2形变2.3
形变与弹力教案(形变部分)
形变与弹力教案（形变部分）一、教学目标1. 让学生了解形变的概念，理解物体发生形变的原因。
2. 让学生掌握弹性形变和塑性形变的区别，了解弹力的产生。
3. 培养学生观察、思考、动手操作的能力，提高学生的科学素养。
二、教学内容1. 形变的概念及原因2. 弹性形变与塑性形变的区别3. 弹力的产生及作用4. 观察和分析物体形变的现象5. 动手操作实验，验证弹力的产生三、教学重点与难点1. 重点：形变的概念、弹性形变与塑性形变的区别、弹力的产生。
2. 难点：形变原因的分析、弹力作用的理解。
四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生思考形变的原因。
2. 采用对比教学法，让学生明确弹性形变与塑性形变的区别。
3. 采用实验演示法，让学生直观地感受弹力的产生。
4. 采用小组合作法，培养学生的团队协作能力。
五、教学过程1. 导入：通过展示图片或实物，引导学生关注物体形变的现象，激发学生的兴趣。
2. 新课导入：介绍形变的概念，讲解形变的原因。
3. 知识讲解：讲解弹性形变与塑性形变的区别，让学生明确弹力的产生。
4. 实例分析：分析生活中常见的形变现象，引导学生理解形变的原因。
5. 实验演示：进行弹力实验，让学生直观地感受弹力的产生。
6. 课堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识。
7. 总结与拓展：总结本节课的主要内容，提出拓展性问题，激发学生的学习兴趣。
8. 课后作业：布置作业，让学生进一步巩固所学知识。
六、弹性与弹簧1. 教学目标让学生了解弹簧的弹性特性，掌握弹簧测力计的原理及使用方法。
2. 教学内容弹簧的弹性特性；弹簧测力计的原理；弹簧测力计的使用方法。
3. 教学重点与难点弹簧的弹性特性；弹簧测力计的原理及使用方法。
4. 教学方法采用案例分析法，讲解弹簧的弹性特性；采用实验演示法，让学生直观地了解弹簧测力计的原理及使用方法。
5. 教学过程导入：通过展示弹簧的图片，引导学生关注弹簧的弹性特性。
新课导入：讲解弹簧的弹性特性，介绍弹簧测力计的原理。
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面进行展开：1. 弹簧的基本介绍：弹簧作为一种常见的物理学实验器材，具有弹性变形的特性，广泛应用于机械工程、物理学和工业生产中。
弹簧的发展历史可以追溯到古代，它的使用在各个行业中都具有重要的作用。
2. 弹力的概念和作用：弹力是弹簧受到变形时产生的力量。
当弹簧产生形变时，其中的弹性势能会转化为弹力。
弹力可以用于平衡其他力量的作用，或者用于储存能量和传递能量。
3. 形变量的定义与测量方法：形变量指的是弹簧在受力下发生的长度变化或形状变化的量。
常见的形变量有线性形变和弯曲形变。
线性形变是指弹簧的长度变化，弯曲形变是指弹簧的形状变化。
测量形变量可以通过拉伸计等仪器来实现。
4. 弹簧弹力与形变量的关系：弹簧弹力与形变量之间存在一定的关系，这个关系可以用胡克定律来描述。
根据胡克定律，弹簧弹力与形变量成正比，即弹力与形变量之间存在线性关系。
这一关系可以用公式F=kx来表示，其中F表示弹力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变量。
综上所述，本实验报告旨在通过探究弹簧弹力与形变量的关系，验证弹力与形变量之间的线性关系，并进一步探讨弹簧的弹性特性。
通过实验的结果以及对实验的思考，我们可以对弹簧的特性和应用有更深入的理解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织方式和各个章节的主要内容，以便读者可以快速了解文章的总体结构和主题。
本篇实验报告共分为三个章节：引言、正文和结论。
引言部分首先概述了实验的背景和意义，引起读者的兴趣和关注。
然后介绍了整篇文章的结构，包括各个章节的主要内容和目的。
正文部分是实验报告的核心部分，分为三个小节：弹簧弹力的定义、形变量的定义以及弹簧弹力与形变量的关系。
在第一个小节中，将对弹簧弹力的定义进行详细讲解，包括弹簧的特性和受力情况。
第二个小节将介绍形变量的定义，包括不同类型的形变量（如拉伸、压缩等），以及测量形变量的方法。
建筑物的沉降观测方法
建筑物的沉降观测方法建筑物沉降观测是指对建筑物沉降进行实时或定期监测，以评估其结构的稳定性和安全性。
沉降观测是建筑领域重要的一部分，它可以帮助建筑工程师快速定位问题、纠正偏差，保障建筑物长期稳定使用。
本文将介绍建筑物沉降观测的方法和工具。
一、传统的测量方法1.1水准线测量法这是最基本也是最常见的建筑物沉降观测方法。
工程师使用水准仪在建筑物的不同部位观测高程高度变化，然后计算出建筑物的整体沉降量。
这种方法的优势是简单易行，容易操作，而且精度较高。
但是，随着测量频率的增加和建筑物的高度增加，其精度会降低并且需要花费较长时间来完成。
