金属冷热形变演示器

　　研究背景
　　金属冷热形变演示器是一种指示金属冷热形变的演示装置，尤其能将金属条细微的线性膨胀通过连动的指针的摆动放大10倍，让观察者能直观地看到金属冷热形变的过程。
　　目前，大家熟知的金属形变演示器只有“铜球热胀冷缩演示器”，它利用铜球加热后因体积膨胀而不能穿过铁圈来演示金属的热胀现象；通过铜球冷却后又可以穿过铁圈来演示金属的冷缩现象。这种演示器的局限性在于仅仅能对铜的热胀冷缩进行演示，不能演示其他金属的热胀冷缩，且主要演示立体胀缩结果，加热时间长，只能看到铜球热胀冷缩的结果，不能用于观察铜球热胀冷缩的过程。
　　发明内容
　　本教具能将金属条受热或冷却后细微的长度变化通过指针的摆动放大10倍，让观察者能直观地看到金属冷热形变的过程，克服了现有铜球热胀冷缩演示器只能演示一种金属的立体胀缩结果并且加热时间长的不足。不同种类的金属长条，只要截面直径小于1cm、长度大干10cm，就都可以用本教具演示。本教具不但适用于演示铜，铁等一般金属的热胀冷缩性质，还可演示锑和铋热缩冷胀的特殊性质。
　　本教具结构见图1。本教具所采用的工作原理是：在底板上分别固定立柱和刻度盘，在刻度盘上用指针固件连接指针，指针可转动。在指针尾部装上金属条与指针固件，与立柱上的固件共同固定l0YjzVQfogNgvGyk6FEuMamvKLWDQpUJHO6aDznPt/k=被演示金属条，且金属条上A、B两点间的长度为20cm，便于测算胀缩比率-指针顶部长20cm，指针尾部长2cm，根据“相似三角形对应边的边长成比例”的原理，当金属条膨胀1mm时，指针尾部逆时针转动1mm，指针顶部在膨胀刻度上逆时针转动10mm；当金属条缩短1mm时，指针尾部顺时针转动1mm，指针顶部在缩小刻度上顺时针转动10mm。当金属条长度小于20cm而大于10cm时可以将立柱固定在立柱备用孔上。
　　本教具的有益效果是，可以直观演示指示金属冷热形变过程，尤其能将金属条细微的长度变化通过指针的摆动放大10倍，让观察者能直观地看到金属冷热形变的过程。本教具既可适用于演示铜、铁等金属的热胀冷缩性质，又可演示锑和铋热缩冷胀的特殊性质，特别适合学校等教学机构向学生演示金属冷热形变的特性，还可用于学生自主探究或测量不同金属条长度冷热形变的比率。本教具结构简单，价格低廉，易于推广使用，演示效果见图2。
　　演示实例
　　第1个实例见图3。金属条受热膨胀，长度只增加了2.3mm，指针顶部却移动了23mm，放大了10倍，热胀过程很直观。
　　第2个实例见图4。金属条受冷只缩短了1.3mm，指针顶部却移动了13mm，放大了10倍，冷缩过程也很直观。
　　第3个实例见图5。当金属条长度小于20cm而大于10cm时也可进行测量和演示——只需将立柱连接在立柱备用孔。当金属条受冷只缩短了1mm，指针顶部却显示缩短了10mm，放大了10倍，冷缩过程很直