文具在物理學(xué)中的應(yīng)用

1、 文具在物理學(xué)中的應(yīng)用 實驗課題報告 組長：李虎 組員：蔣凡、劉亞楠、牛欣悅、刑馨雨、恒巴提、顧啟明、李翔宇、關(guān)夢奇 指導(dǎo)老師：袁芳 文具在物理學(xué)中的應(yīng)用引言文具在生活中處處可見，其在物理世界中也有很廣泛的應(yīng)用，用文具可以做出很多有趣的物理實驗，既簡單又省錢。我們分別從力、熱、光、電等方面進(jìn)行了有趣的物理學(xué)研究。下面讓我們一起走進(jìn)神奇的物理世界吧。一、 文具的概念文具是筆、墨、紙、硯等文化用品的總稱，包括學(xué)生文具以及辦公文具、禮品文具等。 現(xiàn)代的釋義應(yīng)該指辦公室內(nèi)常用的一些現(xiàn)代文具：簽字筆、水筆、鋼筆、鉛筆、圓珠筆等；以及筆筒等配套用品。其他辦公用品還包括： 辦公用紙、裁紙刀、尺、筆記本、文件

2、袋、文件封套、計算器等。二、 文具的分類（一）辦公用品1文件檔案管理類：有孔文件夾兩孔、三孔文件夾）、無孔文件夾（單強力夾、雙強力夾等）、報告夾、板夾、分類文件夾、掛勞夾、電腦夾、票據(jù)夾、檔案盒、資料冊、檔案袋、文件套、名片盒/冊、CD包/冊、公事包、拉鏈袋、卡片袋、文件柜、資料架、文件籃、書立、相冊、圖紙夾2桌面用品：訂書機、起釘器、打孔器、剪刀、美工刀、切紙刀、票夾、釘針系列、削筆刀、膠棒、膠水、膠帶、膠帶座、計算器、儀尺、筆筒、筆袋、臺歷架3辦公本?。簾o線裝訂本、螺旋本、皮面本、活頁本、拍紙本、便利貼、便簽紙/盒、會議記錄本4.書寫 修正用品：中性筆（簽字筆）、圓珠筆、鉛筆、臺筆、白板筆

3、、熒光筆、鋼筆、記號筆、水彩筆、POP筆、橡皮、修正液、修正帶、墨水筆芯、軟筆、蠟筆、毛筆5.財務(wù)用品：賬本/賬冊、無碳復(fù)寫票據(jù)、憑證/單據(jù)、復(fù)寫紙、用友耗材、票據(jù)裝訂機、財務(wù)計算器、印臺/印油、支票夾、專用印章、印章箱、手提金庫、號碼機6.輔助用品：報刊架、雜志架、白板系列、證件卡、包裝用品、臺座系列、證書系列、鑰匙管理7.電腦周邊用品：光盤、U盤、鍵盤、鼠標(biāo)、移動硬盤、錄音筆、插線板、電池、耳麥、光驅(qū)、讀卡器、存儲卡8.電子電器用品：排插（二）辦公耗材1.打印耗材：硒鼓、墨盒、色帶2.裝訂耗材：裝訂夾條、裝訂膠圈、裝訂透片、皮紋紙3.辦公用紙：復(fù)印紙、傳真紙、電腦打印紙、彩色復(fù)印紙、相片紙

4、、噴墨打印紙、繪圖紙、不干膠打印紙、其他紙張。4. IT耗材：網(wǎng)線、水晶頭、網(wǎng)線轉(zhuǎn)換接頭、視頻線、電源線（三）辦公設(shè)備1.事務(wù)設(shè)備：碎紙機、裝訂機、支票打印機、考勤機、點鈔機、過塑機、名片掃描儀、電話機2.IT設(shè)備：電腦、投影儀、復(fù)印機、傳真機、打印機、多功能一體機、掃描儀、相機、攝像機、交換機、路由器、貓3.辦公電器：加濕器、飲水機、電風(fēng)扇、吸塵器三、 文具的物理學(xué)應(yīng)用（一）力學(xué)實驗1.1 孿生兄弟的異同實驗材料：長短形狀相似的鋼尺、塑料尺實驗過程：分別將鋼尺、塑料尺在相同高度手中掂一掂，發(fā)現(xiàn)鋼尺比較重，相同的尺子為什么會出現(xiàn)有所不同，是材料不行造成的?，F(xiàn)象分析：因為兩種尺子的大小、形狀相似