1.2量测标尺测量法这种方法可以直接在建筑物外部进行，是基于铅垂原理，通过悬挂一个垂线并记录悬线底部到地面水平的距离，来测量建筑物沉降量。
这种方法可以较快地测量出建筑物的沉降量，但存在误差，需注意。
1.3倾斜测量法这种方法使用倾角计或称倾度表，在实时或定期的过程中，对建筑物的倾斜程度进行观测，进而推算出建筑物的沉降量。
该方法的缺点是测量精度受许多因素的影响，诸如风、振动、温度及大气压力等。
二、现代技术的测量方法2.1全站仪测量法全站仪是一种现代化的测量工具，它利用激光束进行测量，可以测量出建筑物各个部位的高度变化，从而计算出建筑物的沉降量。
全站仪测量法的优势在于精确度和快速性，同时也克服了传统测量法的不足之处，其测量频率与存在的问题之间的反馈速度更快。
2.2卫星定位系统卫星定位系统是一种常用的建筑物沉降监测工具，它通过全球定位系统（GPS）和通信网络实时采集建筑物的位置信息，以便监测其变化。
它可以监测大范围的区域，也可以快速地检测建筑物的沉降量。
2.3形变测量法这种方法是利用建筑物上的粘土测量器或压力传感器等设备来传递建筑物实时的变形信息，通过分析收集到的数据，来评估建筑物的沉降情况。
在满足表面小范围沉降监测需求的情况下，形变测量法更加的优秀，它也具有高灵敏度和高分辨率优势。
钢的强化方法
钢的强化方法及应用摘要：随着社会的进步，人类对钢的要求越来越高，随之便促进了钢的各种性能的发展，钢的强化便是其中重要的一项发展，提高了钢的强度，使其为人类的生活服务。
钢的强化方法包括：(1)形变强化；(2)细化晶粒强化；(3)马氏体强化；(4)形变一相变综合强化(形变热处理强化)。
把钢的强化应用在日常生活中，给人类的生活带来了很多方便，比如建筑行业，汽车制造业，还有各种生活制品。
关键词：钢强化应用正文：1钢的强化：钢的强化方法包括：(1)形变强化；(2)细化晶粒强化；(3)马氏体强化；(4)形变一相变综合强化(形变热处理强化)；1.1形变强化利用形变使钢强化的方法。
也称应变强化或加工硬化。
强度是材料在宏观上(或者说是整体上)抵抗形变的能力(或称流变应力)。
硬度是材料局部抵抗塑性形变的能力(不论是显微硬度、维氏硬度、洛氏硬度，还是布氏硬度)。
材料的强度越高，塑性形变抗力越大，硬度值也越高。
反之，材料的硬度越高，可能因材料脆性增大，其强度未充分反映出来，使得强度指标数值并不高。
对于不再经受热处理，并且使用温度远低于材料再结晶温度的金属材料(譬如低碳低合金钢)，经常利用冷加工(冷形变)手段使之通过形变强化来提高强度。
因而，形变强化的实质就是在材料的再结晶温度以下进行冷形变，随着形变程度(应变量)的增大，在晶体内产生高密度的位错(晶体缺陷)，位错密度越高，强化的程度越大，即流变应力值越高。
利用形变强化达到高强度的钢铁制品，典型的就是高碳钢冷拉钢丝和低碳低合金双相钢冷拉钢丝。
1.2细化晶粒强化常温下，钢的强度受基体组织的晶粒尺寸影响。
通常用晶粒号(也称为晶粒度或晶粒级别)来表示晶粒的平均大小。
表中给出了晶粒号(N)与晶粒平均直径d的对应关系这一对应关系是由Z=2(N+3)变换而来，式中Z为lmm2中的平均晶粒数目，N为晶粒号。
由此可得每一晶粒平均所占的面积(截面)及每一晶粒的平均直径。
一般工业用钢中，晶粒号通常表示的是奥氏体的晶粒大小，也可特指铁素体的晶粒大小。
形变的力的课件
【解析】 在此，压力大小和方向都与重力相 同，但不能说压力就是重力，它们的施力物体 和受力物体都不同，性质也不同．桌面受到的 压力是由物体下表面发生微小形变而产生 的．故C、D正确． 【答案】 CD
1—1 (2010 年济南省级示范 高中联考)如右图所示，小车内 有一固定光滑斜面，一个小球 通过细绳与车顶相连，小车在 水平面上做直线运动，细绳始终保持竖直．关于 小球的受力情况，下列说法正确的是( )
A．若小车静止，绳对小球的拉力可能为零 B．若小车静止，斜面对小球的支持力一定 为零 C．若小车向右运动，小球一定受两个力的 作用 D．若小车向右运动，小球一定受三个力的 作用zxxk
【解析】 若小车静止，则小球受力平衡，由 于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力和绳子 的拉力，且重力和拉力都沿竖直方向；如果受 斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车 静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子 的拉力大小等于小球的重力，故A项错误，B项 正确；若小车向右匀速运动时，小球受重力和 绳子拉力作用；若小车向右做减速运动，则一 定受斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可 能不受绳子的拉力，故C、D项都不对． 【答案】 B
二、弹力产生的条件 ● 要点梳理
