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[!--downpath--]彈力是一種很常見的力,在我們所熟悉的好多體育賽事項目中都能發覺它的身影,比如,跳板運動員跳水時借助了跳板的彈力就能完成整個空中動作,射擊運動員借助弓的彈力能夠把箭射出去,撐竿跳遠運動員借助撐竿形成的彈力能夠跳得高,就連我們朋友平常使用的手動鋼筆和一些珠子筆上面也借助到了彈簧的彈力.這么哪些是彈力,它是如何形成的?它的大小又與哪些有關呢?
1.力和形變
生活中,朋友們一定有過這樣的發覺(如圖1所示):用手壓汽球時,汽球會變型;手壓彈簧時,彈簧會減短;手拉橡皮筋時,橡皮筋會伸長;手壓橡皮泥時彈力是怎樣產生的,橡皮泥會變癟.物體的形狀或容積的改變就稱作形變.
任何物體遭到擠壓時就會形成形變,雖然是看起來比較堅硬的物體.如圖2所示,在一個燒杯中灌滿帶顏色的水,再將瓶口用橡皮塞旋緊,穿過橡皮塞向瓶中插入一根空心細玻璃管,之后用右手擠壓瓶身,盡管杯子的形變我們難以察覺,并且我們會發覺細玻璃管中的湖面在上升,并且用的力越大,海面上升越顯著.這個現象說明堅硬的玻璃瓶受力也會發生形變.
在生活中,有的物體在撤掉外力后能恢復原先的形狀,這類形變我們把它叫彈性形變.如前面我們提及的汽球、彈簧、橡皮筋的形變;有的物體在撤掉外力后,不能恢復原先的形狀,這類形變我們把它叫塑性形變.如前面我們所提及的橡皮泥的形變.一旦發生彈性形變的物體遭到的力超過了一定的限度,物體都會由彈性形變變為塑性形變.
2.彈力的形成
在壓汽球、壓彈簧、拉橡皮筋時,我們會覺得到汽球、彈簧、橡皮筋對手也施加了力的作用.這說明,物體發生彈性形變時會形成力,這個力叫彈力.彈力形成在直接接觸且發生彈性形變的物體之間.一般所說的壓力、推力、支持力、拉力其實質都是彈力.
彈力的本質是分子間的斥力.當物體被拉伸或壓縮時,分子間的距離便會發生變化,使分子間的相對位置拉開或靠攏.這樣,分子間的引力與作用力就不會平衡,出現相吸或相斥的傾向,而這種分子間的吸引或抵觸的總療效,就是宏觀上觀察到的彈力.假如外力太大,分子間的距離被拉開得太多,分子都會滑進另一個穩定的位置,雖然外力去除后,也不能再回復到原位,且會保留永久的變型,這就是我們所說的塑性形變.
從彈力的本質我們不難發覺,物體只有在被拉伸或壓縮時才可能形成彈力,所以宏觀上要形成彈力必須同時滿足兩個條件:一是兩物體必須互相接觸;二是物體要發生彈性形變(包括人眼不能觀察到的微小形變).在這兒須要注意的是:任何物體只要發生了彈性形變,就一定會對與它接觸的物體形成彈力,一旦超過了彈性形變范圍,都會徹底喪失彈力.
3.彈力的大小
在日常生活中朋友們可能用彈簧拉力器來瑜伽,你一定有這樣的感受:當把彈簧拉得越長時,彈簧對你的手形成的拉力也越大.這么,彈性形變和它所形成的彈力之間存在著如何的一個關系呢?
如圖3所示,我們在彈簧下邊掛上鉤碼,用刻度尺測出彈簧的伸長量,不斷地降低鉤碼的個數,這時我們會發覺在一定范圍內彈簧的伸長量跟它所遭到的拉力成反比,這就是知名的胡克定律,即彈性定理(胡克是17世紀荷蘭最杰出的科學家之一,他在熱學、光學、天文學等多方面都有重大成就,所設計和發明的科學儀器在當時是無與倫比的,被譽為日本的“雙眼和右手”).實驗室拿來檢測力的工具――彈簧測力計就是胡克定律的一個重要應用.
例1在如圖4所示的四個力中,不屬于彈力的是().
解析從彈力形成的條件我們不難看出,A、B、C三個選項中的支持力、壓力、拉力都是由物體間互相接觸并發生彈性形變形成的,均屬于彈力.而選項D中的吸引力是由于物體間發生互相吸引而形成的,吸鐵石與小鐵塊之間雖然不直接接觸也存在吸引力,因而該吸引力不屬于彈力.由此可見,要判定物體間是否有彈力的作用,關鍵是看物體間是否接觸以及是否因互相擠壓而發生了彈性形變.應選D.
例2甲、乙、丙三名朋友用同一個拉力器比試腕力,結果每位人都能把右手撐直,則下述說法中正確的是().
A.甲的體重大,所用拉力大
B.乙的手指粗,所用拉力大
C.丙的手指長,所用拉力大
D.甲、乙、丙所用拉力一樣大
解析依據物體形變和外力大小的關系可知彈力是怎樣產生的,對于同一個拉力器,其彈簧的形變(伸長量)越大,它遭到的拉力就越大.手指越長的朋友,要把右手撐直,彈簧的形變(伸長量)就越大,所用的拉力也越大.
因為丙的手指最長,所以丙所用的拉力最大.應選C.
例3關于彈簧測力計的使用,下述說法中錯誤的是().
A.拉彈簧的力只能順著豎直向上的方向
B.拉彈簧的力應順著彈簧的軸線方向
C.檢測前應先檢測彈簧測力計表針是否指在零點
D.加在彈簧測力計上的力不能超過它的阻值
解析由于使用彈簧測力計時,不一定僅在豎直方向或水平方向檢測,比如還可以檢測在斜面上運動的貨車遭到的拉力等.只要拉彈簧的力順著彈簧的軸線方向對彈簧施力即可.另外,使用彈簧測力計檢測力的大小和使用其他檢測工具一樣,使用前都要觀察零刻度線、量程、最小分度值.另外,加在彈簧測力計上的力不能超過它的阻值.應選A.