走出對(duì)彈力定義理解的誤區(qū)

1、走出對(duì)彈力定義理解的誤區(qū) 關(guān)鍵詞：形變 彈力摘要：彈力又稱為彈性力，是高中物理力學(xué)中重要的一種“性質(zhì)力”。現(xiàn)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節(jié)就是彈力。中學(xué)生對(duì)于彈力的定義的理解一直存在困難和誤區(qū)，本文是筆者對(duì)彈力的定義進(jìn)行的淺略的剖析，讓中學(xué)生能夠更深入的理解。正文：彈力是一種基本相互作用即電磁相互作用在宏觀上的表現(xiàn)之一。教材中是這樣對(duì)彈力下定義的：發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。教材中還提到：物體的形變?nèi)绻芑謴?fù)原狀就叫做彈性形變。學(xué)生從這兩段話中容易得出這樣的結(jié)論：只有發(fā)生了彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，才會(huì)對(duì)與它接觸的

2、物體產(chǎn)生彈力。這樣的結(jié)論準(zhǔn)確嗎？看兩個(gè)例子。例1：用力拉鐵質(zhì)彈簧和用力拉鐵絲。在彈性限度內(nèi)，彈簧能恢復(fù)原狀，是彈性形變，對(duì)手有彈力的作用；而鐵絲發(fā)生了微小的彈性形變，也能恢復(fù)原狀，對(duì)手也有彈力作用。那么，假如用力過(guò)大把彈簧拉成了一根鐵絲呢？這種情況有沒(méi)有彈力的產(chǎn)生呢？例2：用石塊砸玻璃。第一次用力較小，玻璃沒(méi)有破碎，玻璃發(fā)生了微小的彈性形變，對(duì)石塊有彈力作用；第二次用力較大，玻璃破碎了，顯然玻璃不能恢復(fù)原狀，不是彈性形變。難道第二次玻璃對(duì)石塊沒(méi)有彈力嗎？我們對(duì)這兩個(gè)例子進(jìn)行分析。例1中的彈簧被拉直了，成了一根鐵絲，顯然發(fā)生的不是彈性形變，不能恢復(fù)原狀，按照學(xué)生的理解就沒(méi)有彈力產(chǎn)生；而單獨(dú)拉一根

3、鐵絲卻會(huì)產(chǎn)生彈力作用，同樣都是用力拉鐵絲，怎么會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)果呢？這顯然是有問(wèn)題的。例2中第二次用力砸玻璃，石塊把玻璃砸碎了，按照學(xué)生的理解，玻璃碎了不能恢復(fù)原狀了顯然沒(méi)有彈力產(chǎn)生。但我們這樣思考：在玻璃破碎之前沒(méi)有誰(shuí)能知道玻璃這次會(huì)不會(huì)被砸碎，所以在這一過(guò)程中玻璃仍然努力要恢復(fù)原狀，對(duì)石塊有彈力作用。難道說(shuō)，在石塊接觸玻璃的一瞬間，玻璃能預(yù)感到這次會(huì)不會(huì)被砸碎？不會(huì)碎就產(chǎn)生彈力，會(huì)碎就不產(chǎn)生彈力？從分析來(lái)看，學(xué)生對(duì)彈力的這種理解顯然是有問(wèn)題的，存在理解上的誤區(qū)。但是筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)為數(shù)眾多的學(xué)生都存在這種錯(cuò)誤的理解。那么，教師在教學(xué)中要怎樣去幫助學(xué)生走出對(duì)彈力定義理解的誤區(qū)呢？第一要理解什么是

4、形變。形變顧名思義就是物體的形狀或體積發(fā)生了改變。形變又可分為彈性形變和塑性形變兩類：彈性形變即是能夠完全恢復(fù)原狀的形變；塑性形變即是不能夠完全恢復(fù)原狀的形變。自然界中物體的形變都可以歸為這兩類中。那么自然界中的所有物體是不是有一類只會(huì)發(fā)生彈性形變，另一類物體只會(huì)發(fā)生塑性形變呢？答案顯然否定的。例如：輕輕彎折一根直鐵絲，松手后能恢復(fù)原狀，是為彈性形變；用力彎折后，不能恢復(fù)原狀，是為塑性形變。從例子中可以看出，一個(gè)物體的形變是不是彈性形變跟物體的形變程度是有關(guān)系的，這個(gè)程度叫做彈性限度，任何物體只要在彈性限度內(nèi)的形變，都能恢復(fù)原狀，是彈性形變，超過(guò)了彈性限度，就是塑性形變。第二要對(duì)形變進(jìn)行更深入

5、思考。發(fā)生了彈性形變的物體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化，物體還是原來(lái)的物體。而發(fā)生了塑性形變的物體，形變超出了彈性限度，造成了內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，被“塑造”成了一個(gè)“新”的物體了；而這個(gè)新的物體又會(huì)有一個(gè)“新”的彈性限度。例如：剛出爐的很松軟的面包，內(nèi)部有很多的“小氣孔”。輕輕用手指按壓，不會(huì)破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，形變可以恢復(fù)；但用力按壓就會(huì)破壞這些“小氣孔”，造成不可恢復(fù)的形變，形變后的面包已經(jīng)和之前的面包在結(jié)構(gòu)上不同了，可以認(rèn)為是一個(gè)新的個(gè)體了，并且這個(gè)新的面包又會(huì)有一個(gè)彈性限度。第三要理解形變是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，不是“突變”。物體發(fā)生了彈性形變，對(duì)與它接觸的物體固然有彈力產(chǎn)生。但如果物體發(fā)生了塑性形變，

6、形變又是連續(xù)的，那么可以理解為整體的形變是由無(wú)數(shù)個(gè)微小形變所組成的，每個(gè)微小形變對(duì)應(yīng)一個(gè)新的物體，并且處在新物體的彈性限度內(nèi)，這樣的話每一次微小形變都要恢復(fù)原狀，從而對(duì)外有彈力作用?，F(xiàn)在我們?cè)賮?lái)深入分析前文中的兩個(gè)例子。例1中把鐵質(zhì)彈簧用力拉直，把拉直的過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段彈簧的形變?cè)趶椥韵薅葍?nèi)是為彈性形變。繼續(xù)拉，一直到拉直為止是第二階段，這一階段實(shí)際上可以認(rèn)為彈簧的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變，彈簧已經(jīng)恢復(fù)不了原狀了，成為一個(gè)新的“彈簧”。但這一階段的形變可以看做是很多的微小形變組成的，每發(fā)生一次微小形變這個(gè)“新彈簧”都想要恢復(fù)“原狀”，從而對(duì)與它接觸的物體有彈力作用。例2中第二次用力砸，石塊砸破了玻璃。在石塊接觸玻璃的一瞬間，玻璃就產(chǎn)生了微小的形變，對(duì)石塊有彈力作用。后來(lái)玻璃破碎了，破碎后當(dāng)然對(duì)石塊沒(méi)有彈力作用了（石塊和玻璃已經(jīng)不接觸了），但是玻璃的破碎是因?yàn)楹芏啻挝⑿⌒巫兊睦鄯e造成的，而每次微小形變都應(yīng)該有彈力作用的。綜上所述，我們可以對(duì)彈力這樣下定義：只要物體發(fā)生了形變，都想要恢復(fù)原狀，從而對(duì)與它接觸的