铅笔在物理实验中的巧用

摘 要：物理实验是物理课堂教学中非常重要的教学内容，而科学探究则是其中主要的课程目标之一。随着新课标教育改革的逐渐深入，教师在进行物理教学时不仅十分关注学生物理知识的掌握程度，而且特别重视学生实验能力的培养，使得学生能够在实验操作过程中逐渐培养出物理学科核心素养。铅笔是一种非常常见的书写工具，不过在高中物理实验教学中还有着更多的作用。本文主要针对铅笔在物理实验中的巧妙运用进行了分析，以供实践参考。

关键词：铅笔;物理实验;实验教学

铅笔是人们在幼儿时代中就不可缺少的学习工具，用铅笔、蜡笔水彩笔进行涂鸦，不仅能够创作出各种各样的“杰作”，而且还能借此抒发情感。在小学低年级阶段中，铅笔是小学生的主要书写工具，在作业本上将小学生的成长与进步一一记录下来;在教学中，铅笔不仅在美术课堂中能够进行绘画练习，使其能够不断提高画技，在数学教学中巧用铅笔进行线段和函数图像的绘制，而且在物理教学中，铅笔也发挥着非常大的作用。

一、巧用铅笔演示惯性实验

在中学物理实验教学课堂中，教师为了能够让学生在学习苏科版物理教材中“力与运动”时真实地感受到惯性的存在，就可以让学生先准备出一张纸和一支铅笔，铅笔按照水平方向放在纸张上，引导学生迅速地用手抽动纸条，当纸条被抽出之后，铅笔依旧在原位置保持相对静止的状态，这样就能够证明物体具有惯性[1]。如果一些学生对于这一实验并不能有效地理解，教师还可以引导学生使用铅笔进行惯性实验，让学生将铅笔在合理范围内扔出去，当铅笔与手脱离之后依旧保持向前运动，这也就表明物体的惯性。通过让学生自己动手进行实验操作和观察，能够让学生对于惯性有着更多的了解和认识，并且对于物理的学习产生浓厚的兴趣。

二、巧用铅笔演示重力与质量的关系

在高中物理实验教学过程中，铅笔发挥着非常重要的作用，很多物理实验都能够借助铅笔这类简单的工具完成，这样不仅能够有效地将学生的物理学习兴趣和实验操作探索热情有效地激发出来，而且还有利于学生更好地对物理知识，以及物理实验进行理解与掌握，从而将物理实验教学效率和质量有效地提高[2]。比如：在学习物理教材中第八章的“重力”这一课的物理实验内容时，教师就可以引导学生巧用铅笔进行“重力与质量的关系”实验。也就是让学生用天平将每支铅笔的质量测量出来，然后用弹簧测力计将铅笔所承受的重力分别都测量出来，这样根据物理公式将重力值与质量值进行比例计算，从而得出一个定值，也就是G（重力）/m（质量）=g，通过实验证明物体所受到的重力与质量的关系是呈正比例的。

三、巧用铅笔演示滚动摩擦

物理教师在引导学生学习物理教材中第八章的“摩擦力”这一课时的滚动摩擦实验时，就可以巧妙地利用铅笔进行滚动摩擦实验的演示，将提前准备好的铅笔整齐地放在桌面上，将一个木块放在整齐排列的铅笔上，然后用弹簧秤将木块匀速地进行拉动，并及时地将相应数值记录下来，也就是F1，将铅笔收起，使得木块被直接放到桌面上，也用弹簧秤将木块匀速地进行拉动，并及时地将相应数值记录下来，也就是F2，将F1与F2进行对比，很明显F2大于F1，从而证明了在条件相同的情况下，物体的滑动被滚动所替代时，摩擦力减小。当教师为学生将实验演示完之后，就可以让学生按照教师所演示的步骤自己动手进行体会，这样不仅能够将初中生的动手实践能力进一步地增强，而且还更有利于学生对这一实验结论的理解与掌握。

四、巧用铅笔可以演示力对物体做功的两个必要因素

教师在利用物理实验引导学生探索物体做功的两个必要因素时，就可以巧妙地利用铅笔进行具体的实验操作。先引导学生将提前准备好的铅笔用右手举过自己的头顶，在将铅笔举起来的过程中，学生的手需要给铅笔一个向上作用的力，如果在力的方向进行移动，这样就表明力能够对铅笔做功，如果铅笔在空中处于静止状态，这样铅笔虽然会受到力的作用，不过在力的方向下，并没有出现移动现象，这也就表明力没有对铅笔做功。此外，在学习“力”的相关知识，以及进行与“力”相关的实验时，也可以灵活地应用铅笔。比如：教师可以双手将铅笔用力地折断，这时铅笔就变成了两段，这就表明物体在力的作用下能够将形状改变。再比如：教师在教学过程中可以让学生用力地捏铅笔，然后观察铅笔的状态与手指的形状，此时就可以让学生理解到物体之间力的作用是相互的，也就是用手对铅笔用力过程中，手也会受到铅笔所带来的作用力。