5、，因而兩尺子的體積相同，因為m=V，mg=vg。體積相同，鋼尺較重，所以鋼尺的密度比塑料尺的密度大。1.2尺子的歌喉實驗材料：鋼尺實驗過程：將鋼尺壓在桌面上，露出不同的度，分別壓尺子后，尺子發(fā)出不同的聲音。現(xiàn)象分析：以相同的力壓尺子，尺子懸空的部分越長，頻率越低，發(fā)出的聲音的音調(diào)就越低沉，反之則越高亢。對于不同材質(zhì)的尺子，其固有頻率也不同。撥動時發(fā)出的聲音也有很大區(qū)別，鋼尺發(fā)出的聲音音調(diào)較高，塑料尺發(fā)出的聲音則相對較為低沉。鋼尺發(fā)聲1.3倔強的橡皮實驗過程：取一張紙條放在橡皮下方，抽去紙條。一次快速抽出。一次緩慢抽出?，F(xiàn)象分析：以相同的力拉紙條。當(dāng)快速抽出紙條時，橡皮仍然保持原有的靜止?fàn)顟B(tài)。根

6、據(jù) 橡皮的受力 f FFt m v由于快速抽出紙條，作用在橡皮上的時間短，摩擦力給橡抽出紙條，橡皮會有一個速度和紙條一起運動。這是由于作用在橡皮的時間長，摩擦力給橡皮的沖量小，動量改變量大。就會給橡皮一個速度，使橡皮運動。1.4制作簡易密度計實驗器材：鉛筆、鐵絲、水、鹽水、燒杯。實驗過程：在鉛筆一端纏繞上適當(dāng)?shù)募?xì)鐵絲，將其放入水中。 密度計原理示意圖現(xiàn)象分析：當(dāng)把實驗裝置放入水中，會發(fā)現(xiàn)筆能豎直地立于水中。這就是因為鐵的密度大于鉛筆的密度,所以會使其重心下移。讓鉛筆纏繞鐵絲的一端放入水中，此時溶液密度不同，密度計在水中的位置將不同。當(dāng)重力大于浮力時，密度計會下沉。當(dāng)重力小于浮力時，密度計會上浮

7、。當(dāng)重力恰好與浮力大小相等，密度計會懸浮在水中。1.5制作連通器實驗器材：兩只用完的圓柱筆芯、吸管實驗過程：取兩只用完的圓珠筆芯，然后用吸管將其連在一起，即可制成連通器?，F(xiàn)象分析：當(dāng)向連通器注入水時，水面如右圖所示。根據(jù)液體壓強公式p gh，可知左面壓強為p1 p0 gh1，右面壓強為p2 p0 gh2因為 連通器左右兩邊液面高度不相等，則左右兩邊會有壓強差。左面給右面的壓力就會比較大，會使液體流向右邊最終使液面相平。1.6蹺蹺板實驗材料：鋼尺、鉛筆盒、橡皮實驗過程：用鋼尺壓在橡皮上，并將鉛筆盒壓在橡皮上。實驗過程中，橡皮起支點的作用鉛筆盒是阻力，尺子是杠桿?，F(xiàn)象分析：利用杠桿的作用可以翹起很

