固体的热膨胀的演示
浙江省玉环县教育局教研室郑青岳老师设计的固体的热膨胀实验。
底板用（30×25×05）厘米3的木板做成，刻度板用（15×5×05）厘米3的木板做成。板端有为两枚长铁钉，放大用的指针用28厘米左右的麦秆或篾片削制成(用篾片制时要求削得薄些、窄些)，指针的左端有相距约2厘米的两个小孔。一枚大头针穿过外边的小孔将指针固定于铅皮做成的底座上。取一长约35厘米的细铜线(可用细的漆包线)穿过指针里边的小孔中，线的两端系于长铁钉上，使指针针尖落在刻度板的适当位置上。
实验时，划燃一根火柴加热铜线的某部分，铜线受热膨胀伸长，可见指针绕顺时针方向明显偏转。移去燃烧的火柴，铜线变冷收缩，可见指针回到原位置。这样一根火柴可以重复做好几次。
热膨胀小实验
初中物理有一演示实验，演示的是冷缩时产生的力的破坏作用。这种实验仪，一般中学特别是农村中学没有，因此，学生无法在课堂上亲眼目睹热胀冷缩受阻时产生的破坏作用，致使课堂效果不佳，学生对热胀冷缩在技术上的意义认识不足。教材上介绍的这种仪器，制作又非常困难。为解决这个问题，山东省汶上县十一中学尹鲁逊老师经过多次试验，自己设计出热膨胀受阻时产生的力的破坏作用演示器。
本演示器的特点是：器材易找，制作简单，操作方便，实验所需时间短，效果明显，经课堂实验，效果令人满意。
在做此实验之前，要先让一学生用一只手掰一厚玻璃片、结果没掰断，然后再做实验，实验的结果将使学生感到吃惊。
器材及装置如图。
(1)在铜棒与右木板相顶触的地方，最好隔上一厚钢片，这样效果会更好。
(2)为使左右木板在铜棒受热膨胀的过程中，它们之间的距离保持不变，可在这两木块上方钉一木条。
(3)设计时要使固定木块与右木板之间的距离正好等于铜棒的长度加玻璃条的厚度，活动木楔宽的一边要比固定木块宽些，这样可使铜棒紧顶玻璃条。
(4)固定木块与活动木楔之间的距离不易太小(大于10cm效果非常明显)。
选取的铜棒不要太细太短，其他自己可根据具体情况设计。
“固体热膨胀演示仪”的改进
九年级物理在介绍固体热膨胀的性质时，通常用“固体热膨胀演示仪”让学生观察铜棒受热时长度增加的现象，由于固体受热膨胀时长度的增加量很微小，因此，这种演示仪采用了“杠杆放大”的手段，把固体受热膨胀时长度的增加变换成一种角度的增加，这种设计原理也是在如何“放大”铜棒长度的增加量问题上想出的办法。
那么，能不能不依靠放大铜棒的增加量，而又能直观地让学生观察到铜棒受热膨胀，遇冷收缩的物理特性呢？
甘肃泾川荔堡中学刘永成老师在教学实践中，采用了一种简单的电路装置，设计成了一种“简易固体热膨胀演示仪”。它很好地解决了上述问题，并收到了满意的教学效果。
简易固体热膨胀演示仪的构造如图3所示，它由支架、膨胀杆、干电池、小灯泡、两根导线组成，制成尺寸一般长为30cm左右，高为20cm左右，膨胀杆可选用粗一些的铜、铝或铁导线，但要在直立支架的小孔内固定稳，不能活动，膨胀杆的悬空端要对准干电池的正极，干电池可用铁钉从两侧固定在木座上。
演示时，先连接好导线，调整干电池的正极与膨胀杆悬空端的距离，留出1mm左右的空隙(可用一张厚纸片插入显示这个空隙)。用酒精灯(或蜡烛)在膨胀杆的下面加热。1分钟内就可看到由于膨胀杆长度增加，与干电池正极接触，电路接通，小灯泡发光，撤去酒精灯，膨胀杆遇冷收缩，电路断开，小灯泡立刻熄灭。重复实验，可多次观察上述现象，演示效果直观明显，趣味性强，由于取材容易，制作简单，可让学生自己制作，进行课外小实验。
固体膨胀演示装置
物理教材中介绍了物体的热膨胀，并对固体热膨胀做了一个演示实验，该实验虽能演示其热膨胀特点，但可见度不好，全班学生难以观察到膨胀棒微小的变化。为此，陕西省安康师范学校陈勇老师设计制做了一个利用投影及声响和灯光增加其可见度和效果的装置，其演示效果较佳。该装置一是可让学生从银幕上直接观察到铜棒的伸长，二是通过灯光、音响增强了效果。
仪器及器材
投影器、低压电源、小灯泡及灯座、酒精灯、用于热膨胀的铜棒及固定架与支架，另外还有音乐门铃和导线等。
实验装置
如图4所示(图中未画出加热用的酒精灯)。
实验过程
用导线联接电源，使电路通过小灯泡、音乐门铃以及膨胀装置的铜棒固定端B，可调节长短的金属旋纽D端用导线接入电源(如图所示)。
将铜棒及支架放置在投影器投影台上，调节金属旋纽于适当长度，使铜棒被酒精灯加热到一定程度时，铜棒将膨胀到其A端刚好与金属旋钮的C端接触，在未对铜棒加热时，通过投影，学生从银幕上可看到铜棒与金属旋钮之间有一段间隔。现在，用酒精灯加热铜棒，从银幕上可看到铜棒的A端与金属旋钮C端之间的距离越来越近，酒精灯不断加热，过了一段时间就会看到铜棒的A端与金属旋钮C接触，此时，电路中的小灯泡亮了，音乐门铃也响起了音乐声。