发生弹性形变的物体由于恢复原状而对与它接触的 物体产生力的作用，这种力叫做弹力．
可见，要产生弹力需同时满足两个条件：①物体间 直接接触，②接触处发生弹性形变．相互接触是产 生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存 在弹力，只有两物体接触处产生弹性形变时，两物 体间才有弹力产生．当形变不明显难以直接判断时 ，可用“假设法”判定，所谓“假设法”就是假设 与研究对象接触的物体施加了弹力，画出假设状态 下的受力图，判断受力情况与现实状态是否矛盾， 若矛盾，假设不成立，则无弹力．
形变与弹力教案(形变部分)
形变与弹力教案(形变部分)第一章：引言1.1 课程背景形变与弹力是物理学中的重要概念，与日常生活和工程应用密切相关。
通过本章的学习，让学生了解形变与弹力的基本概念，掌握形变的原因和特点，以及弹力的产生和作用。
1.2 教学目标(1) 理解形变的概念及其原因；(2) 掌握弹性形变和塑性形变的区别；(3) 了解弹力的产生和作用；(4) 能够运用形变与弹力的知识解决实际问题。
第二章：形变的基本概念2.1 形变的定义教师通过展示图片或实物，引导学生理解形变的概念。
形变是指物体在外力作用下，形状或大小发生改变的现象。
2.2 形变的原因介绍形变产生的原因，包括外力作用和内部因素。
外力作用包括拉伸、压缩、弯曲等，内部因素包括分子间的相互作用力。
2.3 形变的类型介绍两种常见的形变类型：弹性形变和塑性形变。
弹性形变是指物体在去除外力后能恢复原状的形变，塑性形变是指物体在去除外力后不能恢复原状的形变。
第三章：弹性形变与塑性形变3.1 弹性形变解释弹性形变的含义，强调其在去除外力后能恢复原状的特点。
通过实验或实例，让学生观察和理解弹性形变的现象。
3.2 塑性形变解释塑性形变的含义，强调其在去除外力后不能恢复原状的特点。
通过实验或实例，让学生观察和理解塑性形变的现象。
3.3 弹性系数介绍弹性系数的概念，它是衡量材料弹性形变能力的一个重要指标。
解释弹性系数与弹性形变的关系。
第四章：弹力的产生与作用4.1 弹力的产生解释弹力的产生原因，当物体发生形变时，会产生一种试图恢复原状的力，即弹力。
通过实验或实例，让学生观察和理解弹力的产生。
4.2 弹力的作用介绍弹力在日常生活和工程应用中的作用，如弹簧、弹性体等。
强调弹力在解决问题中的重要性。
4.3 弹力的计算介绍弹力的计算方法，如胡克定律。
让学生掌握计算弹力的基本技巧。
第五章：形变与弹力的应用5.1 实际问题分析通过实际问题，让学生运用形变与弹力的知识进行分析，如弹簧的压缩量与弹力的关系。
形变与弹力
[例3] 某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实 验时，实验装置如图甲所示，所用钩码每只质量是30 g。他 先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹 簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在下 表中。实验中弹簧始终未超过弹性限度，取g＝10 m/s2。试根 据这些实验数据在如图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力 与弹簧长度之间的函数关系的图线。则：
3．数据处理 (1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹 簧的伸长量x为横坐标作图，描点后连接各点，得出弹力F随 弹簧伸长量x变化的图线。 (2)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数。 首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。 (3)得出弹簧伸长量与弹力之间的定量关系，解释函数 表达式中常数的物理意义。
[思路点拨] 解答此题时要注意以下两点： (1)明确弹力方向与使物体发生形变的外力方向相反。 (2)明确常见弹力方向的画法。
[解析] 根据弹力的特点可知： 甲是点点接触，此时弹力的方向与过接触点的切面垂直， 如图甲；乙是点面接触，此时弹力垂直于接触面，如图乙； 丙是面面接触，此时弹力垂直于接触面，如图丙；丁是点 弧接触，此时弹力垂直于弧的切线，如图丁。
[答案] 见解析
弹力是接触力，弹力与形变相生相伴，判断是 否存在弹力要抓住“接触”、“形变”，二者缺一不可。
1．在如图所示的四种情况中，小球A均静止，各接触面均光
滑，小球A受到两个弹力的是
()
解析：采用假设法或撤移法可判断只有C图中 小球A受两个弹力作用，故选C。 答案：C
[例2] 试在图中画出物体所受的弹力方向。
弹力的应用 1弹簧的储能（弹性势能）应用 2弹簧的缓冲应用 3弹簧的自动复位应用
