自制堅(jiān)硬物體微小形變實(shí)驗(yàn)器

劉既明

摘要：有些實(shí)驗(yàn)裝置容易使學(xué)生產(chǎn)生誤區(qū)，為此，本文介紹一種改進(jìn)后的微小形變實(shí)驗(yàn)器的制作、實(shí)驗(yàn)、原理及特點(diǎn)等，予以幫助學(xué)生消除誤區(qū)。

關(guān)鍵詞：微小形變：實(shí)驗(yàn)器

中圖分類號(hào)：G633，7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2012)4(S)-0018-1

問題：用手捏一個(gè)厚玻璃瓶，玻璃瓶會(huì)發(fā)生彈性形變嗎?該題配圖實(shí)驗(yàn)裝置中的圓形玻璃瓶只能顯示它受到擠壓時(shí)容積減小的情形，這就容易使學(xué)生產(chǎn)生兩個(gè)誤區(qū)：一玻璃瓶受到擠壓時(shí)容積一定減?。憾?xì)管中水柱上升是由于瓶?jī)?nèi)的水受熱膨脹所引起的。

這里介紹一種自制堅(jiān)硬物體微小形變實(shí)驗(yàn)器。該教具既能顯示玻璃瓶受壓容積減小的情形，也能顯示玻璃瓶受壓容積增大的情形，以幫助學(xué)生消除誤區(qū)。

1制作

取一個(gè)扁形的厚玻璃瓶(如大墨水瓶或大酒瓶)，配一個(gè)橡皮塞，塞子中間插入一根兩端開口長(zhǎng)約30em的細(xì)玻璃管。先在瓶?jī)?nèi)裝滿紅色水，然后用橡皮塞塞緊瓶口，使細(xì)管中水柱高出瓶口一段。在細(xì)管的后面襯托一張標(biāo)有刻度的白紙條，以便觀察細(xì)管中紅色水柱的升降。裝置如圖1所示。

2實(shí)驗(yàn)

用手對(duì)扁瓶截面的短徑方向擠壓(如圖2所示)，可以看到細(xì)管中水柱明顯上升，且用力較大，水柱上升越較高；若對(duì)扁瓶截面的長(zhǎng)徑方向擠壓(如圖3所示)，可以看到細(xì)管中水柱明顯下降，且用力較大，水柱下降越較低。

3原理

扁瓶在外力作用下的形變很小，扁瓶的容積變化也很小，但細(xì)管的內(nèi)徑很小，所以細(xì)管中的水柱變化明顯，實(shí)驗(yàn)效果良好。

依據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)：周長(zhǎng)一定的平面封閉圖形以圓的面積最大。若對(duì)扁瓶截面的短徑方向擠壓，扁瓶容積減小，細(xì)管中水柱上升；若對(duì)扁瓶截面的長(zhǎng)徑方向擠壓，扁瓶容積增大，細(xì)管中水柱下降。實(shí)驗(yàn)表明，扁瓶在不同方向的外力作用下，發(fā)生了微小變化，引起扁瓶的容積減小或增大。

4特點(diǎn)

該教具具有教學(xué)性、科學(xué)性、啟發(fā)性、實(shí)用性、便于學(xué)生自制等特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭前程，九年級(jí)物理教科書[M]，北京：人民教育出版社，2006：54

[2]杜客君，為什么周長(zhǎng)一定的平面封閉圖形以圓的面積最大[J]，中學(xué)數(shù)學(xué)雜志(初中)，2007(4)：63

(欄目編輯趙保鋼)