8、重物體。杠桿原理：動力×動力臂=阻力×阻力臂用代數(shù)式表示為F1· L1=F2·L2。式中，F(xiàn)1表示動力，L 1表示動力臂，F(xiàn)2表示阻力，L2表示阻力臂。F2是重力垂直于杠桿方向的分力。省力杠桿L1>L2,F1<f2,省力、費距離。費力杠桿L1F2,費力、省距離。等臂杠桿L1=L2,F1=F2,既不省力也不費力，又不多移動距離。1.7摩氏兩兄弟實驗材料：鉛筆盒、中性筆芯、彈簧測力計。實驗過程：用手推鉛筆盒（第一個過程），用手推底下放有鉛筆的鉛筆盒（第二個過程），第二個過程比第一個過程更省力。第一個過程現(xiàn)象分析： 第二個過程滑動摩擦：滑動摩擦就是

9、物體沿另一物體表面滑動時產(chǎn)生的摩擦力。物體受到的滑動摩擦力滾動摩擦：滾動摩擦是一個物體在另一物體上滾動或有滾動趨勢時, 在接觸面處產(chǎn)生不對稱變形而引起的一種阻礙滾動的現(xiàn)象。為什么滾動比滑動省力呢？當(dāng)圓柱體滾動時, 圓柱體后面的路面形變略低于前方,且形變不對稱, 支承面對柱體作用力的作用點因此前移,作用力為F, 若將F分解為N和fs , fs 為靜摩擦力。而靜摩擦力是一個物體在另一個物體表面上有滑動趨勢時,在兩個物體接觸面上產(chǎn)生的阻礙它們之間相對滑動趨勢的現(xiàn)象。并且把這種阻礙物體做相對運動的力叫靜摩擦力。摩擦力總是成對出現(xiàn)的。如上圖( 2) 在水平推力作用下與地面相互接觸且保持相對靜止物體A ,

10、 如果A對地面作用一個靜摩擦力F1, 則地面必然對A 作用一個摩擦力F2, F1 和F2 大小相等方向相反, 是一對作用力和反作用力。滾動摩擦比滑動摩擦小得多，是把滾動摩擦簡化為一個等效的滑動摩擦來考慮問題的。當(dāng)推車勻速前進(jìn)時, 推力與支承面對輪的靜摩擦力這對力偶的力偶矩與滾動摩擦力矩平衡, 不能理解為滾動摩擦力矩比滑動摩擦力小, 因為力矩跟力無法比較大小。正確的理解在其他條件相同的情況下, 克服滾動摩擦力矩所用的水平力比克服滑動摩擦力所需要的力小得多。其實質(zhì)無論是靜摩擦還 是動摩擦, 都是常見的兩類型摩擦。摩擦類型主要有滑動摩擦、滾動摩擦和固體在流體中的摩擦。摩擦作用可以是力或力偶, 即摩擦

11、力或摩擦力偶。同時滑動摩擦和滾動摩擦都有靜摩擦和動摩擦之分。引深：1.用鉛筆在紙上寫字-滑動摩擦2.用圓珠筆在紙上寫字-滾動摩擦1.8針鋒相對實驗材料：鉛筆實驗過程：將鉛筆放在兩指之間，用力擠壓，會發(fā)現(xiàn)一邊很疼，一邊不是很疼。現(xiàn)象分析：根據(jù)P F鉛筆兩端一端比較尖，一S端是平面，用相同的力，面積小的壓強較大，力的作用效果就會越明顯，既手指的形變越大，所以會覺得很疼。 圖示1.9鋼筆為什么能“喝水”實驗材料：鋼筆、鋼筆水實驗過程：用鋼筆“吸”鋼筆水，鋼筆水是怎樣進(jìn)入鋼筆中的現(xiàn)象分析：鋼筆有一個裝墨水的氣囊，當(dāng)你壓氣囊時，里面的空氣被排出，但是皮囊的體積也因擠壓而變小，所以此時皮囊內(nèi)部氣壓等于外部

