金屬“熱脹冷縮”演示儀

張水強(qiáng)

關(guān)于固體的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)，教材采用的是鋼條加熱實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1），實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)該裝置存在著效果不明顯、笨重和維護(hù)困難的不足。為此我研究并改進(jìn)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)際使用效果良好。

實(shí)驗(yàn)原理

鋁棒加熱后長(zhǎng)度變長(zhǎng)，觸動(dòng)伸縮端的微動(dòng)開關(guān)閉合，LED紅色指示燈發(fā)光（如圖2），表示金屬受熱變長(zhǎng)了。移開加熱裝置后，指示燈還能持續(xù)點(diǎn)亮數(shù)秒。當(dāng)鋁棒遇冷收縮，長(zhǎng)度縮短，會(huì)使微動(dòng)開關(guān)斷開，LED燈熄滅，指示金屬遇冷收縮了。

實(shí)驗(yàn)材料

金屬鋁棒、木條、木膠、鋁箔紙、小螺絲、紐扣電池、微動(dòng)開關(guān)、LED燈、導(dǎo)線、塑料片等。

實(shí)驗(yàn)制作

2.直徑6 mm的金屬鋁棒，一頭（如圖4右端）打孔并用小螺絲固定在框架上，另一頭（如圖4左端）限位，但可自由伸縮。

3.用紐扣電池（配座）、微動(dòng)開關(guān)、LED燈串聯(lián)安裝在金屬鋁棒的自由伸縮端，實(shí)驗(yàn)、調(diào)整塑料底座使微動(dòng)開關(guān)和金屬鋁棒的間距合適（常溫下電路不通，鋁棒受熱伸長(zhǎng)后電路接通）。將自黏性鋁箔紙粘貼在兩側(cè)的木條上，使用時(shí)可保護(hù)木條免受酒精燈燒灼（如圖5）。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

本教具具有科學(xué)性、創(chuàng)新性、啟發(fā)性和實(shí)用性。結(jié)構(gòu)小巧，重量輕（僅為100 g），課堂上使用該教具做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，均能順利反映金屬熱脹冷縮的變化。本教具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作維護(hù)成本低廉，很容易滿足學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的需求，可反復(fù)使用，使教學(xué)效果最大化。本教具使用直流紐扣電池供電，安全方便。