在教育领域,观察微小形变是一个重要的实验技能,它能够帮助学生理解物质在受力时的物理特性,以下是一些观察微小形变的方法和技巧:

1、光学方法:利用光的反射或折射来放大微小形变,将一面镜子粘在桌面上,反光面朝上,将一束光射到镜子上,让光反射到一面墙上,使墙上出现一个光斑(光点),当用力按压桌子时,由于桌子产生微小形变,使镜子倾斜,导致墙上的光斑位置发生变化,这种方法可以直观地观察到微小形变的效果。
2、液柱变化法:在一个密封的玻璃瓶上装上一个细管,在瓶子里转上水,当用手压瓶子时,水会上升,由于液体具有不可压缩性,当瓶的容积变化时,原先瓶中的部分液体就在截面很小的玻璃管中有很明显的升降,从而将瓶的微小形变显示出来。
3、全息干涉计量法:采用二次曝光法,固定全息干板,并通过全息干涉光路对桌面进行两次曝光,两次曝光记录在同一位置的干板上,显影定影后,分析干板上的干涉条纹以确定桌面的形变,这种方法具有较高的精度和灵敏度。
4、压敏电阻法:微小形变可以通过压敏电阻的变化来显示,压敏电阻是一种能够感受压力并将其转化为电信号变化的传感器,通过测量压敏电阻的阻值变化,可以得到物体的微小形变量。
5、光杠杆原理:将小镜子置于桌面形变处,使用带有分划版的小型望远镜固定放置,观察通过镜子反射的垂直光路尺虚升子的像,通过记录形变前后的读数,可以计算出镜子转过的角度,进而推算出桌子的形变。
6、高莱管实例:一个密闭的腔室,一端是柔性薄膜的,另一端是红外光可以透过的窗口,腔室内气体被入射光加热膨胀,推动柔性膜发生形变,这样的微小形变通过一束照射在该薄膜上的光的反射被放大,从而可以定量地表征入射光的能量。
观察微小形变需要借助特定的工具和方法,在教育实践中,教师可以根据学生的实际情况和实验条件选择合适的方法进行教学,教师还应引导学生理解微小形变的原理和应用价值,培养他们的科学素养和实践能力。