12、大氣壓。當(dāng)你擠壓皮囊松開手時，皮囊體積變大，單里面的空氣還是那么少，于是此時皮囊內(nèi)部氣壓小于外部大氣壓，內(nèi)外形成氣壓差。此時外的空氣非常想進(jìn)去，但是皮囊的唯一入口筆尖卻浸在墨水里，于是外面空氣便對墨水形成向下的壓力，此時墨水無路可走，于是他們進(jìn)入了壓力相對較小的皮囊。這樣墨水就進(jìn)入了鋼筆。鋼筆吸墨1.10誰主沉浮實驗材料：鋼筆、瓶子、水實驗過程：在瓶子中放入一定量的水，將鋼筆的筆帽及筆殼去掉，吸入不同量的水，使鋼筆停在不同水中的位置?，F(xiàn)象分析：將沒有裝水的鋼筆放入水中，發(fā)現(xiàn)鋼筆漂浮在水面。將鋼筆吸入大量水時，發(fā)現(xiàn)鋼筆懸浮在瓶子的底部。一個物體受到的浮力是它排除水的重量。鋼筆本身是有空間的不是一

13、大坨實心鐵疙瘩，所以在沒注水的時候浮力大于重量就能上浮，當(dāng)注水的時候受到的浮力不變，但是重量變化了，當(dāng)重量大于浮力就會下沉！2.1發(fā)燒的鋼尺實驗材料：鋼尺實驗過程：用鋼尺在桌面上摩擦一會，用手摸尺子，發(fā)現(xiàn)溫度升高?，F(xiàn)象分析：一個物體靜止，另一物體相對該物體運動。則在此過程中，靜止物體中的分子被撞擊，獲得了運動物體中分子的部分或全部定向動能。獲得此定向動能的分子又會與周圍的其它分子相互碰撞，由于分子間的碰撞極為頻繁，而撞擊的方向又是隨機的，因此，原本的定向動能最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)則運動動能，即熱運動動能增大。從而導(dǎo)致相互摩擦的物體表面在宏觀上表現(xiàn)為內(nèi)能增大，溫度升高。2.2火炬?zhèn)髑?鋼尺實驗材料：鉛筆

14、芯、打火機實驗過程：用打火機燒鉛筆芯，用手摸鉛筆芯的另一端，發(fā)現(xiàn)這一端也很熱。現(xiàn)象分析：鉛筆芯的主要成分是石墨，石墨是熱的良導(dǎo)體。當(dāng)用打火機燒石墨的一端，這一端分子熱運動加劇。內(nèi)能增加，溫度升高。根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知。熱量能夠自發(fā)的由高溫部分向低溫部分轉(zhuǎn)移。所以會使鉛筆芯的另一端也變熱。 鉛筆芯 6.3永恒相約實驗材料：直尺實驗過程：用兩手食指托起直尺呈水平狀態(tài)，將手向中央移動，過程中始終保持直尺呈水平狀態(tài)，相遇時，記下相遇點，兩手指一快一慢，一動一靜，再次重復(fù)上述實驗，并記下相遇點，最終我們可以發(fā)現(xiàn)相遇點相同且在重心處。現(xiàn)象分析：手指拖著尺子，尺子的重量平均分配在兩個手指上，當(dāng)手指運動時，

15、手指的分配的重量改變，同時其摩擦力的差值也隨之增大，因其左右摩擦力不平衡，導(dǎo)致摩擦力大的一面使尺子向摩擦力小的一面移動。同理，直到手指移動到尺子重心處相遇。 引深：將橡皮放在尺子上一端，再次重復(fù)上述實驗，再和原來的相遇點對比，重心改變，相遇點改變，但同一組實驗，相遇點相同。思考著一些問題。在我國，我們從小接受知識的方式一直都處于被動狀態(tài)，尤其是物理知識，物理本來就是一種比較抽象的概念，經(jīng)過這次探究，我們可以在以后的教學(xué)過程中，運用此次探究過程中所學(xué)習(xí)的知識和方法，是我們以后的學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的時候不再處于被動狀態(tài)，從而可以積極主動學(xué)習(xí)物理，把生活中的物理現(xiàn)象與書本上的物理知識相結(jié)合、對應(yīng)。使學(xué)生