[例1] 如图所示，用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接 触，并保持静止，甲中细绳倾斜，乙中细绳呈竖直方向。 判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用？
第二章 弹性力学基础1026
2.3弹性力学基本变量
正面（外法线是沿着坐标轴的正方向） 负面（外法线是沿着坐标轴的负方向） 正面上的应力以沿坐标轴正方向为正，沿坐标轴负 方向为负 负面上的应力以沿坐标轴负方向为正，沿坐标轴正 方向为负
正应力以拉应力为正，压应力为负
2.3弹性力学基本变量
剪应力互等定律：作用在两个互相垂直的面上并且垂直于该两面交
x
x
y
y
xy
x y
变形协调条件
它的物理意义是：材料 在变形过程中应该是整 体连续的，不应该出现 “撕裂”和“重叠”现 象发生。
2 2 x y 3u 3v 2 2 2 y x xy yx 2
一般而论, 弹性体内任意一点的体力分量、面力分 量、应力分量、应变分量和位移分量,都是随着该点的 位置而变的, 因而都是位置坐标的函数。
u u ( x, y , z ) v v ( x, y , z ) w w( x, y, z )
2.3弹性力学基本变量
位移与应变的关系
ui ui ij dx j wij dx j
2.3弹性力学基本变量
内力：应力 --外力(或温度)的作用 内力
设作用于 A 上的内力为 Q , 则内力的平均集度,即平均应 力 ,为 Q / A Q lim S A 0 A
这个极限矢量S,就是物体在截面 mn上、P点的应力。
应力就是弹性体内某一点作用于某截面单位面积上的内力
均匀性：也就是说整个物体是由同一种材料组成的。这样，
整个物体的所有各部分才具有相同的物理性质，因而物体的弹性 常 数(弹性模量和泊松系数)才不随位置座标而变。
2.2 弹性力学中关于材料性质的假定
第4章 第2节 形变与弹力
首页
上一页
下一页
末页
弹力有无及方向的判断 1．弹力产生的过程
结束
2．弹力产生的两个条件 (1)两物体直接接触。 (2)互相接触的物体发生弹性形变。
首页
上一页
下一页
末页
3．弹力有无及方向的判断
结束
(1)判断弹力有无的三种方法：
首页
上一页
下一页
末页
结束
实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系
1．实验原理 如图 4-2-9 所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡 时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。
图 4-2-9
首页
上一页
下一页
末页
2．实验步骤
结束
(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测
出弹簧自然伸长时的长度 l0，即原长。 (2)如图 4-2-10 所示，在弹簧下端挂上质量
首页
上一页
下一页
末页
结束
(2)应注意的四个问题。 ①成立条件：在弹性限度内。 ②弹簧的形变量 x：弹簧伸长(或缩短)的长度，不是弹簧的原 长，更不是弹簧的总长。 ③劲度系数 k：反映了弹簧的“软”“硬”程度，由弹簧本身 的性质决定。 ④推论式：ΔF＝kΔx，式中 ΔF、Δx 分别表示弹力的变化量 和形变的变化量。 2．一般弹力的计算
N/m 的物理意义：弹簧伸长或缩短 1 m 时产生的弹力大小为 1 N。
首页
上一页
下一页
末页
结束
1．自主思考——判一判
(1)使物体发生形变的外力撤去后，物体一定能够恢复原来状态。(× )
(2)只要两个物体相互接触，两个物体之间一定能产生弹力。 (×)
物体的形状或体积的变化叫做形变
形变可能改变物体的重心位置，从而影响物体的平衡和稳定性。
振动特性改变
形变可能改变物体的振动特性，如固有频率和阻尼比等，从而影评估
疲劳寿命
形变可能导致物体产生疲劳裂纹，从而降低物体的使用寿 命。通过对形变程度和疲劳裂纹的评估，可以预测物体的 剩余使用寿命。
评估形变对结构安全性的影响，有助于及时采取加固或修复措施。
02 03
功能安全性
形变可能影响物体的功能安全性，如机械设备的操作精度、电气设备的 绝缘性能等。评估形变对功能安全性的影响，有助于确保物体在正常使 用条件下的安全性。
环境安全性
形变可能对物体周围的环境产生安全隐患，如有毒物质的泄漏、放射性 物质的扩散等。评估形变对环境安全性的影响，有助于及时采取防范措 施，保障公众安全。
形变与力之间存在密切关系。物体发生形变是因为受到外力的作用，而形变的大 小和方向则取决于外力的大小、方向和作用点。同时，物体的形变也会影响其所 受外力的大小和方向。
形变和力是相互依存的。没有力的作用，物体就不会发生形变；而没有物体的形 变，也就无法产生力的作用。因此，在研究物体的形变时，必须同时考虑其所受 的外力。
02 体积变化与形变关系
体积变化定义及原因