五、巧用铅笔体会压力与压强的关系

在学习物理教材中第十章的“压强”这一课时的物理实验内容时，教师就可以利用铅笔巧妙地进行压力与压强的关系实验。提前准备一支已经用过的铅笔，将双手的食指对这支铅笔的两端进行对压，不过需要让学生注意不要被铅笔芯所伤。用双手食指将铅笔调整到平衡状态时，就能够得出结论双手食指对铅笔所带来的压力是相等的。教师再引导学生感受并思考左右手食指在接触铅笔时的感受，这样学生就会自主地联想起以往所学的力的相互作用，然后就能解释双手在与铅笔接触时感受不同的原因，也就是因为左右手与铅笔的不同接触面接触，使得没有被用过的铅笔一端在与手指接触时并不会有疼痛感产生，而使用过的铅笔一端在与手指接触后，就会有些许的疼痛感。从这一现象可以得出的结论是：如果手指与铅笔接触面积比较小时，那么压强就比较大，从而会让手指出现变形现象并产生轻微疼痛感;如果手指与铅笔接触面积比较大时，那么压强就会相对较小，这样手指变形程度并不明显，也就不会产生疼痛感，所以会显得非常轻松。在教学过程中教师可以让学生与实际生活联系起来，让学生思考这一原理在实际生活中的影响，学生很容易联想到图钉的设計就是应用的这一原理。

此外，教师在引导学生利用物理实验研究固体压强的决定因素时，也会用到铅笔进行具体的实验操作。也就是用一支铅笔在水平位置和竖直位置分别放到海绵上，引导学生对海绵上两次铅笔在不同位置留下的痕迹进行认真仔细的观察与对比，这时学生就能够发现水平位置时的铅笔在海绵上所留下痕迹相比于竖直位置的要浅一些，这就表明物体受到的压强与接触面积的大小有着一定程度上的关系，即接触面越大，压强就越小;反之，接触面越小，压强也就越大。如果将铅笔竖直地放置到海绵上，用不同的力度将铅笔进行下按，然后对于铅笔陷入海绵的实际情况进行观察与对比，这时就可以发现海绵所受到的压力越大，那么铅笔在海绵中陷入的也就更深，从而能够证明，海绵所受到的压强会随着压力的增大或减少而随之增加或减小。也就是在同一接触面上，物体受到的压力越大那么压强也会随之变大，反之如果物体受到的压力越小，那么压强也会随之变小。

六、巧用铅笔演示浮力的存在

“浮力”的教学在物理教学体系中有着非常重要的地位，在进行关于“浮力”的相关实验时，教师也可以巧妙地用铅笔进行实验操作。比如：在学习物理教材中第十章的“物体的浮与沉”这一课时的物理实验内容时，铅笔在实验过程中发挥的作用是巨大的。在物理实验课上课之前准备好一个盛满水的容器，在学习物体的沉与浮时，就可以将铅笔用手压入该容器之中，然后将手指松开，对铅笔的状态进行观察，这时就可以发现铅笔会在手指松开的一刹那出现快速上浮的现象，因此就可以证明铅笔会受到水的浮力作用，而且这个浮力作用是竖直向上的。

七、借助笔芯的导体作用，认识电阻定律和滑动变阻器的工作原理

铅笔的笔芯属于导体，在进行与“电”相关的物理实验中起到了非常大的作用。比如：在学习物理教材中第十四章的“变阻器”这一课时的物理实验内容时，教师就会利用铅笔笔芯的导体作用进行电阻定律的认识实验与滑动变阻器工作原理的探究实验。首先需要在实验过程中探索出导体长度与电阻之间的关系。先将铅笔的外壳纵向削去一半，然后将这支铅笔放在电路两端的金属夹的位置上将其连接起来，然后将开关合上，这时小灯泡就会发出比较微弱的光。如果将铅笔一端的金属夹向着另一金属夹方向进行移动时，灯泡所发出的光亮就会变得越来越强，当两片金属夹之间接触时，小灯泡所发出的光亮则是最强的。这一现象也就表明，铅笔芯作为导体，其长度如果比较长，那么电阻也就会越大，灯泡所发出的光亮也就比较微弱;如果导体的长度比较短，那么电阻也会随之减小，灯泡所发出的光亮也就会越强。

在物理教学课堂中所涉及的变阻器相关知识都是比较基础的，主要是让学生了解在串联电路中滑动变阻器具有一定的限流功能，而在高中物理教学中，会让学生了解到在并联电路中滑动变阻器的分压功能。因此，在物理实验教学中，学生只将串联电路中的滑动变阻器的工作原理理解并掌握即可，可以利用铅笔芯的导体作用，将接入电路的导线长度进行不断改变，进而观察接入电路的电阻，然后将滑动变阻器的工作原理进行验证。

