鉛筆在物理實(shí)驗(yàn)中的巧用

摘 要：物理實(shí)驗(yàn)是物理課堂教學(xué)中非常重要的教學(xué)內(nèi)容，而科學(xué)探究則是其中主要的課程目標(biāo)之一。隨著新課標(biāo)教育改革的逐漸深入，教師在進(jìn)行物理教學(xué)時(shí)不僅十分關(guān)注學(xué)生物理知識(shí)的掌握程度，而且特別重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，使得學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)操作過程中逐漸培養(yǎng)出物理學(xué)科核心素養(yǎng)。鉛筆是一種非常常見的書寫工具，不過在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還有著更多的作用。本文主要針對(duì)鉛筆在物理實(shí)驗(yàn)中的巧妙運(yùn)用進(jìn)行了分析，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：鉛筆;物理實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

鉛筆是人們?cè)谟變簳r(shí)代中就不可缺少的學(xué)習(xí)工具，用鉛筆、蠟筆水彩筆進(jìn)行涂鴉，不僅能夠創(chuàng)作出各種各樣的“杰作”，而且還能借此抒發(fā)情感。在小學(xué)低年級(jí)階段中，鉛筆是小學(xué)生的主要書寫工具，在作業(yè)本上將小學(xué)生的成長與進(jìn)步一一記錄下來;在教學(xué)中，鉛筆不僅在美術(shù)課堂中能夠進(jìn)行繪畫練習(xí)，使其能夠不斷提高畫技，在數(shù)學(xué)教學(xué)中巧用鉛筆進(jìn)行線段和函數(shù)圖像的繪制，而且在物理教學(xué)中，鉛筆也發(fā)揮著非常大的作用。

一、巧用鉛筆演示慣性實(shí)驗(yàn)

在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中，教師為了能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)蘇科版物理教材中“力與運(yùn)動(dòng)”時(shí)真實(shí)地感受到慣性的存在，就可以讓學(xué)生先準(zhǔn)備出一張紙和一支鉛筆，鉛筆按照水平方向放在紙張上，引導(dǎo)學(xué)生迅速地用手抽動(dòng)紙條，當(dāng)紙條被抽出之后，鉛筆依舊在原位置保持相對(duì)靜止的狀態(tài)，這樣就能夠證明物體具有慣性[1]。如果一些學(xué)生對(duì)于這一實(shí)驗(yàn)并不能有效地理解，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生使用鉛筆進(jìn)行慣性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生將鉛筆在合理范圍內(nèi)扔出去，當(dāng)鉛筆與手脫離之后依舊保持向前運(yùn)動(dòng)，這也就表明物體的慣性。通過讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和觀察，能夠讓學(xué)生對(duì)于慣性有著更多的了解和認(rèn)識(shí)，并且對(duì)于物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。

二、巧用鉛筆演示重力與質(zhì)量的關(guān)系

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，鉛筆發(fā)揮著非常重要的作用，很多物理實(shí)驗(yàn)都能夠借助鉛筆這類簡單的工具完成，這樣不僅能夠有效地將學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)操作探索熱情有效地激發(fā)出來，而且還有利于學(xué)生更好地對(duì)物理知識(shí)，以及物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理解與掌握，從而將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量有效地提高[2]。比如：在學(xué)習(xí)物理教材中第八章的“重力”這一課的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生巧用鉛筆進(jìn)行“重力與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。也就是讓學(xué)生用天平將每支鉛筆的質(zhì)量測量出來，然后用彈簧測力計(jì)將鉛筆所承受的重力分別都測量出來，這樣根據(jù)物理公式將重力值與質(zhì)量值進(jìn)行比例計(jì)算，從而得出一個(gè)定值，也就是G（重力）/m（質(zhì)量）=g，通過實(shí)驗(yàn)證明物體所受到的重力與質(zhì)量的關(guān)系是呈正比例的。

三、巧用鉛筆演示滾動(dòng)摩擦

物理教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理教材中第八章的“摩擦力”這一課時(shí)的滾動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)時(shí)，就可以巧妙地利用鉛筆進(jìn)行滾動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)的演示，將提前準(zhǔn)備好的鉛筆整齊地放在桌面上，將一個(gè)木塊放在整齊排列的鉛筆上，然后用彈簧秤將木塊勻速地進(jìn)行拉動(dòng)，并及時(shí)地將相應(yīng)數(shù)值記錄下來，也就是F1，將鉛筆收起，使得木塊被直接放到桌面上，也用彈簧秤將木塊勻速地進(jìn)行拉動(dòng)，并及時(shí)地將相應(yīng)數(shù)值記錄下來，也就是F2，將F1與F2進(jìn)行對(duì)比，很明顯F2大于F1，從而證明了在條件相同的情況下，物體的滑動(dòng)被滾動(dòng)所替代時(shí)，摩擦力減小。當(dāng)教師為學(xué)生將實(shí)驗(yàn)演示完之后，就可以讓學(xué)生按照教師所演示的步驟自己動(dòng)手進(jìn)行體會(huì)，這樣不僅能夠?qū)⒊踔猩膭?dòng)手實(shí)踐能力進(jìn)一步地增強(qiáng)，而且還更有利于學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論的理解與掌握。