定义
体积变化指的是物体所占空间大小的改变，通常表现为长度、宽度和高度的变 化。
原因
体积变化可能由多种因素引起，如温度变化、外力作用、化学反应等。
体积变化对物体影响
密度改变
体积变化会导致物体密度的改变，进而影响物体的质量和重量。
内部结构变化
体积变化可能导致物体内部结构的改变，如晶体结构的变化、分 子间距离的改变等。
磨损与腐蚀
形变可能加速物体的磨损和腐蚀过程，进一步缩短物体的 使用寿命。评估形变对磨损和腐蚀的影响，有助于制定合 理的维护和更换策略。
应变和形变关系
应变和形变在材料力学中的关系
应变是材料在受力时发生的形变，是衡量材料承受机械载荷能力的物理 量之一。
形变是物体受到外力作用后发生的形状和尺寸变化，是物体机械性能的 重要表现之一。
应变和形变的关系密切，形变量的大小直接影响到应力的分布和大小， 而应力的分布和大小又会影响到形变量的变化。
在材料力学中，应变和形变是相互联系的，可以通过测量应变来推算出 形变量的大小，也可以通过测量形变量来计算出应变的大小。
04 应变和形变的应用
应变在工程中的应用
桥梁和建筑结构的监测和安全评估
航空航天器结构的强度和稳定性分 析
添加标题
添加标题
机械部件的疲劳寿命预测
添加标题
添加标题
地质工程中的岩土应力和变形分析
形变在生物医学中的应用
弹性形变：在生物医学中，弹性形变常用于描述组织的可恢复变形，如骨骼和肌肉。
塑性形变：塑性形变在生物医学中常用于描述不可恢复的变形，如骨折和组织损伤。
应变和形变研究的发展趋势
数字化和智能化 技术的应用：利 用大数据、人工 智能等技术手段， 实现应变和形变 研究的数字化和 智能化，提高测 量精度和效率。
多学科交叉融合： 将应变和形变研 究与材料科学、 物理学、化学等 学科进行交叉融 合，拓展研究领 域和应用范围。
微观和纳观尺度 的研究：随着科 学技术的发展， 人们对于物质内 部的应变和形变 机制越来越感兴 趣，未来将有更 多的研究聚焦于 微观和纳观尺度。
应变和形变关系
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录 /目录
01
应变和形变的 定义
02
应变和形变的 关系
形变物理知识点总结
形变物理知识点总结一、基本概念1.1 形变的概念形变是指物体由于外力的作用而发生的位置或形状的改变，包括线性形变、面内形变和体积形变等。
线性形变是指物体在外力作用下发生的长度变化，通常用伸长率或压缩率来描述。
面内形变是指物体在外力作用下其表面上的点位置之间的相对位置关系发生变化。
体积形变是指物体在外力作用下，其体积大小发生变化。
1.2 应变的概念应变是描述物体形变程度和性质的物理量，通常用来衡量物体在外力作用下的变形程度。
应变包括线性应变、剪切应变和体积应变等。
线性应变是物体在外力作用下的长度变化与原长度之比。
剪切应变是物体在外力作用下，变形前后任意一平面上两点之间距离变化与该距离原值之比。
体积应变是物体在外力作用下其体积变化与原体积之比。
1.3 应力的概念应力是描述物体在外力作用下受到的内部分子间作用的物理量，通常用来表征物体内部分子间的相互作用程度。
应力包括法向应力和切应力。
法向应力是物体在外力作用下垂直于受力面上单位面积上的受力大小，通常用来描述物体在外力作用下的伸长或压缩情况。
切应力是物体在外力作用下受到的平行受力面上单位面积的剪切力大小，用来描述物体在外力作用下的剪切变形情况。
二、应力应变关系2.1 弹性模量弹性模量是描述物体在外力作用下发生弹性形变性能的物理量，是应力应变关系的重要参数之一。
弹性模量包括杨氏模量、剪切模量和体积模量等三种。
其中，杨氏模量描述的是物体在拉伸或压缩情况下的反应能力，剪切模量描述的是物体在受剪切力作用下的抵抗程度，体积模量描述的是物体在外力作用下发生体积变化的能力。
2.2 塑性变形塑性变形是指物体在外力作用下，不仅发生了形变，而且在去除外力后仍能保持一定形状的性质。
塑性变形通常会伴随着结构和性能的变化，包括硬化、软化、屈服、断裂等。
2.3 蠕变和断裂蠕变是指物体在外力作用下，由于长时间的持续加载，使其渐进性变形的现象。
蠕变现象通常发生在高温和高应力条件下，对工程材料的寿命和性能有着重要影响。
研究弹性碰撞的反弹性损失
研究弹性碰撞的反弹性损失弹性碰撞是指两个物体在碰撞之后能够完全保持能量和动量的守恒。
然而，在实际生活中，完全弹性碰撞是非常罕见的，通常存在一定的能量损失，这被称为反弹性损失。
反弹性损失是由多种因素导致的，包括形变能损失、摩擦损失和声音损失等。
本文将探讨反弹性损失的原因、影响因素以及控制方法，以期更好地理解弹性碰撞中的能量转换和损失机制。
1. 弹性碰撞的能量转换机制弹性碰撞中，两个物体在碰撞前后能量的转换是通过能量守恒定律来描述的。
碰撞前的动能和位能总和等于碰撞后相应的总和。
动能的转换是通过动量转移和速度改变来实现的，而位能的转换则是通过形变能来实现的。
