鉛筆在物理實驗中的巧用

摘 要：物理實驗是物理課堂教學中非常重要的教學內(nèi)容，而科學探究則是其中主要的課程目標之一。隨著新課標教育改革的逐漸深入，教師在進行物理教學時不僅十分關(guān)注學生物理知識的掌握程度，而且特別重視學生實驗能力的培養(yǎng)，使得學生能夠在實驗操作過程中逐漸培養(yǎng)出物理學科核心素養(yǎng)。鉛筆是一種非常常見的書寫工具，不過在高中物理實驗教學中還有著更多的作用。本文主要針對鉛筆在物理實驗中的巧妙運用進行了分析，以供實踐參考。

關(guān)鍵詞：鉛筆;物理實驗;實驗教學

鉛筆是人們在幼兒時代中就不可缺少的學習工具，用鉛筆、蠟筆水彩筆進行涂鴉，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。在小學低年級階段中，鉛筆是小學生的主要書寫工具，在作業(yè)本上將小學生的成長與進步一一記錄下來;在教學中，鉛筆不僅在美術(shù)課堂中能夠進行繪畫練習，使其能夠不斷提高畫技，在數(shù)學教學中巧用鉛筆進行線段和函數(shù)圖像的繪制，而且在物理教學中，鉛筆也發(fā)揮著非常大的作用。

一、巧用鉛筆演示慣性實驗

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

二、巧用鉛筆演示重力與質(zhì)量的關(guān)系

在高中物理實驗教學過程中，鉛筆發(fā)揮著非常重要的作用，很多物理實驗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生的物理學習興趣和實驗操作探索熱情有效地激發(fā)出來，而且還有利于學生更好地對物理知識，以及物理實驗進行理解與掌握，從而將物理實驗教學效率和質(zhì)量有效地提高[2]。比如：在學習物理教材中第八章的“重力”這一課的物理實驗內(nèi)容時，教師就可以引導學生巧用鉛筆進行“重力與質(zhì)量的關(guān)系”實驗。也就是讓學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)量值進行比例計算，從而得出一個定值，也就是G（重力）/m（質(zhì)量）=g，通過實驗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、巧用鉛筆演示滾動摩擦

物理教師在引導學生學習物理教材中第八章的“摩擦力”這一課時的滾動摩擦實驗時，就可以巧妙地利用鉛筆進行滾動摩擦實驗的演示，將提前準備好的鉛筆整齊地放在桌面上，將一個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行拉動，并及時地將相應(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行拉動，并及時地將相應(yīng)數(shù)值記錄下來，也就是F2，將F1與F2進行對比，很明顯F2大于F1，從而證明了在條件相同的情況下，物體的滑動被滾動所替代時，摩擦力減小。當教師為學生將實驗演示完之后，就可以讓學生按照教師所演示的步驟自己動手進行體會，這樣不僅能夠?qū)⒊踔猩膭邮謱嵺`能力進一步地增強，而且還更有利于學生對這一實驗結(jié)論的理解與掌握。

四、巧用鉛筆可以演示力對物體做功的兩個必要因素

教師在利用物理實驗引導學生探索物體做功的兩個必要因素時，就可以巧妙地利用鉛筆進行具體的實驗操作。先引導學生將提前準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，學生的手需要給鉛筆一個向上作用的力，如果在力的方向進行移動，這樣就表明力能夠?qū)︺U筆做功，如果鉛筆在空中處于靜止狀態(tài)，這樣鉛筆雖然會受到力的作用，不過在力的方向下，并沒有出現(xiàn)移動現(xiàn)象，這也就表明力沒有對鉛筆做功。此外，在學習“力”的相關(guān)知識，以及進行與“力”相關(guān)的實驗時，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?。再比如：教師在教學過程中可以讓學生用力地捏鉛筆，然后觀察鉛筆的狀態(tài)與手指的形狀，此時就可以讓學生理解到物體之間力的作用是相互的，也就是用手對鉛筆用力過程中，手也會受到鉛筆所帶來的作用力。

五、巧用鉛筆體會壓力與壓強的關(guān)系

在學習物理教材中第十章的“壓強”這一課時的物理實驗內(nèi)容時，教師就可以利用鉛筆巧妙地進行壓力與壓強的關(guān)系實驗。提前準備一支已經(jīng)用過的鉛筆，將雙手的食指對這支鉛筆的兩端進行對壓，不過需要讓學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，就能夠得出結(jié)論雙手食指對鉛筆所帶來的壓力是相等的。教師再引導學生感受并思考左右手食指在接觸鉛筆時的感受，這樣學生就會自主地聯(lián)想起以往所學的力的相互作用，然后就能解釋雙手在與鉛筆接觸時感受不同的原因，也就是因為左右手與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并不會有疼痛感產(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，那么壓強就比較大，從而會讓手指出現(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，那么壓強就會相對較小，這樣手指變形程度并不明顯，也就不會產(chǎn)生疼痛感，所以會顯得非常輕松。在教學過程中教師可以讓學生與實際生活聯(lián)系起來，讓學生思考這一原理在實際生活中的影響，學生很容易聯(lián)想到圖釘?shù)脑O(shè)計就是應(yīng)用的這一原理。

