高中物理必修一“彈力”認識中的兩點誤區(qū)及矯正

蔣鵬娟

摘 要： 本文對彈力的產(chǎn)生：在物體發(fā)生形變的過程中，不管是發(fā)生彈性形變還是非彈性形變，物體都有恢復(fù)原狀的趨勢，會對與之接觸的使其發(fā)生形變的物體產(chǎn)生彈力的作用；并對支持力和壓力是否屬于彈力的問題作了分析。

關(guān)鍵詞：彈力 彈性形變 非彈性形變 支持力 壓力

“彈力”這個名詞對于每個人來說并不陌生，生活中常常遇到與彈力相關(guān)的現(xiàn)象，比如在練臂力時拉彈簧，在家休息坐沙發(fā)等這些細小的活動中都有彈力的存在。在普通高中課程標準試驗教科書《物理》必修一的第三章彈力這節(jié)的教學(xué)過程中，我從學(xué)生反饋的信息中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于彈力的相關(guān)知識在一些方面還是存在疑問。下面我針對學(xué)生的問題提出個人的觀點。

一、有關(guān)彈力是只有彈性形變產(chǎn)生，還是所有形變都產(chǎn)生的問題。

力的作用效果之一是使受力物體發(fā)生形變，且與此同時也產(chǎn)生了彈力。因此彈力的產(chǎn)生與形變有直接關(guān)系，人教版《物理》必修一的課本中對彈力的定義是“發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力”。問題就在這里的形變上，根據(jù)物體受力后撤去作用力物體能否恢復(fù)原狀，可以將形變分為彈性形變和非彈性形變。而非彈性形變又可以分為不完全彈性形變和塑形形變。有些學(xué)生提出只有發(fā)生彈性形變的物體才會產(chǎn)生彈力，甚至在許多參考書中也給出了產(chǎn)生彈力的條件：一是相互接觸，二是發(fā)生彈性形變。那么，究竟非彈性形變有沒有彈力產(chǎn)生呢？我們以捏橡皮泥為例來分析：捏橡皮泥時，橡皮泥發(fā)生塑形形變，撤去外力后，不能恢復(fù)形狀，此時變形了的橡皮泥不會對與之接觸的手掌產(chǎn)生彈力。這樣分析似乎非彈性形變的確沒有產(chǎn)生彈力。但是在手捏橡皮泥的過程中，手發(fā)生彈性形變，勢必對與之接觸的橡皮泥在捏的全程中都有彈力作用，由于力的作用是相互的，推出該過程中，橡皮泥對手有等大反向的彈力產(chǎn)生。由此可知非彈性形變的過程中也有彈力產(chǎn)生。只不過，發(fā)生彈性形變的物體，在發(fā)生彈性形變的過程中和發(fā)生彈性形變撤去作用力之后，都會對與之接觸使其發(fā)生彈性形變的物體產(chǎn)生彈力作用（比如彈簧的拉伸）；而發(fā)生非彈性形變的物體，如果是不完全彈性形變，它在發(fā)生形變的過程中和在撤去外力之后恢復(fù)部分形狀的過程中，對接觸使其發(fā)生形變的物體有彈力作用（比如揉面的過程），如果是塑性形變，它只是在發(fā)生塑性形變的過程中對與之接觸使其發(fā)生塑性形變的物體產(chǎn)生彈力作用（比如捏泥人）。

再從產(chǎn)生彈力的微觀本質(zhì)來看：彈力是當物體發(fā)生形變時，構(gòu)成物體的分子偏離了原來的平衡位置，物體內(nèi)正負電荷的分布發(fā)生了畸變，使分子間出現(xiàn)了引力或斥力占優(yōu)的情況，從而產(chǎn)生了彈力，也就是說，只要物體發(fā)生了形變并且有要恢復(fù)形變的趨勢就會有彈力，與外力撤除后能否完全恢復(fù)到原來的形狀無關(guān)，即發(fā)生的形變并非一定是彈性形變。

因此，綜上所述，我認為：在物體發(fā)生形變的過程中，不管是發(fā)生彈性形變還是非彈性形變，物體都有恢復(fù)原狀的趨勢，會對與之接觸的使其發(fā)生形變的物體產(chǎn)生彈力的作用。

我在此對形變有這樣的一個猜想：所有的形變，都有一個彈性限度，塑性形變的彈性限度值無限接近于零甚至可能為零，不完全彈性形變的彈性限度值較小，而彈性形變的彈性限度值較大。這樣，我們可以通過彈性限度值的范圍對形變進行分類。當然，這只是我個人的一個猜想，正確與否，還有待實驗和科學(xué)的證實。

二、有關(guān)支持力和壓力就是彈力的問題。

一直以來，講解彈力這節(jié)課，老師多以放在桌面上的課本與桌子之間的支持力和壓力為例，以此給學(xué)生介紹彈力，分析彈力的方向，以至于學(xué)生普遍認為支持力、壓力這兩個效果力就是彈力。但是，真的所有的支持力和壓力都屬于彈力嗎？從生活中找尋實例：套在同一光滑豎直桿的兩個環(huán)形磁鐵，其相同的磁極相對，兩個磁鐵均處于靜止狀態(tài)。對上面的磁鐵進行受力分析，磁鐵受本身的豎直向下的重力作用和豎直向上的排斥力作用，二力為一對平衡力。此時，向上的排斥力便作為支持力。此支持力就不是彈力。另外，由牛頓第三定律得，大小等于向上的排斥力，方向向下的磁力也作用于下面的磁鐵上。此時，這個向下的磁力就是上面的磁鐵給它的向下的壓力。這個壓力也不是彈力。

所以，不能盲目地將所有的支持力和壓力都歸為彈力，應(yīng)該具體情況具體分析。

參考文獻：

[1]物理必修一.人民教育出版社，2010.3，第3版.