弹力产生的条件

弹力产生的条件弹力是力学三种性质的力中经常碰到的一种，在物体的受力分析中，常常要通过分析弹力产生的条件来判断弹力是否存在，从而解决力学问题。在对弹力产生条件的分析上，教材中有不一的表述，教师在授课过程中，依据不同的教材也有了不同的说法。虽然在中学物理教学中不给弹力下定义，主要是通过实例说明什么是弹力，并说明弹力产生的条件，但由于如何表述和分析弹力的产生条件涉及学生能否正确的把握弹力，因此有必要对不同的表述进行讨论。弹力产生条件的表述，主要有两种说法：一种是强调弹性形变。如高级中学课本《物理》第一册(必修)中的表述是“发生弹性形变的物体，会对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。”高级中学物理第一册(必修)《教学参考书》的教材分析中指出：“弹力的产生条件是物体直接接触且发生弹性形变。”复旦大学和上海师大联合编写的《高等学校试用教材·力学》中的表述为“当一物体发生弹性形变时，由于它企图恢复原来的形状，必将对使它发生形变的其他物体产生力的作用。这种力叫做弹力。”北京教育出版社出版的高中新课标中学第二教材《教师用书·高中物理必修①》中的表述是“发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。”很多教辅资料的表述与上述大致相近，以上的表述都把弹性形变作为条件，因此，多数教师在授课过程中也强调了物体间存弹性形变，只强调物体要恢复原状，如高级中学课本《物理》第三册(选修)和试验修订本《物理》第一册(必修)中的表述相同“发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。”以上两种表述一种强调了弹性形变，一种强调了要恢复原状，究竟哪一种更为准确，教师授课过程中应如何把握?第一种表述强调了弹性形变，那么不妨从弹性形变的定义来进行分析，《高等学校试用教材·力学》给“弹性形变”下了如下定义：”物体受力后要发生形变，如果把作用力撤除后，物体能完全恢复到原来的形状，那么这种形变叫做弹性形变。”《辞海》对“弹性、弹性变形”词条的解释是“材料或物体在外力作用下产生变形，若除外力后变形随即消失，这种性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形”(上海辞书出版社1979年版第2499页)。按照上定义，笔者认为第一种表述显然混淆了形变与弹性形变的区别，未能正确反映弹力产生的条件，例如在弹簧下端挂一物重超过弹簧弹性限度的物体，显然拉力撤去后，弹簧已不能完全恢复到原来的形状，即发生的形变不是弹性形变，但此时弹簧对重物存在弹力的作用；再如在和面团时，面团的形变也不是弹性形变，但在整个和面的过程中，面团对手也总有弹力的作用。从弹力产生的原因分析，当物体发生形变时，只要构成物体的分子偏离了原来的平衡位置，物体内正负电荷的分布发生畸变，就能使分子间出现引力或斥力占优的情况，从而产生弹力，也就是说只要物体发生了形变并有恢复原状的趋势就会产生弹力，而与外力撤除后能否完全恢复到原来的状态无关，即发生的形变并非一定是弹性形变。在上面两个例子中，弹簧和面团能够对使它发生形变的物体产生弹力，实际上源于它们有恢复原状的趋势，即“要恢复原状”。基于以上分析，应是第二种表述更为准确。因此，教师在授课过程中要正确理解形变和弹性形变的区别，指导学生掌握弹力产生的条件时强调的应是“要恢复原状”而不是“发生弹性形变”。直接接触的物体间因发生弹性形变而产生的相互作用力，或发生弹性形变物体内部相邻两部分间产生的相互作用力，称为弹力．弹力的产生以物体发生弹性形变为先决条件，因而不可认为相互接触的物体间一定存在弹力作用．从本质上讲，弹力起源于物质内部带电的或具有磁矩的微粒间的电磁力．弹力的大小和方向是由物体的形变来决定的．在弹性限度内，弹力的大小与形变的大小成正比．弹力的方向与形变的方向相反．弹力是一种被动力。分析相互接触的物体间是否存在弹力时，要根据物体受到其它力作用的情况及物体的运动状态来加以确定．磁铁的相互吸引并不是弹力。这要从安培分子电流假说谈起，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环行电流即分子电流，在一般情况下，分子电流的取向杂乱无章，所以导体对外不显磁性。但导体被磁化后，分子电流的取向大致相同，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个极。导体对外显磁性，即是分子电流的宏观表现，磁铁的相互作用就是通过这个宏观环行电流的磁场来完成的，这个力是磁场力。所以不是弹力。