2. 反弹性损失的原因反弹性损失的原因包括形变能损失、摩擦损失和声音损失等。
2.1 形变能损失形变能损失是由于碰撞过程中物体的形状变化引起的。
在弹性碰撞中，当物体碰撞时，会发生形变，其中一部分能量会以弹性形变的形式储存在物体内部，而不会被完全恢复为动能。
这种形变能的损失导致了反弹性损失的发生。
2.2 摩擦损失摩擦损失是碰撞过程中的一种能量转换机制。
在碰撞中，物体之间可能发生相对滑动或旋转，这会产生摩擦力。
摩擦力将一部分动能转化为热能，从而导致能量的损失。
2.3 声音损失碰撞过程中会产生声音，这是能量的另一种形式。
声音是以机械波的形式传播的，能量以声波的形式散失到周围环境中。
因此，声音损失也是反弹性碰撞中常见的能量损失。
3. 影响反弹性损失的因素反弹性损失受到多种因素的影响，主要包括物体的弹性特性、碰撞速度、表面粗糙度以及碰撞角度等。
3.1 物体的弹性特性不同物体具有不同的弹性特性，如弹性模量和压缩模量等。
物体的弹性特性直接影响了形变能的转换和储存情况，进而影响了反弹性损失的程度。
3.2 碰撞速度碰撞速度是影响反弹性损失的重要因素之一。
一般来说，在低速碰撞中，反弹性损失较小，能量转换效率较高。
而在高速碰撞中，反弹性损失会相对增加，能量转化为形变能和其他形式的能量也会更多。
力学课件2.3
R2 dv − mg 2 = m&& = mv x dx x
&& = x dv d x dv =v d x dt dx
等式两边同乘以dx 等式两边同乘以
初始条件：R，v0 初始条件： 积分： 积分：
v R2 − ∫ mg 2 d x = ∫ mv d v R v0 x x
R ⇒ mg x
2 x
R
弹性力的特征：弹性力的大小与位移的大小成正比， 弹性力的特征：弹性力的大小与位移的大小成正比，方向指向平 衡位置 弹性力又称弹性恢复力
例：光滑桌面上有一物体，质量为 m，系于弹簧的一端。弹簧是 光滑桌面上有一物体， ，系于弹簧的一端。 水平放置的。 后任其运动， 水平放置的。将弹簧拉长 x0，并给物体以初速度 v0 后任其运动， 试求解这物体的运动。 试求解这物体的运动。弹簧的劲度系数为 k。 。 初始条件： 初始条件：t＝0，x＝x0，v＝v0
人的行走皮带轮的传动弦乐器的演奏24干摩擦干摩擦静磨擦滑动摩擦滚动摩擦静磨擦两物体相对静止但却具有相对运动趋势这种情况下发生的摩擦力称为静摩擦力静摩擦力的指向与接触面上相对滑动趋势的指向相反在处理具体问题时为了判断静摩擦力的指向应当先设想两物体之间不存在静摩擦考察接触面上的相对滑动的指向相对滑动趋势的指向刚体的滚动靠静摩擦第四章指因形变造成的阻力和耗散25施于轮心拉轮向右使它无滑动的滚动设想轮与地面的接触是光滑的则轮不会滚动只是沿着地面滑动在轮与地面接触处轮向右滑动地面相对向左滑动相对滑动趋势在轮与地面接触处出现静摩擦力轮所受静摩擦力向左而地所受静摩擦力向右正是摩擦力使轮产生转动并因而作无滑动的滚动26将轮转动使之向右无滑动的滚动设想轮与地面的接触是光滑的则轮并不会滚动它将在原地空转而根本不向前滚在轮与地面接触处轮向左滑动地面相对向右滑动相对滑动趋势在轮与地面接触处出现静摩擦力轮所受静摩擦力向右而地面所受静摩擦力向左正是这摩擦力使轮向右作无滑动的滚动汽车后轮27物体之间的相对滑动趋势变了静摩擦力的大小也就随之自动调节使相对滑动总是不能真正发生当外力逐渐增大时静摩擦擦力也增大静摩擦力的大小当外力达到某一数值时物体开始移动静摩擦力有一最大限度当增大到一定数值后就不能再增大了这一数值的静摩擦力叫做最大静摩擦力在一定条件下物体之间相对滑动趋势一定静摩擦力就具有与之相对应的一定大小使相对滑动不致真正发生最大静摩擦力f为静摩擦系数由相互接触物体的质料和表面情况如粗糙程度干湿程度决定28当外力时物体间发生相对滑动当物体间发生相对滑动时接触面上出现一种阻止物体间相对运动的滑动摩擦力滑动摩擦力的指向和接触面上相对滑动的指向相反滑动摩擦力与物体的质料表面情况正压力相对速度有关静摩擦力的大小由外力的大小决定可随外力的增大取0间的各个数值29滑动摩擦力的大小随相对滑动速度而变滑动刚开始发生时相对滑动速度从零逐渐增大滑动摩擦力则相应地从最大静摩擦力n逐渐减小通常所说的滑动摩擦小于静摩擦但相对滑动速度过分大的时候滑动摩擦力又随着相对速度的增大而增大相对滑动速度滑动摩擦力30滑动摩擦力的大小也是正比于接触面上的正压力n称为滑动摩擦系数它取决于接触面的材料与接触面的表面状态又与相对滑动速度有关在一些特殊情况下例如材料的硬度保持一定接触面经过一定加工等滑动摩擦力几乎不随滑动速度而变并且差不多就等于最大静摩擦力即常数在本课程中除非特别声明总是假定这
2形变
由此可知，各向异性晶体的弹性常数不是均匀的。
2. 弹性变形机理
虎克定律表明，对于足够小的形变，应力与应 变成线性关系，系数为弹性模量E。作用力和 位移成线性关系，系数为弹性常数K。
(1) 原子间相互作用力和弹性常数的关系
1 －
2 F ro r r
在r=ro时，原子1和2处于平衡状 态，其合力F=0.
