试听180秒【第7.02讲】弹力之惑

【第7.02讲】弹力之惑

同学们好！欢迎来到物理老师讲物理。

上一讲我们学过，力有两种作用效果，一个是使物体发生形变，另一个是改变物体的运动状态。这一讲我们就来探讨因为形变而产生的一种力，它叫做弹力。

首先我们要明确，什么是形变？

形变包括物体形状的改变和体积的改变。形状的改变，如橡皮筋被拉长、弹簧被压得变短、钢尺发生弯曲等等。体积的改变，如用力挤压排球，排球体积变小。

不同材料的物体，它们在发生形变时所表现出来的性质也大不相同。

一把钢尺被折弯后，它自己能恢复原状；一根粉笔被折弯，很容易就断掉了；一根细电线，被折弯成什么形状，它就保持什么形状，不变了。

物体在受力时发生形变，外力撤去后，又能恢复原状的性质叫做弹性。外力撤去后不能恢复原状的叫做塑性。弹性越强的材料，恢复原状的能力越强，若要改变它的形状就越困难；塑性越强的材料，恢复原状的能力越弱，越容易改变形状。比如一根钢管和一根木棍比，钢管不容易弯折，钢管的弹性就比木棍的弹性强。又比如，一块橡皮泥和一块软木塞，用指甲掐一下，橡皮泥比软木塞更容易留下指甲印，说明橡皮泥的塑性比软木塞更强。

物体能够自己恢复原状的形变被称为弹性形变。弹性形变也有一定的限度，超出这个限度就恢复不了原状了。比如钢尺，你用手轻轻地掰，它能恢复原状；可如果你用钳子使劲儿掰，也能把它掰成个7字形，这时它自己就恢复不了原状了。

那么，什么是弹力呢？

弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力。具有弹性的物体，你要它发生形变，可它想保持原状，于是它就要抵抗你，这个因形变而产生的抵抗你的力，就是弹力。弹力是非常常见的一类力，它可以表现为我们常说的拉力、压力、支持力等等。

下面我们逐个分析一下，这几种常见的弹力的方向：

①压力和支持力：发生于接触面上的压力与支持力，其方向总是垂直于接触面而指向受力物体的。

②绳子与物体之间的拉力：其方向总是沿着绳子，指向绳子收缩的方向。

③弹簧的弹力：弹簧被拉长时表现为拉力，方向沿弹簧轴线指向弹簧收缩的方向；弹簧被压缩时表现为斥力，方向沿弹簧轴线指向受力物体。

可能有人会问：弹簧、橡皮筋的形变我都看见了，可是桌子对物体有支持力，怎么就没有看见桌子的形变呢？

其实桌子并非没有发生形变，有弹力就必然有形变。只是有些形变比较明显，肉眼直接可见；而有些形变则极其微小，必须借助于专门的仪器或者用一些特殊的方法放大后才能显示出来。比如千分表，就是一种检测微小形变的常用仪器，它可以分辨物体表面1/1000 mm的形变。

所有的力都有三要素，弹力也不例外。

弹力的大小与弹性形变的大小成正比，弹性形变越大，所产生的弹力也越大，反之亦然。但是注意有一个条件，就是形变一定要在弹性限度内，否则就不是弹性形变了。

弹力的方向与使物体发生弹性形变的力的方向正好相反。

弹力的作用点就是施力物体与受力物体相互接触的地方。

产生弹力的条件有两个：

①有弹性形变，②两物体相互接触。两者缺一不可。

张亮同学很爱思考，他提了一个很有迷惑性的问题：用磁铁吸引铁片的一端，也能让铁片产生弹性形变，但是两者并没有接触，那么铁片与磁铁之间的力是弹力吗？

这个问题我看网上也有很多别的同学问过，不过网上的回答都比较含糊。

我首先说答案：铁片与磁铁之间的力属于磁力，不是弹力。

咱们再仔细琢磨下弹力的定义：物体由于发生弹性形变而产生的力。注意这个表述已经很清晰的说明了，弹性形变是因，弹力是果。这个因果关系可不能颠倒。在这个例子当中，铁片确实产生了弹性形变，但这个形变是铁片与磁铁相互吸引的结果，而不是原因。不论铁片是否发生形变，它与磁铁之间都会发生吸引作用。可能有人还要问：这个铁片发生形变后，它也有一股想要恢复原来形状的力，这难道不是弹力吗？我们应该注意，这个例子中令铁片恢复形状的力，它只存在于铁片材料的内部，并没有对外施力，也没有受力物体。这在材料力学中被称为内应力。

通过这个例子可见，哪怕有弹性形变，如果没有接触，也不会有弹力。

弹簧测力计，

它利用弹簧的弹性形变与拉力成正比的原理，来测量力的大小。

关于弹簧测力计的使用方法，我帮你总结了几点注意事项，包括使用前的注意事项和使用过程中的注意事项：

使用前的注意事项：①要注意观察量程和分度值，超过量程会损坏测力计；②要注意观察指针是否指在零刻度线处，如果不在零刻度线处，要先调零再使用；③正式测量前，先轻轻拉几下挂钩，防止卡壳。

使用过程中的注意事项：①拉力的方向必须沿着弹簧的轴线方向；②竖直方向使用时，手要提着拉环，不可倒过来，提着挂钩测量，也不可用手一把握住测力计来测量；③读数时，视线要与刻度面板垂直。

【小结一下】

物体能够自己恢复原状的形变被称为弹性形变。

物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。

产生弹力有两个条件：①有弹性形变，②两物体相互接触。两者缺一不可。

【思考题】

如果一定要倒过来使用弹簧测力计，手提挂钩，将重物挂在拉环上，该如何操作才能准确测出力的大小？

好了，咱们下一讲再见！