浅谈微小形变放大五法

1、初中物理题目：浅谈微小形变放大五法作者单位：响水滩乡中心学校作者姓名： 宁 国 强2012年9月28日 浅谈微小形变放大五法响水滩中心学校 宁国强声音是由于物体振动产生的，但固体振动时幅度较小，较难观察；物体受力会产生两种效果，其中之一是改变物体的形状，但是比较硬的固体受力形变很小，用肉眼很难直接观察到；固体的热胀冷缩形变效果很不明显；这三种变化由于比较微小，难免会让学生产生疑问，变化发生了吗？也许大家平时都是直接告诉学生这些现象确实发生了，但这并不能解决学生心中的疑惑。为了解决这个问题，笔者总结出将微小形变放大的五种简易方法（配图），供大家参考。一、化“重”为“轻”法在探究声音是怎么产生的我

2、们常用二个小实验：一是敲击音叉时音叉会振动发声，但由于振动较小，同学们很难观察得到，我们通常采用较轻的乒乓球辅助，利用音叉振动时将轻小的乒乓球弹开（如图1）；二是敲打鼓面时鼓面会振动放声，但鼓面的细微振动很难观察，通常采用较轻的纸屑或米粒辅助，利用鼓面振动时将纸屑或米粒弹起（如图2）。这类小实验的思想是将一些重的物体的微小振动转化为轻的物体的强烈振动，使实验现象变得非常明显，易于学生观察和领悟，并可留下深刻的印象。乒乓球米粒 图1图2二、化“固”为“液”法在探究声音产生的原因时，固体的振动通常很难直接观察到，除了上述讲的化“重”为“轻”法，还可以采用另一种直观的方法。例如敲击桌面时想观察桌面的

3、微小振动，可以在桌面上放一盆水，敲击桌面发声的时候可以观察到水面会荡起一圈圈水纹，可以证实桌面在发出声音时在振动（如图3）；敲击音叉时想观察音叉的微小振动，可以将发声的音叉放进水里，这时会溅起水花，也可以证实发声的音叉在振动（如图4）。这类小实验的思想是将固体不易观察的微小振动转化液体的明显振动，使实验现象显而易见，教学效果也不错。图3图4水珠三、化“粗”为“细”法在探究力的作用效果时，其中之一是力可以改变物体的形状。但是玻璃瓶受力形状发生变化时，靠肉眼是无法直接观察到的。我们通常解决的办法是在玻璃瓶中装满水，盖上橡皮塞（保证仪器的气密性），在橡皮塞上插上一根极细的直玻璃管，这时只要手用力捏玻

4、璃瓶（注意别用双手握住玻璃瓶，否则别人会认为是热胀冷缩的效果），使玻璃瓶形状发生细微变化，从而改变了玻璃瓶的体积，玻璃瓶体积的细小变化都会引起细玻璃管中液面的较大变化（如图5）。这样同学们就可以通过细玻璃管中液面的升降来体验玻璃瓶的形变，从而有效的说明了坚硬的固体受力也会发生形变，只不过平时由于形变太小，观察不到而已。这类方法的思想是将硬且粗的物体的微小形变引起的体积变化转化为细玻璃管的体积变化，因为玻璃管很细，所以管中的液面变化非常大，现象易于观察，实验效果较佳。学生记忆比较深刻，易于对知识点的消化。图5四、化“角”为“线”法在探究桌面受到压力会发生形变的实验中，桌面发生的形变也非常微小，用

5、肉眼无法观察到。我们可以用两块平面镜（利用平面镜可以改变光的传播路径）和一把刻度尺（将刻度尺离平面镜远点，利用小的角距离带动较大的线距离），用激光笔射向平面镜，经过平面镜的两次反射，可以在刻度尺上留有一个光斑（如图6），再用力压两块平面镜的中间，使两块平面镜产生较小的角度变化，经过两次反射将桌面的微小形变放大，再通过半径较大的角距离引起更大的线距离变化，使桌面的微小形变进一步得到放大，效果特别明显（如图7）。这类实验的思想是将固体的微小形变引起的微小角变化通过较长的半径引起较大的线变化，从而使形变效果放大成千倍体现在大家面前，让大家直观的感受到固体受力后形状会发生变化。图7图6五、化“直”为“

6、滚”法在探究物质的热胀冷缩性质时，由于固体的形变程度太小，用肉眼无法直接观察，笔者采用将铁丝的纵向伸长量转化为锈花针的滚动并带动吸管的转动，提高实验的可观察性。实验装置如图8所示，实验步骤如下：将铁丝一端固定在木架上，另一端搁在放置在木架上的锈花针上，并在锈花针上固定一支吸管。在铝槽中放上卫生纸，在上面倒些酒精，然后点火将纸巾点燃，这时铁丝会受热膨胀，从而带动锈花针顺时针滚动，最终带动吸管顺时针转动，当火熄灭时，铁丝会慢慢冷却收缩，从而带动锈花针逆时针滚动，最终带动吸管逆时针转动。此实验装置简单，实验效果十分明显（笔者曾做过这个实验，吸管可转动约一周），可有效说明固体的热胀冷缩性质。这类实验将固体的微小伸长量转化为细小物体的滚动，从而带动轻小物体转动，使实验效果体现出来。固定铁丝吸管锈花针铝槽图8以上五种方法皆采用转换法，将不可观察的微小形变或振动转化为可观察的（放大）现象，让学生学习不仅仅靠死记硬背，既增强了学生的动手