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跟着高中物理课本学物理 第三章 第一节 弹力

作者:自由的学习

跟着高中物理课本学物理

今天我们来说弹力,书本首先介绍的是接触力,需要物体相互接触才能有的相互作用就是接触力,接触力有弹力和摩擦力,这里我们先说弹力。

其实,我们生活中碰到的拉力、压力、支持力这些都是弹力。那么弹力是怎么产生的呢?

首先,我们知道物体在力的作用下会发生形状或体积的变化,称之为形变。有些形变可以恢复原状,比如轻轻弯曲一把直尺,松手后,直尺恢复原状,这些可以恢复原状的形变称之为弹性形变,有些形变不能恢复原状,比如把一张纸团成团,松手后,纸不会恢复原状,这些称之为塑性形变。

接下来,书本介绍有时物体的形变很小,不易被观察到,称之为微小形变。书本举了有机玻璃的形变,大家可以看图,在发生形变时,光产生的花纹会变化。

跟着高中物理课本学物理 第三章 第一节 弹力

接下来,书本又介绍了一个演示实验,利用平面镜观察桌面的微小形变,利用光线的反射放大微小形变。

跟着高中物理课本学物理 第三章 第一节 弹力
跟着高中物理课本学物理 第三章 第一节 弹力

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学校经常会使用插有细管的椭圆形玻璃瓶来演示,这里可以看到沿着扁的方向捏瓶子,细管中水面会上升,如果沿着长的方向捏瓶子,细管的水面会下降,这也是把微小形变放大了进行观察。

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了解了微小形变之后,书本给出了弹力的定义,发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。这里可以知道弹力的产生条件有两条,一是要接触,二是要有弹性形变。书本对弹力的方向的介绍比较简单,就说了物体和地板之间的压力是垂直于接触面的,绳子的拉力是沿绳子指向收缩的方向。

弹力的方向

在这里可以分成三类。一类是绳子,就是书本介绍的沿绳子指向收缩的方向,这是最简单的;第二类是面和面接触,比如物体放在地面上,物体放在斜面上,弹力的方向垂直于接触面,指向被压或被支持的物体。这里要注意的是有时候是一个点和一个面接触,比如下图中的搁在碗里的筷子,在碗底就是筷子这个点和碗这个圆弧面接触,筷子受的弹力就应该垂直于圆弧面,指向圆心,边缘处就是碗边是点,筷子是面,这样筷子受的弹力就应该垂直于筷子这个面指向筷子(见图)

跟着高中物理课本学物理 第三章 第一节 弹力

第三类是杆子,这里的问题“具体问题,具体分析”。杆子的弹力可以沿着杆子,可以不沿着杆子,随着问题的变化,会发生变化。

说完弹力的方向,弹力的大小和什么有关?书本在这里讲了弹性形变,弹性限度,这些应该在初中都接触过,根据我们的直观经验,如果物体形变越大,恢复形变的时候,对接触的物体产生的力就越大,那么具体的关系是什么呢?书本这里用弹簧来探究弹簧弹力与形变量的关系。

跟着高中物理课本学物理 第三章 第一节 弹力

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这个实验是现在课标要求的实验之一,实验不复杂,根据实验可以知道弹簧的弹力和弹簧的形变量成正比,这里注意不是和弹簧的长度成正比,是和形变量成正比。写作F=kx,这是胡克发现的,叫胡克定律。弹力是F,x是弹簧的形变量,k叫劲度系数,单位是N/m,劲度系数是由弹簧本身决定的,和材料、粗细、匝数等有关,但弹簧制作完成,它的劲度系数也就确定了。生活中说这个弹簧“软”“硬”指的就是劲度系数。

下面,小结一下。

跟着高中物理课本学物理 第三章 第一节 弹力

第一次在文章中加视频,不知道能不能成功,就多加了一个和视频一样的GIF。如果视频不好放,就看GIF吧[大笑]