四、巧用鉛筆可以演示力對(duì)物體做功的兩個(gè)必要因素

教師在利用物理實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探索物體做功的兩個(gè)必要因素時(shí)，就可以巧妙地利用鉛筆進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作。先引導(dǎo)學(xué)生將提前準(zhǔn)備好的鉛筆用右手舉過自己的頭頂，在將鉛筆舉起來的過程中，學(xué)生的手需要給鉛筆一個(gè)向上作用的力，如果在力的方向進(jìn)行移動(dòng)，這樣就表明力能夠?qū)︺U筆做功，如果鉛筆在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，這樣鉛筆雖然會(huì)受到力的作用，不過在力的方向下，并沒有出現(xiàn)移動(dòng)現(xiàn)象，這也就表明力沒有對(duì)鉛筆做功。此外，在學(xué)習(xí)“力”的相關(guān)知識(shí)，以及進(jìn)行與“力”相關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，也可以靈活地應(yīng)用鉛筆。比如：教師可以雙手將鉛筆用力地折斷，這時(shí)鉛筆就變成了兩段，這就表明物體在力的作用下能夠?qū)⑿螤罡淖儭Ｔ俦热纾航處熢诮虒W(xué)過程中可以讓學(xué)生用力地捏鉛筆，然后觀察鉛筆的狀態(tài)與手指的形狀，此時(shí)就可以讓學(xué)生理解到物體之間力的作用是相互的，也就是用手對(duì)鉛筆用力過程中，手也會(huì)受到鉛筆所帶來的作用力。

五、巧用鉛筆體會(huì)壓力與壓強(qiáng)的關(guān)系

在學(xué)習(xí)物理教材中第十章的“壓強(qiáng)”這一課時(shí)的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，教師就可以利用鉛筆巧妙地進(jìn)行壓力與壓強(qiáng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。提前準(zhǔn)備一支已經(jīng)用過的鉛筆，將雙手的食指對(duì)這支鉛筆的兩端進(jìn)行對(duì)壓，不過需要讓學(xué)生注意不要被鉛筆芯所傷。用雙手食指將鉛筆調(diào)整到平衡狀態(tài)時(shí)，就能夠得出結(jié)論雙手食指對(duì)鉛筆所帶來的壓力是相等的。教師再引導(dǎo)學(xué)生感受并思考左右手食指在接觸鉛筆時(shí)的感受，這樣學(xué)生就會(huì)自主地聯(lián)想起以往所學(xué)的力的相互作用，然后就能解釋雙手在與鉛筆接觸時(shí)感受不同的原因，也就是因?yàn)樽笥沂峙c鉛筆的不同接觸面接觸，使得沒有被用過的鉛筆一端在與手指接觸時(shí)并不會(huì)有疼痛感產(chǎn)生，而使用過的鉛筆一端在與手指接觸后，就會(huì)有些許的疼痛感。從這一現(xiàn)象可以得出的結(jié)論是：如果手指與鉛筆接觸面積比較小時(shí)，那么壓強(qiáng)就比較大，從而會(huì)讓手指出現(xiàn)變形現(xiàn)象并產(chǎn)生輕微疼痛感;如果手指與鉛筆接觸面積比較大時(shí)，那么壓強(qiáng)就會(huì)相對(duì)較小，這樣手指變形程度并不明顯，也就不會(huì)產(chǎn)生疼痛感，所以會(huì)顯得非常輕松。在教學(xué)過程中教師可以讓學(xué)生與實(shí)際生活聯(lián)系起來，讓學(xué)生思考這一原理在實(shí)際生活中的影響，學(xué)生很容易聯(lián)想到圖釘?shù)脑O(shè)計(jì)就是應(yīng)用的這一原理。

