淺談微小形變放大五法

1、.初中物理題目：淺談微小形變放大五法作者單位：響水灘鄉(xiāng)中心學(xué)校作者姓名： 寧 國(guó) 強(qiáng)精品.2012年9月28日 淺談微小形變放大五法響水灘中心學(xué)校 寧國(guó)強(qiáng)聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的，但固體振動(dòng)時(shí)幅度較小，較難觀察；物體受力會(huì)產(chǎn)生兩種效果，其中之一是改變物體的形狀，但是比較硬的固體受力形變很小，用肉眼很難直接觀察到；固體的熱脹冷縮形變效果很不明顯；這三種變化由于比較微小，難免會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生疑問(wèn)，變化發(fā)生了嗎？也許大家平時(shí)都是直接告訴學(xué)生這些現(xiàn)象確實(shí)發(fā)生了，但這并不能解決學(xué)生心中的疑惑。為了解決這個(gè)問(wèn)題，筆者總結(jié)出將微小形變放大的五種簡(jiǎn)易方法（配圖），供大家參考。一、化“重”為“輕”法在探究聲音是怎么

2、產(chǎn)生的我們常用二個(gè)小實(shí)驗(yàn)：一是敲擊音叉時(shí)音叉會(huì)振動(dòng)發(fā)聲，但由于振動(dòng)較小，同學(xué)們很難觀察得到，我們通常采用較輕的乒乓球輔助，利用音叉振動(dòng)時(shí)將輕小的乒乓球彈開(kāi)（如圖1）；二是敲打鼓面時(shí)鼓面會(huì)振動(dòng)放聲，但鼓面的細(xì)微振動(dòng)很難觀察，通常采用較輕的紙屑或米粒輔助，利用鼓面振動(dòng)時(shí)將紙屑或米粒彈起（如圖2）。這類小實(shí)驗(yàn)的思想是將一些重的物體的微小振動(dòng)轉(zhuǎn)化為輕的物體的強(qiáng)烈振動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變得非常明顯，易于學(xué)生觀察和領(lǐng)悟，并可留下深刻的印象。乒乓球米粒 精品.圖1圖2二、化“固”為“液”法在探究聲音產(chǎn)生的原因時(shí)，固體的振動(dòng)通常很難直接觀察到，除了上述講的化“重”為“輕”法，還可以采用另一種直觀的方法。例如敲擊桌面

3、時(shí)想觀察桌面的微小振動(dòng)，可以在桌面上放一盆水，敲擊桌面發(fā)聲的時(shí)候可以觀察到水面會(huì)蕩起一圈圈水紋，可以證實(shí)桌面在發(fā)出聲音時(shí)在振動(dòng)（如圖3）；敲擊音叉時(shí)想觀察音叉的微小振動(dòng)，可以將發(fā)聲的音叉放進(jìn)水里，這時(shí)會(huì)濺起水花，也可以證實(shí)發(fā)聲的音叉在振動(dòng)（如圖4）。這類小實(shí)驗(yàn)的思想是將固體不易觀察的微小振動(dòng)轉(zhuǎn)化液體的明顯振動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯而易見(jiàn)，教學(xué)效果也不錯(cuò)。圖3圖4水珠三、化“粗”為“細(xì)”法在探究力的作用效果時(shí)，其中之一是力可以改變物體的形狀。但是玻璃瓶受力形狀發(fā)生變化時(shí)，靠肉眼是無(wú)法直接觀察到的。我們通常解決的辦法是在玻璃瓶中裝滿水，蓋上橡皮塞（保證儀器的氣密性），在橡皮塞上插上一根極細(xì)的直玻璃管，這時(shí)