同时受三个方向的正应力，在x, y, z方向的应变为：
xx= xx/Ex+S12 yy +S13 zz
yy= yy/Ey+S21 yy +S23 zz zz= zz/Ez+S31 yy +S32 zz
正应力对剪应变有影响，剪应力对正应变也有影 响，通式为： xx= S11xx+S12 yy +S13 zz+S14 yz+S15zx+S16xy
环状结构（岛状结构） Si6O18 方向不同弹性模量不一样
架状结构 －石英 SiO2 石英玻璃SiO2
C11=C22=0.9,C33=1.0 C11=C22=C33=0.8
单链状硅酸盐 霓辉石 NaFeSi2O6 C11=1.9 C22=1.8 C33=2.3 普通辉石(CaMgFe)SiO3 C11=1.8 C22=1.5 C33=2.2 透辉石 CaMgSi2O6 C11=2.0 C22=1.8 C33=2.4
yy= S22yy+S21 xx +S23 zzS24 yz +S25zx+S26 xy
zz= S33zz+S31 yy +S32 zzS34 yz +S35 zx+S36 xy yz= S41xx+S42 yy +S43 zz+S44 yz +S45zx+S46 xy zx=S51xx+S52 yy +S53 zz+S54 yz +S55zx+S56 xy xy=S61xx+S62 yy +S63 zz+S64 yz +S65zx+S66 xy 总共有36个系数。
探究形变与弹力的关系
探究形变与弹力的关系
一．教学目标：
# 知识与技能
1、知道形变的概念和形变的类型
2、理解弹性以及弹性限度的概念
3、理解弹力的概念，并能判断物体是否受到弹力的作用
4、能画出各种物体受到弹力的示意图
5、理解胡克定律及其应用
# 过程与方法
在探究“形变与弹力的大小”的过程中，初步学会“实验——分析——猜想——归纳结论——实验验证”的科学探究方法
# 情感态度与价值观
在探究实验的过程中培养观察与分析的能力，体验成功的喜悦
二．教学重点：
弹力产生的条件、弹力的方向
三．教学难点：
1、判断在接触的物体间是否存在弹力
2、弹力方向的确定
四．教学方法：
讲授法实验演示、讨论答疑
五．教学过程设计：。
人教版高中物理选修(2-2)《物体的形变》课件-
3．切变模量 在剪切情况下，切应力与切应变的比值称为切变模量(shear modulus)，以符号G表示大多数金属材料的切变模量约为其杨氏模量的1／2— 1／3。切变模量也叫刚性模量。一部分材料的体变模量和切变模量见表2-2。
第三节 骨与肌肉的力学特 性
一、骨骼的力学性质
人体骨骼系统是人体重要的力学支柱，起着支撑重量、维持体形、完成运动 和保护内脏器官的作用。各种骨因其所在的部位不同而有不同的形状、大小 和功能。
物体的弹性
第一节 应变和应力
一、 应 变
物体在外力作用下发生的形状和大小的改变，称为形变(deformation) 在一定形变限度内，去掉外力后物体能够完全恢复原状的，这种形变称 为弹性形变(elasticdeformation)。
外力超过某—限度后，去掉外力物体不再能完全恢复原状的，这种形变 称为范(塑)性形变(plastic deformation)。
一、弹性和塑性
在一定形变限度内，去掉外力后物体能够完全恢复原状的，这种物体称为 完全弹性体，物体能够恢复变形的特性为弹性。
若外力过大，外力除去后，有一部分变形将不能恢复，这种物体称为弹塑 性体，外力除去后变形不能恢复的特性为塑性。
曲线上的a点叫做正比极限(proportional limit)，不超过正比极限时，即在oa段，应 力与应变成正比例关系。
骨骼中的应力如果在变化后长期维持新的水平，NU不仅骨中的无机盐成分发 生改变，而且整个骨的形状也发生改变。在较高应力持续作用下，一部 分 骨细胞变成成骨细胞，这种细胞的胞浆呈碱性，有能力使无机盐沉淀， 并 能产生纤维与粘多糖蛋白等细胞间质，这些和无机盐共同组成骨质，骨 质 将成骨细胞包围在其中，细胞合成活动逐渐停止，胞浆减少，胞体变形，成 骨细胞变为骨细胞，从而使骨的承载面积增大。相反，作用在骨骼上的 应 力减少后，骨细胞变成破骨细胞，它产生酸性磷酸酶可以溶解骨骼中的 粘 多糖蛋白、胶原纤维和无机盐，这种活动的结果是降低了骨的有效面积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例如：水泥砂浆和新拌混凝土粘性、塑性、弹性 的演变和硬化混凝土的徐变；金属材料高温徐变、应 力松弛；高温玻璃液特性；高聚合物加工成形等都涉 及到流动和变形。
流变特性：
物体在某一瞬间所表现的应力与应变的定 量关系。 即用一些参数把应力和应变的关系表 示为流变方程式。
流变模型的作用： 用某些理想元件组成的模型，近似而定性 的模拟某些真实物体的力学结构，并以作用力 和变形关系导出物体流变方程。
也即弹性模量随时间而变化，并不是一个常数。 未弛豫模量------测量时间小于松弛时间，随时间的 形变还没有机会发生时的弹性模量； 弛豫模量------测量的时间大于松弛时间，随时间 的形变已发生的弹性模量。
应力弛豫或应力松弛：在持续外力作用下，发生变 形着的物体，在总的变形值保持不变的情况下，由于徐 变变形渐增，弹性变形相应的减小，由此使物体的内部 应力随时间延续而逐渐减少。或一个体系因外界原因引 起的不平衡状态逐渐转变到平衡状态的过程。
从热力学观点分析应力弛豫：
物体受外力作用而产生一定的变形； 如果变形保持不变，则储存在物体中的弹性势能将 逐渐转变为热能； 从势能转变为热能的过程，即能量消耗的过程-----应力松弛现象。
应力弛豫时间的含义：表达了一种材料在恒定变形 下，势能消失时间的长短，是材料内部结构性质的 重要指标，对于材料变形性质有决定性的影响。
松弛时间短，势能消失快，这种材料接近虎克固体 .
