研究背景
　　金屬冷熱形變演示器是一種指示金屬冷熱形變的演示裝置，尤其能將金屬條細(xì)微的線(xiàn)性膨脹通過(guò)連動(dòng)的指針的擺動(dòng)放大10倍，讓觀(guān)察者能直觀(guān)地看到金屬冷熱形變的過(guò)程。
　　目前，大家熟知的金屬形變演示器只有“銅球熱脹冷縮演示器”，它利用銅球加熱后因體積膨脹而不能穿過(guò)鐵圈來(lái)演示金屬的熱脹現(xiàn)象；通過(guò)銅球冷卻后又可以穿過(guò)鐵圈來(lái)演示金屬的冷縮現(xiàn)象。這種演示器的局限性在于僅僅能對(duì)銅的熱脹冷縮進(jìn)行演示，不能演示其他金屬的熱脹冷縮，且主要演示立體脹縮結(jié)果，加熱時(shí)間長(zhǎng)，只能看到銅球熱脹冷縮的結(jié)果，不能用于觀(guān)察銅球熱脹冷縮的過(guò)程。
　　發(fā)明內(nèi)容
　　本教具能將金屬條受熱或冷卻后細(xì)微的長(zhǎng)度變化通過(guò)指針的擺動(dòng)放大10倍，讓觀(guān)察者能直觀(guān)地看到金屬冷熱形變的過(guò)程，克服了現(xiàn)有銅球熱脹冷縮演示器只能演示一種金屬的立體脹縮結(jié)果并且加熱時(shí)間長(zhǎng)的不足。不同種類(lèi)的金屬長(zhǎng)條，只要截面直徑小于1cm、長(zhǎng)度大干10cm，就都可以用本教具演示。本教具不但適用于演示銅，鐵等一般金屬的熱脹冷縮性質(zhì)，還可演示銻和鉍熱縮冷脹的特殊性質(zhì)。
　　本教具結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。本教具所采用的工作原理是：在底板上分別固定立柱和刻度盤(pán)，在刻度盤(pán)上用指針固件連接指針，指針可轉(zhuǎn)動(dòng)。在指針尾部裝上金屬條與指針固件，與立柱上的固件共同固定l0YjzVQfogNgvGyk6FEuMamvKLWDQpUJHO6aDznPt/k=被演示金屬條，且金屬條上A、B兩點(diǎn)間的長(zhǎng)度為20cm，便于測(cè)算脹縮比率-指針頂部長(zhǎng)20cm，指針尾部長(zhǎng)2cm，根據(jù)“相似三角形對(duì)應(yīng)邊的邊長(zhǎng)成比例”的原理，當(dāng)金屬條膨脹1mm時(shí)，指針尾部逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1mm，指針頂部在膨脹刻度上逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)10mm；當(dāng)金屬條縮短1mm時(shí)，指針尾部順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1mm，指針頂部在縮小刻度上順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)10mm。當(dāng)金屬條長(zhǎng)度小于20cm而大于10cm時(shí)可以將立柱固定在立柱備用孔上。
　　本教具的有益效果是，可以直觀(guān)演示指示金屬冷熱形變過(guò)程，尤其能將金屬條細(xì)微的長(zhǎng)度變化通過(guò)指針的擺動(dòng)放大10倍，讓觀(guān)察者能直觀(guān)地看到金屬冷熱形變的過(guò)程。本教具既可適用于演示銅、鐵等金屬的熱脹冷縮性質(zhì)，又可演示銻和鉍熱縮冷脹的特殊性質(zhì)，特別適合學(xué)校等教學(xué)機(jī)構(gòu)向?qū)W生演示金屬冷熱形變的特性，還可用于學(xué)生自主探究或測(cè)量不同金屬條長(zhǎng)度冷熱形變的比率。本教具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于推廣使用，演示效果見(jiàn)圖2。
　　演示實(shí)例
　　第1個(gè)實(shí)例見(jiàn)圖3。金屬條受熱膨脹，長(zhǎng)度只增加了2.3mm，指針頂部卻移動(dòng)了23mm，放大了10倍，熱脹過(guò)程很直觀(guān)。
　　第2個(gè)實(shí)例見(jiàn)圖4。金屬條受冷只縮短了1.3mm，指針頂部卻移動(dòng)了13mm，放大了10倍，冷縮過(guò)程也很直觀(guān)。
　　第3個(gè)實(shí)例見(jiàn)圖5。當(dāng)金屬條長(zhǎng)度小于20cm而大于10cm時(shí)也可進(jìn)行測(cè)量和演示——只需將立柱連接在立柱備用孔。當(dāng)金屬條受冷只縮短了1mm，指針頂部卻顯示縮短了10mm，放大了10倍，冷縮過(guò)程很直