高中物理教师问题：弹力是什么？
教育
2024-09-18 10:14
广东
Part1教材分析
人教版必修一P.61 发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力（elastic force）。粤教版必修一P.68 发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为弹力（elastic force）。注： 上一版人教版教材区分了弹性形变和形变，现行版本人教版教材没有区分。人教版必修二P.82 发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能（elastic potential energy）。人教版必修二P.91 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。这叫作机械能守恒定律（law of conservation of mechanical engergy）。粤教版必修二P.98 发生弹性形变的物体，如上紧的发条、扭绞的橡皮筋在恢复原状过程中，能够对外界做功，因而它们具有能量，这种能量叫作弹性势能（elastic potential energy）。粤教版必修二P.102 在只有重力或弹力做功的系统内，动能和势能发生相互转化，而系统的机械能总量保持不变。这就是机械能守恒定律（elastic potential energy）。Part2弹力的疑惑
绳子对物体产生的拉力，或者称绳子的张力，一般认为是弹力，教材上是这么说，貌似从来没有歧义。但是，为什么绳子的弹力没有弹性势能？设想一个这样的情境：绳子一端固定在天花板，另一端连接小球，将小球移动至悬挂点正下方某位置，到悬挂点的距离小于绳长，释放小球后，在绳子绷紧瞬间，小球的速度变为零。这个案例只是绳子绷紧瞬间发生“非弹性碰撞”的具体案例（假设能把这个事情称为碰撞）。由于绳子拉力的作用，小球的机械能（部分或全部）转化为内能，显然是机械能不守恒的。按照各版本教材的描述，在重力或弹力作用的系统内，机械能应该守恒的，那我只能这样理解：(壹) 教材关于机械能守恒的描述不准确，因为上述情境中只有重力和弹力作用，但机械能不守恒。(贰) 教材关于弹力的描述不准确，因为上述情境机械能不守恒，所有绳子的拉力不属于弹力。这并不是个案，有机械能损失的案例，经常有类似的情形，例如：光滑水平面上，一个小铁球以一定的初速度撞上一个静止的小铁球，碰撞过程中有机械能损失，即非弹性碰撞。这个案例中，我们如何理解这两个铁球碰撞时的相互作用力呢？它是弹力吗？如果铁球表面粘上橡皮泥，碰后完全非弹性碰撞，碰后完全粘在一起，那么橡皮泥被挤压时产生的力又是不是弹力呢？Part3塑性形变会产生力吗
发生塑性形变，会不会产生力呢？显然会啊，请看这个情境：很厚的黏土，上面放一个铁球，然后铁球匀速下落。黏土比较软，铁球可以通过内部挖掉一点以减小重量，总之做到了匀速下落。在这个案例中，我们可以看到：黏土虽然不是发生弹性形变，但还是因为发生了形变而对铁球产生了力的作用。那么问题来了：这种由塑性形变所造成的力，是不是弹力？(壹) 根据弹力的定义，塑性形变造成的力不是弹力。那叫它什么力好呢？感觉好像是它很像液体的黏滞力，所以，我可以理解成这样吗：塑性形变产生的力是黏滞力？(贰) 黏土发生形变，显然没有弹性势能，因为它不具备恢复原状而对外做功的能力。由此可知，黏土产生的力不是弹力。问题来了，类似于绳子突然绷紧、物体之间的撞击等问题中出现的那些力，是不是都不属于弹力？Part4遇事不决
郑永令的《力学》中提到“在范性阶段，金属具有类似液体的流动性质”，即没有达到断裂的程度，所谓的固体，也会向液体一样，这时产生的力不是黏滞力是什么？这方面相关知识，我能翻到的书籍描述得很有限，实在找不到理想的答案。如果有较好的认识，欢迎各位留言指教，感激不尽！
物理七巧板
一个高中物理老师在写文章，有一些是关于物理的。
