探究铅笔芯的电阻与硬度的关系

高照红 河南许昌襄城一中

科学探究即是新课标所提倡的学习方式，也是学生学习的重要内容之一。本文通过一个典型问题的分析，介绍这类问题的解答方法，供大家参考。

例题 铅笔芯的主要成分是石墨.软硬程度不同的铅笔其用途是不同的，例如作画用6B软铅笔，写字用软硬度中的HB铅笔，制图用6H硬铅笔.铅笔芯是导体，那么铅笔芯的电阻大小与其软硬度有什么关系呢？请你设计一个实验方案对这个问题进行探究.

（1）写出主要实验步骤及所要测量的物理量（用字母表示）.

（2）分析测得的物理量，说明铅笔芯电阻大小与铅笔芯软硬度的对应关系.

分析和解 根据题目要求，可设计如下的实验方案：

（1）实验器材的名称及数量：电源、开关、电流表各一个，长度、粗细相同而软硬度不同的铅笔芯3根，导线若干.

（2）实验步骤及所要测量的物理量：

①用导线将电源、开关、电流表依次与软、中软、硬的三支铅笔芯连成串联电路；

②闭合开关，分别读出电流表的示数值为I₁、I₂、I₃.

（3）实验分析：若I1＝I2＝I3，则铅笔芯的电阻大小与软硬度无关；若I₁＞I₂＞I₃，则铅笔芯电阻的大小与其软硬度有关，在长度、横截面积都相同时，铅笔芯的硬度越大，电阻越大；若I₁＜I₂＜I₃，则铅笔芯的电阻大小与其软硬度有关，在长度、横截面积都相同时铅笔芯的硬度越大，电阻越小.

说明:由于影响铅笔芯电阻的因素可能有多个，故应采取控制变量法来研究，控制变量法的主要内容是：暂时保持其他因素不变，研究某一因素与所研究的物理量之间的关系，逐个进行研究，最后再通过综合分析得出规律.设计实验方案，通过对实验数据的综合分析得出所探究问题的结论，既是实验探究的重要环节，也是同学综合素质与能力的表现.这类问题在中考试卷中出现的频率极高，但同学解答此类问题时却普遍感到很困难.