用细线系住一支铅笔，挂在铁架台上，使其在水平位置平衡，在左右两端悬挂不同数量的铅笔（或橡皮），调整两边铅笔所挂位置，用刻度尺测出两边距离，可以研究杠杆的平衡条件。

17.螺旋是斜面的变形

用白纸剪成一个直角三角形，在铅笔上逐圈向上缠绕，就成了螺旋。演示了斜面这一简单机械。

二、光学部分

18.影子的形成（光的直线传播）

将铅笔对着光源，后面会出现铅笔的影子，说明光在均匀介质中沿直线传播。

19.光的折射

将铅笔斜插入水中，发现水中部分向上弯折，说明光从水中斜射入空气中发生折射。

20.光的漫反射

能够从不同的角度都能看到铅笔，说明是发生了光的漫反射的结果。

21.物体与像关于平面镜是对称的

将铅笔放置于平面镜的前方，发现铅笔的左右两端相反。说明物与像关于平面镜是对称的。

22.不透明物体的颜色

能够识别不同颜色的铅笔，说明不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。

23.双眼确定物体位置

两手各拿一支铅笔，当你闭上一只眼睛，要使笔尖准确相碰，相当困难，若用两只眼睛，就很容易办到。因为人要靠两只眼睛才能确定铅笔尖的位置，即铅笔尖的位置在它射向眼的这两条光线反向延长线的交点上。

三、电学部分

24.物体的导电性，区分导体和绝缘体

将电源、小灯泡、开关、导线组成的一个简单电路，将铅笔木质部分、铅笔芯、直尺、橡皮、三角板、圆规等逐一串联入电路中，看灯泡是否发光，灯泡发光，说明接入的是导体，灯泡不发光说明接入的是绝缘体；从而可演示物体导电性能的好坏、区分导体与绝缘体。

25.伏安法测铅笔芯的电阻

将电源、开关、导线、电压表、电流表、滑动变阻器、铅笔芯组成一个电路，可以用伏安法测出铅笔芯的电阻。

26电磁波的产生

将电源、开关、导线、组成一个简单的电路，让导线快速在铅笔芯上划过，放在旁边的收音机会有咔咔的声音。说明电磁波是由迅速变化的电流产生的。

学生的文具盒就是一个实验箱，许多实验所需的器材都可以从中找到，只要我们留心，稍加引导，学生在平时就可以做大量的实验。这样既增加了学生动手的机会，从而培养学生的实践操作能力，又能使学生认识到自己身边就有许多物理问题需要研究，从而激发学生学习物理的积极性和主动性，对全面提高学生的素质是十分有益的。