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文档简介
1、走出对弹力定义理解的误区 关键词:形变 弹力摘要:弹力又称为弹性力,是高中物理力学中重要的一种“性质力”。现行的人教版高中物理必修1教材中第三章相互作用的第二节就是弹力。中学生对于弹力的定义的理解一直存在困难和误区,本文是笔者对弹力的定义进行的浅略的剖析,让中学生能够更深入的理解。正文:弹力是一种基本相互作用即电磁相互作用在宏观上的表现之一。教材中是这样对弹力下定义的:发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。教材中还提到:物体的形变如果能恢复原状就叫做弹性形变。学生从这两段话中容易得出这样的结论:只有发生了弹性形变的物体,由于要恢复原状,才会对与它接触的
2、物体产生弹力。这样的结论准确吗?看两个例子。例1:用力拉铁质弹簧和用力拉铁丝。在弹性限度内,弹簧能恢复原状,是弹性形变,对手有弹力的作用;而铁丝发生了微小的弹性形变,也能恢复原状,对手也有弹力作用。那么,假如用力过大把弹簧拉成了一根铁丝呢?这种情况有没有弹力的产生呢?例2:用石块砸玻璃。第一次用力较小,玻璃没有破碎,玻璃发生了微小的弹性形变,对石块有弹力作用;第二次用力较大,玻璃破碎了,显然玻璃不能恢复原状,不是弹性形变。难道第二次玻璃对石块没有弹力吗?我们对这两个例子进行分析。例1中的弹簧被拉直了,成了一根铁丝,显然发生的不是弹性形变,不能恢复原状,按照学生的理解就没有弹力产生;而单独拉一根
3、铁丝却会产生弹力作用,同样都是用力拉铁丝,怎么会产生两种结果呢?这显然是有问题的。例2中第二次用力砸玻璃,石块把玻璃砸碎了,按照学生的理解,玻璃碎了不能恢复原状了显然没有弹力产生。但我们这样思考:在玻璃破碎之前没有谁能知道玻璃这次会不会被砸碎,所以在这一过程中玻璃仍然努力要恢复原状,对石块有弹力作用。难道说,在石块接触玻璃的一瞬间,玻璃能预感到这次会不会被砸碎?不会碎就产生弹力,会碎就不产生弹力?从分析来看,学生对弹力的这种理解显然是有问题的,存在理解上的误区。但是笔者在教学中发现为数众多的学生都存在这种错误的理解。那么,教师在教学中要怎样去帮助学生走出对弹力定义理解的误区呢?第一要理解什么是
4、形变。形变顾名思义就是物体的形状或体积发生了改变。形变又可分为弹性形变和塑性形变两类:弹性形变即是能够完全恢复原状的形变;塑性形变即是不能够完全恢复原状的形变。自然界中物体的形变都可以归为这两类中。那么自然界中的所有物体是不是有一类只会发生弹性形变,另一类物体只会发生塑性形变呢?答案显然否定的。例如:轻轻弯折一根直铁丝,松手后能恢复原状,是为弹性形变;用力弯折后,不能恢复原状,是为塑性形变。从例子中可以看出,一个物体的形变是不是弹性形变跟物体的形变程度是有关系的,这个程度叫做弹性限度,任何物体只要在弹性限度内的形变,都能恢复原状,是弹性形变,超过了弹性限度,就是塑性形变。第二要对形变进行更深入
5、思考。发生了弹性形变的物体,其内部结构没有变化,物体还是原来的物体。而发生了塑性形变的物体,形变超出了弹性限度,造成了内部结构发生了变化,被“塑造”成了一个“新”的物体了;而这个新的物体又会有一个“新”的弹性限度。例如:刚出炉的很松软的面包,内部有很多的“小气孔”。轻轻用手指按压,不会破坏其内部结构,形变可以恢复;但用力按压就会破坏这些“小气孔”,造成不可恢复的形变,形变后的面包已经和之前的面包在结构上不同了,可以认为是一个新的个体了,并且这个新的面包又会有一个弹性限度。第三要理解形变是一个连续的过程,不是“突变”。物体发生了弹性形变,对与它接触的物体固然有弹力产生。但如果物体发生了塑性形变,
6、形变又是连续的,那么可以理解为整体的形变是由无数个微小形变所组成的,每个微小形变对应一个新的物体,并且处在新物体的弹性限度内,这样的话每一次微小形变都要恢复原状,从而对外有弹力作用。现在我们再来深入分析前文中的两个例子。例1中把铁质弹簧用力拉直,把拉直的过程分为两个阶段,第一阶段弹簧的形变在弹性限度内是为弹性形变。继续拉,一直到拉直为止是第二阶段,这一阶段实际上可以认为弹簧的内部结构已经发生改变,弹簧已经恢复不了原状了,成为一个新的“弹簧”。但这一阶段的形变可以看做是很多的微小形变组成的,每发生一次微小形变这个“新弹簧”都想要恢复“原状”,从而对与它接触的物体有弹力作用。例2中第二次用力砸,石块砸破了玻璃。在石块接触玻璃的一瞬间,玻璃就产生了微小的形变,对石块有弹力作用。后来玻璃破碎了,破碎后当然对石块没有弹力作用了(石块和玻璃已经不接触了),但是玻璃的破碎是因为很多次微小形变的累积造成的,而每次微小形变都应该有弹力作用的。综上所述,我们可以对弹力这样下定义:只要物体发生了形变,都想要恢复原状,从而对与它接触的
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