一道物理题~

手指用力按桌面,如何设计实验证明桌面凹陷。
设计实验
谢谢~~

1 反射光点移动放大显示桌面形变

图1为演示桌面微小形变的实验装置。一束光线依次被平面镜M和N反射,最后射到刻度尺L上,形成一个光点,当用力压桌面,镜子就要向箭头所示的方向倾斜,由于两面镜子之间的距离较大,光点就会在刻度尺上有明显的移动,而把桌面的微小形变显示出来。

光点反射放大法是使光的反射角的微小变化通过反射线投射到远处光屏上的光点的移位来显示,其变化的显著程度取决于反射镜至光点投射之间的距离。这种放大法通常也叫“光杠杆放大法”。

图1实验正是利用光在均匀介质中的直线传播和平面镜组对光线的两次反射,由两次反射角的变化使反射光线在刻度尺L上的明显移位来设计而成的。光点反射法是物理实验中常用的放大方法,如卡文迪许设计的测量万有引力的著名扭秤装置,就是巧妙地运用了光点反射放大法才解决了测量石英丝微小扭转角的难题,进而算出两球间的引力。

2 细管液面升降放大显示瓶体形变

图2所示为用椭圆墨水瓶演示固体形变的实验。双手用劲紧捏瓶时,难以观察出瓶体本身的形变。但是若在瓶中插入毛细管,当用手沿瓶短轴方向紧捏时,毛细管中的红色液面会明显上升;当沿瓶长轴方向紧捏时,毛细管中的液面会明显下降。可见,放大后的形变效应十分显著。

细管液面升降放大法是通过透明细管中的有色液面的上升或下降来反映某种物理量(如体积、温度、压强、热量、内能等)的微小变化,其显著程度取决于细管直径的大小。细管液面升降放大法在热学演示实验中用得比较多。如用空气温度计或微小压强计等来演示诸如比热实验,热辐射实验,液体蒸发致冷实验,焦耳定律实验,克服摩擦力做功增加内能实验等,实际上就是运用了细管液面升降放大法。

3 指针偏转放大显示拉伸形变

图3所示为固体热膨胀演示仪。A、B为两接线柱,C、D为两金属小滑轮,1为康铜丝,其一端固定于接线柱B,另一端与弹簧连接,2为弹簧,3为指针,其底端焊接在康铜丝上。实验前,康铜丝处于拉紧状态,且弹簧适当向上拉伸。接通电源后,通电部分康铜丝由于电阻的作用会产生焦耳热而膨胀,在弹簧的弹力作用下向左下方伸长,带动指针向上偏转,切断电源后,指针很快回到原位。显然,该装置是通过指针的偏转来放大显示康铜丝的微小拉伸形变(热胀冷缩)。

指针偏转放大法也即是通常所说的杠杆放大法,它是利用有固定转轴的指针,微小变化作用于指针杠杆的短臂,而观察点则在长臂的顶端,观察的显著程度取决于长臂与短臂的比值。

4 投影放大显示支架形变

图4所示的支架受力问题,对于初学者来说,力F对支架的两根梁产生怎样的作用?光看这静态图,学生很难想象和正确判断。如能把在O点挂重物后NO梁和MO梁的形变显示出来,该难题不就迎刃而解了吗?为此,可设计这样一个演示实验,用一木杆代替NM边,用一细绳代替NO,一细竹条代替MO,用投影仪将实验投影放大到银幕上,当用手向下拉O点(相当于在O点施加了一个重物的拉力F),学生从银幕上可清楚观察到MO梁发生了弯曲,NO梁则产生了伸长。通过实物投影后,静态变成了动态,且支架的微小形变放大得清晰可见,无需教师多说,学生很快就能得出正确的结论:F产生的作用效果是使MO梁受到一个水平向左的压力,使NO梁受到一个沿NO向下的拉力。

参考资料:http://www.lab8.cn/phys/2008/20080106195722.html

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第1个回答  2008-07-18
将一个激光笔用支架固定放在桌面上,对面竖放一块平面镜,让激光照在平面镜上,反射后照在对面的白墙上,手指用力按激光笔和镜子之间的桌面上,会观察到墙上的光斑向下移动了,这就说明桌面凹陷了。光路图你自己画一画吧。本回答被提问者采纳
第2个回答  2008-07-18
很简单啊,在桌面上放置一个镜片,镜片上方与竖直夹角比如30度,一定距离,放一个平行光源,发出的光经过镜片反射到另一边的尺子上。用手按桌面就能从尺子上读出形变大小。如果这样不够明显还可以多搞几个镜片,多次反射,形变角就会以几何级数放大。
第3个回答  2008-07-18
一束光(光源放在桌子上)用几面平面镜多反射几次照到刻度尺上,桌子发生微小形变,光路会发生很小角度的偏移,反射多次以后这种偏移会被放大,在刻度尺上当然就能用肉眼分辨出啦
第4个回答  2008-07-18
不知道你知不知道薄膜干涉,根据光的干涉原理,桌面下陷会使光发生干涉,给据他的反射条纹很容易知道凹凸情况