指顶铅笔尖

引入背景：

问学生能否用一个手指顶起铅笔尖而笔不会倒，并让学生做一做。学生的实验结果是——都不能办到。这时老师说，我可以办到，而且不但能顶起铅笔，同时还要把小刀也顶起，这时学生的好奇心一定会高涨。

实验器材：

一枝铅笔，一把电工用的重一点的电工刀。

实验步骤：

（1）将电工刀的刀子扳开使其与刀柄成一定角度。（2）将刀尖小心地插入铅笔靠笔尖一端的木头里。（3）用一指头顶起笔尖，如图2所示。（4）将脸故意转朝半边不看顶笔的手指，大摇大摆地走几步，同时让学生观察现象。

图2

实验现象：

看到铅笔和刀子整体不断摇摆着，但就是不会从手指上掉下去。

原理剖析：

图3

这是一个随意平衡问题。在铅笔上插入一把刀柄比较重的电工刀，目的是使铅笔和电工刀整体的重心处于铅笔尖的下方，这样用手指尖顶住铅笔时，由于整体的重心在支点（指尖）的正下方，使得整体处于平衡状态。人在走动过程中，如果铅笔和电工刀整体一晃动，其重心都会偏离过支点的竖直线而升高，这样在重力作用下整体的重心又会被拉回到原来的位置，所以铅笔和电工刀整体无论如何晃动都不会脱离手指。

说明：

（1）这个实验能让学生明白，电视上看到那些在钢丝上骑自行车或摩托车（这里的车轮是特制的，车轮与钢丝接触处有凹槽，所以与一般的车轮稍微有所不同）的，为什么不会掉下来呢？如图3所示的三张照片中，都用了一根硬的长杆（或硬的类似楼梯的长东西），将一端固定在自行车或摩托车上，长杆的下端都装了一个重量比较大的物体（或用人来充当）来作为配重，这样使得人、自行车（或摩托车）和下面的配重整体的重心位置保持在钢丝的下方（整体稳定时重心在钢丝的正下方）。这样，在骑行过程中，无论怎样晃动，配重都会自动将整体的重心拉回钢丝（即支点）的正下方来，因此整体始终都是处于随意平衡状态。所以，有时候看似越危险的东西，实际上它可能越安全。（2）此实验可以在初中升高中衔接班上课的时候演示，也可以将其作为高一在讲“物体的平衡”这一节作为新课引入时演示。