自制坚硬物体微小形变实验器

刘既明

摘要：有些实验装置容易使学生产生误区，为此，本文介绍一种改进后的微小形变实验器的制作、实验、原理及特点等，予以帮助学生消除误区。

关键词：微小形变：实验器

中图分类号：G633，7文献标识码：A文章编号：1003-6148(2012)4(S)-0018-1

问题：用手捏一个厚玻璃瓶，玻璃瓶会发生弹性形变吗?该题配图实验装置中的圆形玻璃瓶只能显示它受到挤压时容积减小的情形，这就容易使学生产生两个误区：一玻璃瓶受到挤压时容积一定减小：二细管中水柱上升是由于瓶内的水受热膨胀所引起的。

这里介绍一种自制坚硬物体微小形变实验器。该教具既能显示玻璃瓶受压容积减小的情形，也能显示玻璃瓶受压容积增大的情形，以帮助学生消除误区。

1制作

取一个扁形的厚玻璃瓶(如大墨水瓶或大酒瓶)，配一个橡皮塞，塞子中间插入一根两端开口长约30em的细玻璃管。先在瓶内装满红色水，然后用橡皮塞塞紧瓶口，使细管中水柱高出瓶口一段。在细管的后面衬托一张标有刻度的白纸条，以便观察细管中红色水柱的升降。装置如图1所示。

2实验

用手对扁瓶截面的短径方向挤压(如图2所示)，可以看到细管中水柱明显上升，且用力较大，水柱上升越较高；若对扁瓶截面的长径方向挤压(如图3所示)，可以看到细管中水柱明显下降，且用力较大，水柱下降越较低。

3原理

扁瓶在外力作用下的形变很小，扁瓶的容积变化也很小，但细管的内径很小，所以细管中的水柱变化明显，实验效果良好。

依据数学知识：周长一定的平面封闭图形以圆的面积最大。若对扁瓶截面的短径方向挤压，扁瓶容积减小，细管中水柱上升；若对扁瓶截面的长径方向挤压，扁瓶容积增大，细管中水柱下降。实验表明，扁瓶在不同方向的外力作用下，发生了微小变化，引起扁瓶的容积减小或增大。

4特点

该教具具有教学性、科学性、启发性、实用性、便于学生自制等特点。

参考文献：

[1]彭前程，九年级物理教科书[M]，北京：人民教育出版社，2006：54

[2]杜客君，为什么周长一定的平面封闭图形以圆的面积最大[J]，中学数学杂志(初中)，2007(4)：63

(栏目编辑赵保钢)