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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,这种力叫做弹力。
弹力亦称“弹性力”。物体受外力作用发生形变后,若撤去外力,物体能回复原来形状的力,叫作“弹力”。它的方向跟使物体产生形变的外力的方向相反。因物体的形变有多种多样,所以产生的弹力也有各种不同的形式。例如,一重物放在塑料板上,被压弯的塑料要恢复原状,产生向上的弹力,这就是它对重物的支持力。将一物体挂在弹簧上,物体把弹簧拉长,被拉长的弹簧要恢复原状,产生向上的弹力,这就是它对物体的拉力。不仅塑料、弹簧等能够发生形变,任何物体都能够发生形变,不发生形变的物体是不存在的。不过有的形变比较明显,能直接见到;有的形变相当微小,必须用仪器才能觉察出来。
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。
对于发生弹性形变物体内部的弹力,通常把相邻两部分间每单位截面积上的弹力称为应力。其中与截面垂直的应力称为正应力,而与截面相切的应力称为切应力。在国际单位制中,应力的单位是N/m2。
弹力有无及其方向的判定
一、弹力的概念和产生条件
发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
弹力的产生条件:一是两物体必须直接接触;二是物体间必须相互挤压(即有形变)。
接触是前提,挤压是关键,相互接触的物体是否发生形变是弹力存在与否的标志。但是,实际上除弹簧、橡皮筋等物体产生弹力时形变较明显外,大部分物体产生弹力时形变是微小的,肉眼很难观察出来。
二、弹力有无的判断
接触不一定存在弹力,只有发生弹性形变的两相互接触的物体间才存在弹力,弹力有无的判断主要有以下两种方法:
1、直接法:对于形变效果明显的情况,可由形变情况直接判断弹力的存在与否。如弹簧、橡皮筋等产生弹力的情况。
2、假设法:撤掉与之接触的物体,看被研究物体的状态是否改变,若改变则存在弹力,否则不存在弹力。
例1:判断下列图形中静止小球与接触斜面间是否存在弹力,A中的细线竖直,B中的细线倾斜。
解析:在图1a中假设小球与斜面间有弹力,则弹力与斜面垂直,受力分析如图2a,则小球受的合外力不为零,这与题中小球静止(即合外力为零)相矛盾,所以此处不存在弹力,正确的受力如图2b所示。

在图1b中,假设小球与斜面无弹力,受力分析则如图3a,显然小球不能静止,因此此时有弹力,正确的受力分析如图3b所示。
例2:如图4所示,分析放在光滑水平面C上的小球A是否受斜面B对它的弹力作用?

解析:可假设B对A有弹力F2的作用,则小球A受三个力G、F1、F2的作用,此时,球在水平方向所受的合力不为零,必向右运动,球A不能静止于此处,故A不受F2的作用。即B对A没有弹力作用。也可假设将B移去,看A是否运动来判断B对A是否有弹力,移去B后A不会运动,A的运动状态不变,说明弹力F2不存在。
三、弹力方向的判断
弹力的方向与物体形变方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上。弹力是法向力,弹力垂直于两物接触面,具体地分析弹力时,应利用到弹力的以下特点:
1、弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状方向,可以是拉力或压力。弹簧秤的弹力只能是拉力。
2、轻绳(或橡皮条)对物体的弹力方向,沿绳指向绳收缩的方向,即只能为拉力。
3、点与面接触时的弹力方向,过接触点垂直于接触面(或接触面切线方向)而指向受力物体。
4、面与面接触时弹力的方向,垂直于接触面而指向受力物体。
5、球与面接触时弹力的方向,在接触点与球心的连线上而指向受力物体。
6、球与球相接触时弹力的方向,垂直过接触点的分切面,通过两球球心而指向受力物体。
7、轻杆可受拉力也可受压力作用,可沿杆也可不沿杆,弹力的方向应视题意而定,常利用平衡条件或动力学规律来判断。
例3:画出下图中小球或杆受到的弹力。除(2)图中的地面外,其他各接触面均光滑。

解析:根据不同接触面上弹力的特点,作图如下:

例4: 如图5所示,小车上固定着一根弯成a角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的球,试分析小车处于静止状态时小球的受力情况。

解析:接触面间的弹力方向是垂直于接触面的,但固定在杆上的小球所受弹力的大小和方向都是可变的,其方向可能沿杆也可能不沿杆,故需利用平衡条件来计算。小车静止时,根据物体平衡条件可知,杆对球产生的弹力方向竖直向上,大小等于球的重力mg。
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