4、只要手用力捏玻璃瓶（注意別用雙手握住玻璃瓶，否則別人會(huì)認(rèn)為是熱脹冷縮的效果），使玻璃瓶形狀發(fā)生細(xì)微變化，從而改變了玻璃瓶的體積，玻璃瓶體積的細(xì)小變化都會(huì)引起細(xì)玻璃管中液面的較大變化（如圖5）。這樣同學(xué)們就可以通過(guò)細(xì)玻璃管中液面的升降來(lái)體驗(yàn)玻璃瓶的形變，從而有效的說(shuō)明了堅(jiān)硬的固體受力也會(huì)發(fā)生形變，只不過(guò)平時(shí)由于形變太小，觀察不到而已。這類方法的思想是將硬且粗的物體的微小形變引起的體積變化轉(zhuǎn)化為細(xì)玻璃管的體積變化，因?yàn)椴ＡЧ芎芗?xì)，所以管中的液面變化非常大，現(xiàn)象易于觀察，實(shí)驗(yàn)效果較佳。學(xué)生記憶比較深刻，易于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的消化。精品.圖5四、化“角”為“線”法在探究桌面受到壓力會(huì)發(fā)生形變的實(shí)驗(yàn)中，桌面發(fā)生

5、的形變也非常微小，用肉眼無(wú)法觀察到。我們可以用兩塊平面鏡（利用平面鏡可以改變光的傳播路徑）和一把刻度尺（將刻度尺離平面鏡遠(yuǎn)點(diǎn)，利用小的角距離帶動(dòng)較大的線距離），用激光筆射向平面鏡，經(jīng)過(guò)平面鏡的兩次反射，可以在刻度尺上留有一個(gè)光斑（如圖6），再用力壓兩塊平面鏡的中間，使兩塊平面鏡產(chǎn)生較小的角度變化，經(jīng)過(guò)兩次反射將桌面的微小形變放大，再通過(guò)半徑較大的角距離引起更大的線距離變化，使桌面的微小形變進(jìn)一步得到放大，效果特別明顯（如圖7）。這類實(shí)驗(yàn)的思想是將固體的微小形變引起的微小角變化通過(guò)較長(zhǎng)的半徑引起較大的線變化，從而使形變效果放大成千倍體現(xiàn)在大家面前，讓大家直觀的感受到固體受力后形狀會(huì)發(fā)生變化。圖7

6、圖6五、化“直”為“滾”法在探究物質(zhì)的熱脹冷縮性質(zhì)時(shí)，由于固體的形變程度太小，用肉眼無(wú)法直接觀察，筆者采用將鐵絲的縱向伸長(zhǎng)量轉(zhuǎn)化為銹花針的滾動(dòng)并帶動(dòng)吸管的轉(zhuǎn)動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)的可觀察性。實(shí)驗(yàn)裝置如圖8所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：將鐵絲一端固定在木架上，另一端擱在放置在木架上的銹花針上，并在銹花針上固定一支吸管。在鋁槽中精品.放上衛(wèi)生紙，在上面倒些酒精，然后點(diǎn)火將紙巾點(diǎn)燃，這時(shí)鐵絲會(huì)受熱膨脹，從而帶動(dòng)銹花針順時(shí)針滾動(dòng)，最終帶動(dòng)吸管順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)火熄滅時(shí)，鐵絲會(huì)慢慢冷卻收縮，從而帶動(dòng)銹花針逆時(shí)針滾動(dòng)，最終帶動(dòng)吸管逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)效果十分明顯（筆者曾做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，吸管可轉(zhuǎn)動(dòng)約一周），可有效說(shuō)明固體的熱脹冷縮性質(zhì)。這類實(shí)驗(yàn)將固體的微小伸長(zhǎng)量轉(zhuǎn)化為細(xì)小物體的滾動(dòng)，從而帶動(dòng)輕小物體轉(zhuǎn)動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)效果體現(xiàn)出來(lái)。固定鐵絲吸管銹花針?shù)X槽圖8以上五種方法皆采用轉(zhuǎn)換法，將不可觀察的微小形變或振動(dòng)轉(zhuǎn)化為可觀察的（放大）現(xiàn)象，讓學(xué)生學(xué)習(xí)不僅僅靠死記硬背，既增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，又加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。所以