第２９卷总第４０９期 物理教学探讨 Ｖ０１．２９ Ｎｏ．４０９ ２０１１年第３期（上半月） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ （Ｓ） ３．２０１１．６１ 铅笔在探究物理实验中的妙用 王克诚 中山大学附属中学，广东省广州市５１０２７５ 早在幼儿时代，铅笔就成了我们的好伙伴， 连接起来，合上开关，由于两个金属夹之间没有 并由此结下了不解之缘。借助于它和粉笔、蜡笔 电连接，电路不能形成通路，故小灯泡不亮。用两 的涂鸦，一幅幅稚嫩可爱的“杰作”，不但能尽情 个金属夹，分别连接玻璃片、橡皮、塑料尺的两端 抒发我们的情感和憧憬，也常令长辈们开怀大 时，小灯泡仍不亮，说明玻璃片、橡皮、塑料都是 笑；歪扭的拼音字母和１、２、３、４，更会让年轻的 绝缘体；当金属夹分别连接铅笔芯、金属硬币、导 爸、妈兴奋得合不拢嘴。小学低年级时，它成了我 线的两端时，小灯泡能发光，说明由石墨制成的 们的书写工具，通过作业本见证我们的成长和进 铅笔芯和金属硬币、导线一样，都是导体。 步。进人中学后，除了继续在美术课上伴随我们， ②导体长度和电阻的关系 让我们的画技不断提高外，数学上的线段和函数 若将一支铅笔的木质外壳纵剖去一半，将上 图像、物理上的电路连接和受力分析，都是它妙 面电路中的两金属夹连接去掉一半木质外壳的 笔生花的结晶。其实，它在探究物理实验中，还有 铅笔两端，合上开关，小灯泡微弱地发光。将铅笔 很多不为人看重的妙用呢。 右端的金属夹向左移动时，小灯泡发光亮度逐渐 １ 体会压力、压强的关系 增强，当两金属夹直接接触时，小灯泡发光亮度 把一支已经使用的铅笔，分别用左、右手的 最强。说明同一导体的长度越长，电阻越大；长度 食指对压它的两端，如图１所示。从铅笔处于平 越短，电阻越小。 衡状态可知：左、右手食指对它的压力相等。再据 ③滑动变阻器的工作原理 物体问力的作用总是相互的关系，可知：两食指 在初中物理学习阶段，我们介绍了滑动变阻 感受之所以不同，是由于铅笔与手指问的接触面 器在电路中的串联限流功能；高中物理学习阶 积大小不同所导致。左手指与铅笔的接触面积 段，我们又向同学们介绍了滑动变阻器在电路中 小，压强大，故有疼痛感；右手指与铅笔的接触面 的并联分压功能３。滑动变阻器正是利用改变其 积大，压强小，故很轻松。我们的图钉正是基于这 接入电路的导线长度，从而改变其接人电路的电 样的原理设计、制造出来为人类服务的。 阻这一原理工作，实现其限流、分压作用的。 ３ 体验力的分解效果 如何按力的作用效果来分解力，是力的分解 的重点，也是难点。对于刚进高一不久生活阅历 简单的学生来说，困难还真不小。显然，解决困 图１ 难、克服障碍的最佳途径，自然是让学生亲身体 ２ 认识、体验笔芯是导体，借助它来认识电阻 验，而让学生亲‘身体验的最简单器材，就是铅笔 定律和滑动变阻器的工作原理 和橡皮筋（松紧带可视性更强，之所以不用绳，是 ①笔芯是导体 因为绳不能直观地表示其内部拉力大小的变化， 将电源、开关、带座小灯泡、带金属夹的导线 而松紧带长度的变化可显示其内部拉力大小的 见数字温度计的示数在继续上升；当抽气减压时 （注：数字温度传感器的测量范围要大于 停止沸腾的水又沸腾，能清楚地看见数字温度计 １Ｏ０℃）。 显示的温度比正常情况下沸腾时的温度更低。 （栏目编辑 王柏庐） Ｖｏｌ＿２９ Ｎｏ．４０９ （Ｓ） ３．２Ｏ１１ ．６２ 物 理 教 学 探 讨 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ 第２９卷总第４０９期 ２０１１年第３期（上半月） 变化）。 用 △ 口 形 支 铅笔在下。松紧带一端打 图 ２ 结，套住左手中指，另一端系住铅笔右端），由铅 笔右端所挂钩码个数的不同，松紧带伸长长度的 不同，即可清晰反映松紧带内部拉力的大小。手 掌所受的压力，随着所挂钩码个数的增多，而明 显增大，松紧带伸长长度也同步增大，表明都是 由于所挂钩码重力增大产生的效果。由此可见， 钩码对０点的作用力，可沿松紧带伸长方向和沿 铅笔向左的方向进行分解。这样在体验中进行讨 论，同学们有了真切的感受，每个人的热情都很 高涨，讨论、分析的思路，更加清晰顺畅了。通过 亲身体验，难度降低了，难点也就自然克服了。因 为力的分解与力的合成互为逆运算，力的合成遵 循平行四边形定则，那么其逆运算力的分解也必 然遵循平行四边形定则。从力的合成可知：两力大 小一定时，夹角愈小，合力愈大；夹角愈大，合力愈 小。反之，力的大小一定时，两分力夹角越小，分力 越小；夹角越大，分力越大。至此，同学们就不难解 释本课刚开始，两位健壮男生奋力拉绳拔河比赛 时，却被瘦弱女生轻易拉动的原因。 此时，笔者再从全班同学的三角形支架中， 选出三种类型，让他们画在黑板上，如图３、图４、 图５，进行力的分解的讨论。 同学们很快形成的共识是：虽然三种三角形 支架的形状不同，但松紧带承受的都是拉力，铅 笔承受的都是压力，因此，钩码对０点的拉力的 分解很容易得出如图５、图６、图７的结果。 随后，教师请同学们再将三角形支架铅笔和 松紧带的位置互换，尝试重新构建如图３、图４、 图５所示的三角形支架，几次反复，都没有人能 固定。并引导大家思考不能固定的原因，进而分 析出：换位后的三角形支架之所以不能构建，是 由于松紧带、橡皮筋、绳都只能拉，不能压。１３０部 分由于承受的是压力，所以不能用松紧带来代替 铅笔。反之，铅笔则能代替松紧，因为它既能承受 压力，也能承受拉力。由此引导同学们进一步明 白：阐明分析物理现象、规律时，一定要做到“动 之以情、晓之以理”。 ４ 描绘电场中的等势线 高中物理中的电磁学，除电路部分外，其它 探究实验相对较少。因此，要想持续保持学生学 习物理的热情，教师必须抓紧・切机会，经常创 造条件，形成新的兴趣点、兴奋点。 高中物理教材原来有个学生分组实验 ——“用描迹法画出电场中平面上的等势线”。虽 然我们现行使用的粤教版教材取消了，但我还是 建议同学们有时间尽量尝试做一做。而在做这一 实验时，由于导电纸的使用时间长，损坏严重，影 响实验效果。各类商店里难以买到导电纸，为保 证实验能持续、长久地做下去，我们采用了自制 导电纸的办法。 我们用ＨＢ的铅笔，分别在Ａ４打印纸、学生 练习册和旧报纸上均匀地涂画五遍，至深黑色 后，进行对比实验，发现在旧报纸上涂画的效果 最好，这样不但保证实验顺利进行，还能做到废 物利用，节省资源，真是一举两得。 （栏目编辑 王柏庐）