八、巧用铅笔演示杠杆的平衡条件

杠杆原理是实际生活中经常会用到的物理原理，大多数的学生对于这一原理都有着一定的了解，不过这些了解一般都是表面的。高中物理教师在关于这一原理的实验教学中，就可以充分利用学生对杠杆原理的了解，设计出科学合理的物理实验，将学生的学习兴趣有效激发出来，从而更加高效地进行物理实验教学。在杠杆原理实验教学中，教师就可以巧妙地利用学习工具铅笔进行实验设计，在铁架台上将一支铅笔用细线固定其中，并使铅笔在水平位置上保持平衡，将其作为杠杆。然后在铅笔两端分别吊上不同数量的铅笔，使其成为杠杆中的钩码，对铅笔的悬挂位置进行不断的调节，使其能够保持平衡，并且用刻度尺将两边支点的距离都测量出来，这样就能够找出杠杆平衡所需要的条件。

除此之外，高中物理教师引导学生可以利用铅笔制作杠杆，用刻度尺将铅笔平均分为四等份，并且刻上相应的记号，然后准备两条长度相等的细线和三把完全相同的细鎖，将铅笔的正中间用钉子钻一个小孔，然后将准备好的细线穿入到细孔中，作为提纽，在这个过程中教师要让学生了解这个提纽的作用是支点。在这个实验中可以得出：如果支点到力点的距离比到重点的距离大，那么就会很省力;如果支点到力点的距离比到重点的距离小，那么就会比较费力;如果距离相等的话，那么既不会费力也不会省力。

九、制作滑轮

铅笔在高中物理实验中有着非常重要的作用，可以将铅笔制作成滑轮。首先用钢锯将铅笔锯成一小节，或者是用钢丝挤出铅笔芯，然后把钢丝用尖嘴钳曲成一个三角形，将三角形的顶端打成一个小节，弯曲成一个小钩，然后用小钩进行固定，这样定滑轮就被制作出来了。在教学过程中，教师可以在使用弹簧秤时用制作好的滑轮拉钩码，在滑轮的作用下能够更加省力而且还能够将力的方向有效地改变。将钩码挂在小钩下，就能够将其作为动滑轮使用，然后用细线与弹簧秤拉动，就会发现这样非常省力，不过不能将力的方向有效地改变。

十、制作锥体向上滚

在高中物理实验课堂中，用铅笔制作锥体向上滚时，需要先用钢锯把铅笔锯成小节，并用转笔刀将锯成小段的铅笔的两端分别削成尖锥体，准备好两条细铁丝将其摆放成八字下端的轨道放到书本上，再将八字上端放到桌面上，把已经削好的小锥体放到靠近桌面的轨道上，这时就能发现在该轨道上小锥体会从下端向上端滚去，这样会让学生的好奇心被激发出来，使得学生对于物理学实验充满热情，并将探究欲望有效地调动出来，从而更有助于学生创新精神与创新能力的培养。

十一、演示光的折射现象并验证光的直线传播

高中物理教师在讲授“光现象”的相关知识时，可以让学生先准备三支新的铅笔，用胶水将铅笔的一端沿着水平的桌缝竖直地粘好，然后引导学生将一只眼睛闭上，另一只眼睛与铅笔保持平视状态，此时，学生就能够发现前面的铅笔会将后面的铅笔全部挡住，这就表明了光在传播过程中是呈直线的。除此之外，教师在讲“光的直射现象”时，可以引导学生拿出一支铅笔，将铅笔放在桌面上，并在铅笔中部用小块的厚玻璃将其压住，让学生进行认真观察，就能发现铅笔像是被折成三段。

结束语

在新课标教学改革背景下，物理教师在物理实验教学中，不仅要重视起学生亲自动手实验操作，使其在实验操作中能够掌握更多的物理知识并培养出动手能力，而且还需要培养学生可以借助现有材料进行实验探究活动的能力，从而能够让学生在实验探究过程中对科学实验过程有着更加真实的体验，对研究方法有所领悟，并逐渐形成科学的思维，进一步地培养并提高学生的创新能力与综合实践能力，为学生的全面发展奠定良好的基础。

参考文献

[1]葛亚梅.物理实验教学中物理自制教具的作用探究[J].数理化解题研究，2021（32）：92-93.

[2]左亚琴.明智启思：初中物理开放式实验的追求[J].学苑教育，2021（32）：91-92.

作者简介：黄爱娟（1979— ），女，汉族，江苏泰兴人，苏州工业园区斜塘学校，中学高级，学士。研究方向：中学物理教学。

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