此外，教師在引導(dǎo)學(xué)生利用物理實(shí)驗(yàn)研究固體壓強(qiáng)的決定因素時(shí)，也會(huì)用到鉛筆進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作。也就是用一支鉛筆在水平位置和豎直位置分別放到海綿上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)海綿上兩次鉛筆在不同位置留下的痕跡進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的觀察與對(duì)比，這時(shí)學(xué)生就能夠發(fā)現(xiàn)水平位置時(shí)的鉛筆在海綿上所留下痕跡相比于豎直位置的要淺一些，這就表明物體受到的壓強(qiáng)與接觸面積的大小有著一定程度上的關(guān)系，即接觸面越大，壓強(qiáng)就越小;反之，接觸面越小，壓強(qiáng)也就越大。如果將鉛筆豎直地放置到海綿上，用不同的力度將鉛筆進(jìn)行下按，然后對(duì)于鉛筆陷入海綿的實(shí)際情況進(jìn)行觀察與對(duì)比，這時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)海綿所受到的壓力越大，那么鉛筆在海綿中陷入的也就更深，從而能夠證明，海綿所受到的壓強(qiáng)會(huì)隨著壓力的增大或減少而隨之增加或減小。也就是在同一接觸面上，物體受到的壓力越大那么壓強(qiáng)也會(huì)隨之變大，反之如果物體受到的壓力越小，那么壓強(qiáng)也會(huì)隨之變小。

六、巧用鉛筆演示浮力的存在

“浮力”的教學(xué)在物理教學(xué)體系中有著非常重要的地位，在進(jìn)行關(guān)于“浮力”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師也可以巧妙地用鉛筆進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。比如：在學(xué)習(xí)物理教材中第十章的“物體的浮與沉”這一課時(shí)的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，鉛筆在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)揮的作用是巨大的。在物理實(shí)驗(yàn)課上課之前準(zhǔn)備好一個(gè)盛滿水的容器，在學(xué)習(xí)物體的沉與浮時(shí)，就可以將鉛筆用手壓入該容器之中，然后將手指松開，對(duì)鉛筆的狀態(tài)進(jìn)行觀察，這時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)鉛筆會(huì)在手指松開的一剎那出現(xiàn)快速上浮的現(xiàn)象，因此就可以證明鉛筆會(huì)受到水的浮力作用，而且這個(gè)浮力作用是豎直向上的。

七、借助筆芯的導(dǎo)體作用，認(rèn)識(shí)電阻定律和滑動(dòng)變阻器的工作原理

鉛筆的筆芯屬于導(dǎo)體，在進(jìn)行與“電”相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)中起到了非常大的作用。比如：在學(xué)習(xí)物理教材中第十四章的“變阻器”這一課時(shí)的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，教師就會(huì)利用鉛筆筆芯的導(dǎo)體作用進(jìn)行電阻定律的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)與滑動(dòng)變阻器工作原理的探究實(shí)驗(yàn)。首先需要在實(shí)驗(yàn)過程中探索出導(dǎo)體長度與電阻之間的關(guān)系。先將鉛筆的外殼縱向削去一半，然后將這支鉛筆放在電路兩端的金屬夾的位置上將其連接起來，然后將開關(guān)合上，這時(shí)小燈泡就會(huì)發(fā)出比較微弱的光。如果將鉛筆一端的金屬夾向著另一金屬夾方向進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，燈泡所發(fā)出的光亮就會(huì)變得越來越強(qiáng)，當(dāng)兩片金屬夾之間接觸時(shí)，小燈泡所發(fā)出的光亮則是最強(qiáng)的。這一現(xiàn)象也就表明，鉛筆芯作為導(dǎo)體，其長度如果比較長，那么電阻也就會(huì)越大，燈泡所發(fā)出的光亮也就比較微弱;如果導(dǎo)體的長度比較短，那么電阻也會(huì)隨之減小，燈泡所發(fā)出的光亮也就會(huì)越強(qiáng)。

在物理教學(xué)課堂中所涉及的變阻器相關(guān)知識(shí)都是比較基礎(chǔ)的，主要是讓學(xué)生了解在串聯(lián)電路中滑動(dòng)變阻器具有一定的限流功能，而在高中物理教學(xué)中，會(huì)讓學(xué)生了解到在并聯(lián)電路中滑動(dòng)變阻器的分壓功能。因此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生只將串聯(lián)電路中的滑動(dòng)變阻器的工作原理理解并掌握即可，可以利用鉛筆芯的導(dǎo)體作用，將接入電路的導(dǎo)線長度進(jìn)行不斷改變，進(jìn)而觀察接入電路的電阻，然后將滑動(dòng)變阻器的工作原理進(jìn)行驗(yàn)證。

八、巧用鉛筆演示杠桿的平衡條件

杠桿原理是實(shí)際生活中經(jīng)常會(huì)用到的物理原理，大多數(shù)的學(xué)生對(duì)于這一原理都有著一定的了解，不過這些了解一般都是表面的。高中物理教師在關(guān)于這一原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，就可以充分利用學(xué)生對(duì)杠桿原理的了解，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的物理實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有效激發(fā)出來，從而更加高效地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在杠桿原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師就可以巧妙地利用學(xué)習(xí)工具鉛筆進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在鐵架臺(tái)上將一支鉛筆用細(xì)線固定其中，并使鉛筆在水平位置上保持平衡，將其作為杠桿。然后在鉛筆兩端分別吊上不同數(shù)量的鉛筆，使其成為杠桿中的鉤碼，對(duì)鉛筆的懸掛位置進(jìn)行不斷的調(diào)節(jié)，使其能夠保持平衡，并且用刻度尺將兩邊支點(diǎn)的距離都測量出來，這樣就能夠找出杠桿平衡所需要的條件。