此外，教師在引導學生利用物理實驗研究固體壓強的決定因素時，也會用到鉛筆進行具體的實驗操作。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，引導學生對海綿上兩次鉛筆在不同位置留下的痕跡進行認真仔細的觀察與對比，這時學生就能夠發(fā)現(xiàn)水平位置時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，壓強就越小;反之，接觸面越小，壓強也就越大。如果將鉛筆豎直地放置到海綿上，用不同的力度將鉛筆進行下按，然后對于鉛筆陷入海綿的實際情況進行觀察與對比，這時就可以發(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，海綿所受到的壓強會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也會隨之變大，反之如果物體受到的壓力越小，那么壓強也會隨之變小。

六、巧用鉛筆演示浮力的存在

“浮力”的教學在物理教學體系中有著非常重要的地位，在進行關(guān)于“浮力”的相關(guān)實驗時，教師也可以巧妙地用鉛筆進行實驗操作。比如：在學習物理教材中第十章的“物體的浮與沉”這一課時的物理實驗內(nèi)容時，鉛筆在實驗過程中發(fā)揮的作用是巨大的。在物理實驗課上課之前準備好一個盛滿水的容器，在學習物體的沉與浮時，就可以將鉛筆用手壓入該容器之中，然后將手指松開，對鉛筆的狀態(tài)進行觀察，這時就可以發(fā)現(xiàn)鉛筆會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受到水的浮力作用，而且這個浮力作用是豎直向上的。

七、借助筆芯的導體作用，認識電阻定律和滑動變阻器的工作原理

鉛筆的筆芯屬于導體，在進行與“電”相關(guān)的物理實驗中起到了非常大的作用。比如：在學習物理教材中第十四章的“變阻器”這一課時的物理實驗內(nèi)容時，教師就會利用鉛筆筆芯的導體作用進行電阻定律的認識實驗與滑動變阻器工作原理的探究實驗。首先需要在實驗過程中探索出導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，這時小燈泡就會發(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行移動時，燈泡所發(fā)出的光亮就會變得越來越強，當兩片金屬夾之間接觸時，小燈泡所發(fā)出的光亮則是最強的。這一現(xiàn)象也就表明，鉛筆芯作為導體，其長度如果比較長，那么電阻也就會越大，燈泡所發(fā)出的光亮也就比較微弱;如果導體的長度比較短，那么電阻也會隨之減小，燈泡所發(fā)出的光亮也就會越強。

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

八、巧用鉛筆演示杠桿的平衡條件

杠桿原理是實際生活中經(jīng)常會用到的物理原理，大多數(shù)的學生對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)于這一原理的實驗教學中，就可以充分利用學生對杠桿原理的了解，設(shè)計出科學合理的物理實驗，將學生的學習興趣有效激發(fā)出來，從而更加高效地進行物理實驗教學。在杠桿原理實驗教學中，教師就可以巧妙地利用學習工具鉛筆進行實驗設(shè)計，在鐵架臺上將一支鉛筆用細線固定其中，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，對鉛筆的懸掛位置進行不斷的調(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，高中物理教師引導學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，然后準備兩條長度相等的細線和三把完全相同的細鎖，將鉛筆的正中間用釘子鉆一個小孔，然后將準備好的細線穿入到細孔中，作為提紐，在這個過程中教師要讓學生了解這個提紐的作用是支點。在這個實驗中可以得出：如果支點到力點的距離比到重點的距離大，那么就會很省力;如果支點到力點的距離比到重點的距離小，那么就會比較費力;如果距離相等的話，那么既不會費力也不會省力。

九、制作滑輪

鉛筆在高中物理實驗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三角形，將三角形的頂端打成一個小節(jié)，彎曲成一個小鉤，然后用小鉤進行固定，這樣定滑輪就被制作出來了。在教學過程中，教師可以在使用彈簧秤時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渥鳛閯踊喪褂?，然后用細線與彈簧秤拉動，就會發(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

在高中物理實驗課堂中，用鉛筆制作錐體向上滾時，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，準備好兩條細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，這時就能發(fā)現(xiàn)在該軌道上小錐體會從下端向上端滾去，這樣會讓學生的好奇心被激發(fā)出來，使得學生對于物理學實驗充滿熱情，并將探究欲望有效地調(diào)動出來，從而更有助于學生創(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)知識時，可以讓學生先準備三支新的鉛筆，用膠水將鉛筆的一端沿著水平的桌縫豎直地粘好，然后引導學生將一只眼睛閉上，另一只眼睛與鉛筆保持平視狀態(tài)，此時，學生就能夠發(fā)現(xiàn)前面的鉛筆會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，可以引導學生拿出一支鉛筆，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，讓學生進行認真觀察，就能發(fā)現(xiàn)鉛筆像是被折成三段。

結(jié)束語

在新課標教學改革背景下，物理教師在物理實驗教學中，不僅要重視起學生親自動手實驗操作，使其在實驗操作中能夠掌握更多的物理知識并培養(yǎng)出動手能力，而且還需要培養(yǎng)學生可以借助現(xiàn)有材料進行實驗探究活動的能力，從而能夠讓學生在實驗探究過程中對科學實驗過程有著更加真實的體驗，對研究方法有所領(lǐng)悟，并逐漸形成科學的思維，進一步地培養(yǎng)并提高學生的創(chuàng)新能力與綜合實踐能力，為學生的全面發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]葛亞梅.物理實驗教學中物理自制教具的作用探究[J].數(shù)理化解題研究，2021（32）：92-93.

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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)斜塘學校，中學高級，學士。研究方向：中學物理教學。

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