16、對物理產(chǎn)生興趣。 文具盒的實驗理論文具盒里文具一般有：直尺（塑料尺或鋼皮尺）、鉛筆（或細(xì)鉛筆芯）、圓珠筆、鋼筆、橡皮、三角板、圓規(guī)等。 不同的文具可以做不同的實驗，同一文具可以做許多實驗，下面舉一些例子加以說明：（一）用直尺做實驗  1測物體的長度：這個實驗做的較多，且方法比較簡單，這里就不再介紹了。  2有關(guān)聲學(xué)方面的實驗，可列表說明：    實驗項目實驗方法實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論     聲音的產(chǎn)生將直尺（鋼皮尺）壓緊在桌子上，一部分伸出桌面，用手撥動伸出桌外的一端，使直尺振動直尺在振動時發(fā)出聲音聲音是由于物體振動產(chǎn)生的 &#

17、160;   音調(diào)與頻率的關(guān)系   改變直尺伸出桌面的長度，用手撥動伸出桌外的一端振動快時，音調(diào)高；振動慢時，音調(diào)低，聲音振動的頻率高，音調(diào)高；頻率低，音調(diào)低    響度與振幅的關(guān)系保持直尺伸出桌面的長度不變，用大小不同的力撥動另一端振動的幅度大時，人耳感覺到的聲音大聲音振動幅度越大，響度越大   音色的概念分別用鋼皮尺和塑料尺進(jìn)行實驗兩次發(fā)出的聲音的品質(zhì)是不同的音色反映的是聲音的品質(zhì)3有關(guān)電學(xué)方面的實驗：  帶電體的性質(zhì)：將塑料尺在頭發(fā)上摩擦幾下，再將塑料尺靠近紙屑，發(fā)現(xiàn)它能吸引紙屑。說明帶電體能夠吸引輕小物體。 

18、; 導(dǎo)體和絕緣體：教師可以用鋼皮尺和塑料尺做演示實驗時，發(fā)現(xiàn)鋼皮尺容易導(dǎo)電，而塑料尺不容易導(dǎo)電，繼而得出導(dǎo)體和絕緣體的概念。  4有關(guān)力學(xué)方面的實驗：   力的作用效果：用手握住直尺的一端，用力拉直尺的另一端，發(fā)現(xiàn)直尺變彎了。說明力能使物體發(fā)生形變。   密度的知識：拈一拈長短、形狀相似的鋼皮尺和塑料尺，發(fā)現(xiàn)鋼皮尺較重。說明鋼的密度比塑料的大。   杠桿的知識：讓學(xué)生用直尺來撬鉛筆盒（可用橡皮作支點）。能說明杠桿的支點、動力、阻力等要素以及有關(guān)的知識。 5有關(guān)熱學(xué)方面的實驗：  晶體和非晶體：教師在講清概

19、念后，讓學(xué)生說出鋼皮尺是由晶體鋼制成的，而塑料尺是由非晶體塑料制成的。  改變物體的內(nèi)能：讓學(xué)生用鋼皮尺在桌面上來回摩擦一段時間，再用手摸下被摩擦的一端，發(fā)現(xiàn)溫度升高了，說明做功可以改變物體的內(nèi)能。（二）用鉛筆做實驗   1導(dǎo)體和絕緣體：鉛筆是由導(dǎo)體和絕緣體兩部分組成的，也可以用實驗加以驗證。  2有關(guān)摩擦知識：先讓學(xué)生用手直接推鉛筆盒，然后在鉛筆盒下面放一些鉛筆再推，發(fā)現(xiàn)第二次要比第一次省力。說明在相同情況下，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。另外用鉛筆寫字時，筆尖與紙之間的摩擦是滑動摩擦；而用圓珠筆寫時，筆尖與紙之間的摩擦是滾動摩擦。  3決定電阻大小的因素：教師可用學(xué)生常用的鉛筆芯（取長度和粗細(xì)不同的）代替電阻絲來做這