除此之外，高中物理教師引導(dǎo)學(xué)生可以利用鉛筆制作杠桿，用刻度尺將鉛筆平均分為四等份，并且刻上相應(yīng)的記號(hào)，然后準(zhǔn)備兩條長度相等的細(xì)線和三把完全相同的細(xì)鎖，將鉛筆的正中間用釘子鉆一個(gè)小孔，然后將準(zhǔn)備好的細(xì)線穿入到細(xì)孔中，作為提紐，在這個(gè)過程中教師要讓學(xué)生了解這個(gè)提紐的作用是支點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以得出：如果支點(diǎn)到力點(diǎn)的距離比到重點(diǎn)的距離大，那么就會(huì)很省力;如果支點(diǎn)到力點(diǎn)的距離比到重點(diǎn)的距離小，那么就會(huì)比較費(fèi)力;如果距離相等的話，那么既不會(huì)費(fèi)力也不會(huì)省力。

九、制作滑輪

鉛筆在高中物理實(shí)驗(yàn)中有著非常重要的作用，可以將鉛筆制作成滑輪。首先用鋼鋸將鉛筆鋸成一小節(jié)，或者是用鋼絲擠出鉛筆芯，然后把鋼絲用尖嘴鉗曲成一個(gè)三角形，將三角形的頂端打成一個(gè)小節(jié)，彎曲成一個(gè)小鉤，然后用小鉤進(jìn)行固定，這樣定滑輪就被制作出來了。在教學(xué)過程中，教師可以在使用彈簧秤時(shí)用制作好的滑輪拉鉤碼，在滑輪的作用下能夠更加省力而且還能夠?qū)⒘Φ姆较蛴行У馗淖儭^碼掛在小鉤下，就能夠?qū)⑵渥鳛閯?dòng)滑輪使用，然后用細(xì)線與彈簧秤拉動(dòng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣非常省力，不過不能將力的方向有效地改變。

十、制作錐體向上滾

在高中物理實(shí)驗(yàn)課堂中，用鉛筆制作錐體向上滾時(shí)，需要先用鋼鋸把鉛筆鋸成小節(jié)，并用轉(zhuǎn)筆刀將鋸成小段的鉛筆的兩端分別削成尖錐體，準(zhǔn)備好兩條細(xì)鐵絲將其擺放成八字下端的軌道放到書本上，再將八字上端放到桌面上，把已經(jīng)削好的小錐體放到靠近桌面的軌道上，這時(shí)就能發(fā)現(xiàn)在該軌道上小錐體會(huì)從下端向上端滾去，這樣會(huì)讓學(xué)生的好奇心被激發(fā)出來，使得學(xué)生對(duì)于物理學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿熱情，并將探究欲望有效地調(diào)動(dòng)出來，從而更有助于學(xué)生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

十一、演示光的折射現(xiàn)象并驗(yàn)證光的直線傳播

高中物理教師在講授“光現(xiàn)象”的相關(guān)知識(shí)時(shí)，可以讓學(xué)生先準(zhǔn)備三支新的鉛筆，用膠水將鉛筆的一端沿著水平的桌縫豎直地粘好，然后引導(dǎo)學(xué)生將一只眼睛閉上，另一只眼睛與鉛筆保持平視狀態(tài)，此時(shí)，學(xué)生就能夠發(fā)現(xiàn)前面的鉛筆會(huì)將后面的鉛筆全部擋住，這就表明了光在傳播過程中是呈直線的。除此之外，教師在講“光的直射現(xiàn)象”時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生拿出一支鉛筆，將鉛筆放在桌面上，并在鉛筆中部用小塊的厚玻璃將其壓住，讓學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真觀察，就能發(fā)現(xiàn)鉛筆像是被折成三段。

結(jié)束語

在新課標(biāo)教學(xué)改革背景下，物理教師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅要重視起學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作，使其在實(shí)驗(yàn)操作中能夠掌握更多的物理知識(shí)并培養(yǎng)出動(dòng)手能力，而且還需要培養(yǎng)學(xué)生可以借助現(xiàn)有材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的能力，從而能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程有著更加真實(shí)的體驗(yàn)，對(duì)研究方法有所領(lǐng)悟，并逐漸形成科學(xué)的思維，進(jìn)一步地培養(yǎng)并提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合實(shí)踐能力，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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作者簡介：黃愛娟（1979— ），女，漢族，江蘇泰興人，蘇州工業(yè)園區(qū)斜塘學(xué)校，中學(xué)高級(jí)，學(xué)士。研究方向：中學(xué)物理教學(xué)。

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