最后更新: 2026-01-15 19:38 查看: 299 次反馈能力测评会员8.2元/月赞助

弹力与胡克定律

## 形变
人坐在沙发上时，会观察到沙发有了形变；用力拉橡皮筋时，能看到橡皮筋发生了形变…… 物理学中，把物体发生形状或体积的变化称为**形变**

我们看到，用适当的力压弹簧，弹簧产生形变；停止用力，形变消失，弹簧恢复原状．用力压橡皮泥，橡皮泥产生形变；停止用力，形变保持，橡皮泥不能恢复原状

物体受力后发生的形变有两类：
第一类，停止用力后物体能完全恢复原状的形变叫作**弹性形变**．物体具有恢复原状的性质称为弹性．对于弹性形变，如果外力过大，撤去外力后，物体形状不能完全恢复，我们称这种现象为超过了物体的**弹性限度**，如图所示

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 形变超过弹性限度的弹簧不能恢复原
 
 第二类，停止用力后，物体不能恢复原状的形变叫作**范性形变**。

## 弹力
力作用在物体上，物体会发生形变，而发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为**弹力**。
弹力也是生活中常见的力。我们通常说的绳子的拉力、桌面的支持力等具有相同的产生原因，都属于弹力。由生活经验可知，弹力与形变直接相关。

用绳子吊着一个物体，绳子会产生形变．为了恢复原状，绳子会对物体产生一个弹力，称为**拉力**．拉力的方向是沿绳子指向绳子收缩的方向。

## 弹力和形变有什么关系？
当撤去使物体发生形变的外力后，有的物体能恢复原状，如图 3–4 所示。我们把撤去力后能恢复原状的形变称为弹性形变，如弹簧的形变
 ![图片](/uploads/2025-04/d327b3.jpg){width=250px}
 
任何物体受力时都会产生形变，只是形变有时很明显，可以用肉眼直接观察；有时很微小，需要借助仪器将其“放大”才能观察。如图 3–5 所示，把一支激光笔 A 固定在支架上，激光束分别经过平面镜 B 和 C 的反射后射到天花板，形成一个光斑。现在桌面上放一重物 M，观察光斑 D 位置的变化。

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我们发现桌面放上重物后光斑会移动，而且重物越重，光斑移动的幅度越大。光斑之所以会移动，是因为重物对桌面的压力使桌面发生了微小形变，平面镜随之发生了微小的转动。通过光的多次反射将桌面的形变“放大”，从而观察到不易直接观察的微小形变。

**发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对引起形变的物体施加力的作用，这种力称为弹力（elastic force）。**

弹力是由于弹性形变引起的，我们所熟悉的弹簧测力计测量物体所受重力的原理就是利用弹簧的形变进行测量的。弹簧测力计中的弹簧下端悬挂不同质量的重物时，弹簧的伸长量也不同。利用固定在弹簧上的指针，在标尺上显示出重物所受的重力大小。可用类似的方法来探究弹簧弹力与形变量的关系。

## 弹力的方向
弹力作用在物体与物体接触的点或面上，其作用点是相互作用的物体直接接触并发生弹性形变的位置，**弹力的方向总是指向发生弹性形变物体恢复原状的方向**。

如图 3–8 所示为两种典型的弹力的方向。图（a）中，弹性绳发生形变，产生弹力，作用于桶。弹力的作用点是 P，弹力的方向沿着弹性绳指向绳恢复原状的方向。同时，桶的提手也发生了形变，对绳子产生向下的弹力。图（b）中，地面发生形变，产生弹力，作用于车轮。弹力的作用点是 P，弹力的方向指向地面恢复原状的方向，垂直于接触面向上。同时，车轮也发生形变，对地面有向下的弹力。
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`例`  如图 3–9 所示，质量均匀分布的木棒一端被竖直的弹性绳悬吊，另一端搁在水平地面上。木棒除了受到重力外还受到几个弹力的作用？说说这些弹力的施力物体，并画出木棒所受弹力的示意图
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 分析：木棒分别与弹性绳和地面接触，使绳被拉伸，同时使地面向下凹陷。木棒在这两处均受到弹力的作用，分别指向弹性绳和地面恢复原状的方向，都竖直向上。这两处向上的弹力就是绳子的拉力和地面的支持力。

解：如图 3–10 所示，木棒除了受到重力外还受到两个弹力 FT、FN 的作用。

FT 沿着绳子竖直向上，作用在棒的 A 端，施力物体是绳子。

FN 垂直于接触面向上，作用在棒的 B 端，施力物体是地面。

![图片](/uploads/2025-04/8e70b2.svg){width=250px}

`例`关于弹力的方向，下列说法中正确的是 
A．放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向上的
B．放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的
C．将物体用绳吊在天花板上，绳所受物体的弹力方向是竖直向上的
D．物体间相互挤压时，弹力的方向垂直接触面指向受力物体
解析：选AD.放在水平桌面上的物体所受弹力为支持力，其方向为垂直于桌面向上，故A正确；放在斜面上的物体所受斜面的支持力方向垂直于斜面向上，故B错误，D正确；绳子对物体的拉力总是沿绳子收缩的方向，而物体对绳子的弹力方向指向绳子伸长的方向，故C错误．

## 胡克定律
弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的

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