水的反常膨胀的演示
水的膨胀随温度变化不大，一般做“水的反常膨胀”实验可见度小，不利于学生的观察，影响教学效果，为了改变这种状况，湖北通城墨烟中学吴忠甫老师设计自制一个水的反常膨胀装置，借助投影仪进行演示。
实验器材100毫升烧瓶一只，温度计一个，毛细玻璃管一根，与烧瓶配套的橡皮塞一个。
实验装置用打孔器在橡皮塞上打两个小孔，在小孔中插入温度计和毛细玻璃管。再把橡皮塞塞紧在烧瓶上，瓶中装满加了稍许红色色素的水(如图5)。瓶中的空气要排尽，同时使水柱上升到毛细玻璃管中的适当高度(约8厘米)。
实验过程先把装置放入冰箱中降到0℃时取出放在投影仪的玻璃板上，打开投影仪的电源，使屏幕上成像清晰。再引导学生从屏幕上观察温度计读数变化及毛细玻璃管中水柱的升降情况。
当温度计的读数从0℃升高到4℃时，毛细玻璃管中水柱开始迅速下降，然后下降的速度逐渐变慢，到4℃时水柱下降到最低点。
当水温到4℃再继续升温时，毛细玻璃管中的水柱就不断上升。
由此得到结论：水在0℃到4℃时是反常膨胀，热缩冷胀，而在4℃后是热胀冷缩。
如果没有冰箱，可将装置放在盛着清水的水缸中，再在水缸中加入制寒剂氯化铵(氯化铵溶解于水时要吸收热量)并用搅拌棒迅速搅拌，使氯化铵迅速溶解，瓶中的水温会很快下降到达0℃。
自制简易固体热胀冷缩演示仪
实验装置
如图6所示，图中①测力膜盒，②绝热推力片(用不易导热材料)，③铜棒(长约40cm，亦可用粗铝丝代替)，④活检套(用金属片制)，⑤顶针(用铁钉)，⑥检曲尾(弯成直角)，⑦放气阀(用三通管及橡皮塞)，⑧显示板，上面装有简易压强计(用透明软塑管制)，给U形管装“红水”
后标出刻度零。⑨托环(用铁丝弯制)，⑩宽芯酒精灯(自制)，木块固定台(用铁钉固定在底板上)，底板，固定坚板(固定于底板上)。
测力膜盒和绝热推力片的制做底上打孔焊出一段细金属管2，在盒口拉紧蒙上的弹力胶膜3(可用双层玩具气球皮)，然后把细管穿过竖板4上的孔，并用“502”胶粘牢即制成测力膜盒，在厚约1cm的圆塑片5上打一个半透孔6(孔径小于铜棒)，然后把铜棒7用力穿进半透孔中即制成绝热推力片。
演示方法(1)首先用食指轻按测力膜面，检查压强计气密性(U形管内红水应出现液面差)。(2)向左推动活栓曲尾(如图16所示)，使绝热推力片触及测力膜膜面，见到U形管内有液差(左高右低)，然后退却少许并将栓曲尾向一侧水平按倒并被顶针顶住，但U形管内仍有液面差(制做安装时铜棒长度及顶针位置已调好)，此时拔下放气阀塞使U形管内液面回到刻度零，再塞紧阀门。
(3)点燃酒精灯加热铜棒。片刻，发现显示板上U形管内重新出现液面差(左高右低)，停止加热，并用蘸凉水的布给热铜棒降温，U形管内液面又回到刻度零，从而演示了物体(铜棒)的热胀冷缩。
说明
本装置取材方便，操作简易，采用测力压强计放大显示热胀冷缩现象。不仅可见度大，且能形象地显示“胀”力，是有些实验装置所没有的。
4℃水密度最大演示装置此装置用于“水的反常膨胀”的演示。
制作方法在一小塑料药瓶侧面，上下并列开两个小孔，把两支温度计刻度对齐插入小孔，并用胶水把小孔密封。然后，取（40×15×5）cm3的泡沫塑料块，一端挖凹槽，使小瓶一半卡入，另一端用胶带固定温度计，在0℃、4℃处作出明显标记，装置如图8所示。
使用方法取5℃以上的水倒入小瓶，然后把一冰块放入瓶内，盖好瓶盖。通过温度计可观察到水温逐渐降低，3-5分钟后，上层水温降至0℃，底层水温保持至4℃，这表明4℃水密度最大。因装置能良好绝热，室温影响极小，这种状态可持续4小时之久。
“气体膨胀实验”的改进
初中物理第二章物体热膨胀的“气体热膨胀”演示实验，用一直角弯管插入烧瓶中，用直角弯管中小液柱的移动来演示气体的热膨胀，这一实验有两个缺点：一是直角弯管中小液柱装置不容易，一不小心就会使液柱滑入瓶内或滑出管外；二是当液柱比较短时，在移动过程中很容易因浸润而断裂，影响实验效果。
安徽宁国港口中学殷明老师在教学中，对此实验进行了改进，采用了几种方法，取得较好的效果。
(1)将烧瓶的橡皮塞插入一段玻璃管中，并用一橡皮管与竖直的U形弯管相连，在U形管内装入红色液体，然后再通过液柱的移动来判断气体的膨胀。这样做避免了上述的两个缺点。
(2)将一段插着玻璃管的烧瓶倒过来将玻璃管插入水中，两手抱住(或用热毛巾包住瓶子)使烧瓶内空气温度升高，可看到有气泡从水中冒出。这个实验直观效果好，简便易行。
(3)还可把一瘪气球扎在插入烧瓶中的玻璃管口上，演示时把烧瓶浸入装有热水的烧杯中，这时瓶内气体膨胀，气体充满气球，气球便竖立起来，此实验现象明显，可见度大，学生兴趣很高。