两种弛豫时间都表示材料在外力作用下，从不平衡状态 通过内部结构重新调整组合达到平衡状态所需的时间。
弛豫时间与滞弹性的关系： 材料的粘度越大，弹性模量越小，弛豫时间越长， 滞弹性越大。
= t
t ---屈服应力
P 弹簧 P
P 带孔活塞 粘性液体 P F 摩擦力
dv/dy
变 形
牛顿型
虎克型
t
圣维南型
流动曲线
（2） 组合模型 将基本模型元件串联或并联起来，进行各种串并 联组合，模拟各种物体的力学结构。常用的组合模型 如下：
宾汉体
马克斯韦尔液体（液态粘弹性物体）
开尔文固体（固态粘弹性物体）
A. 宾汉体（ 圣维南型 + 牛顿型）
在承受较小外力时物体产生弹性形变，当外力超 过屈服应力 t时，按牛顿液体的规律产生粘性流动。
流变方程 ：－ t dv/dy 或 － t
硅藻土、瓷土、石墨、油漆、水泥等的悬胶具 有宾汉体的流变特性。
实际泥料的流变特性不完全符合这种简单的组 合，出现偏差。如实际泥料没有明显的流动极限， 即从弹性体过渡到粘性体是连续的------准塑性体。 偏差使流动曲线变形，用下式修正。
位移与应变
位移场是指物体三维 空间内的位移矢量的 空间分布状况。
• 位移，就是位置的移动。 • 位移分量，就是位移在坐标轴上的投影。
根据连续性假设，位移分量应 是坐标的连续函数，而且一般 都有连续的二阶偏导数，即：
此式表示物体内的位移场。
微分单元体的棱边长为dx，dy， dz，m点的坐标为（x，y，z）， M 点x，y 方向的位移分量u（x，y，z ），v(x, y, z) 则a点的位移为u(x+dx，y，z）， v(x+dx，y，z）,b点的位移为u(x， y+dy，z），v(x，y+dy，z）。按泰 勒级数将A，B两点的位移展开，并 且略去二阶以上的小量，则A，B点 的位移分别为
o
此式说明：在恒定应力作用下， 其形变量达到 时，所需时间 为应变蠕变时间。
滞弹性应变：(总－0)[1－exp(- t/ )] 应力弛豫时间：在恒定变形下，应力随时间按 指数关系逐渐消失。 0exp(-t/)
当t= 时
0/e
弛豫时间：是应力从原始值松弛到0/e所需的时间。
消去各元件的应力和应变，得
（/E1)(E1+E2)/ E2 + = (/E1)/ E2 +/ E2
设： = /E1 ， = (E1+E2)/ E2 = (E1+E2)/ E2 E1
则有
定义：
E2( +)=+
------ 恒定应变下的应力弛豫时间；
u x f x，y，z
u x dux f x dx，y dy，z dz
u x dux f x，y，z f f f dx dy dz x y z
2.3 滞弹性
1. 流变学基础 流变学研究物体的流动和变形科学，综合研究物 体的弹性形变、塑形形变和粘性流动。
（5）粘弹性和滞弹性
粘弹性------材料在比较小的应力作用下，可以同时 表现出弹性和粘性。与理想的弹性应变比较，后者应力 和应变不随时间滞后，前者有一定的滞后。 滞弹性------与时间有关的弹性，即E(t) 。 对于蠕变，应力和应变有 对于弛豫，应力和应变有 Ec(t)=0/(t) Er(t)= (t)/ 0
------ 恒定应力下的应变蠕变时间。
（2）应力松弛与变松弛
蠕变或徐变：固体材料在恒定荷载下，变形随时间 延续而缓慢增加的不平衡过程，或材料受力后内部原子 由不平衡到平衡的过程。当外力除去后，徐变变形不能 立即消失。 例如：沥青、水泥混凝土、玻璃和各种金属等在持续 外力作用下，除初始弹性变形外，都会出现不同程度的 随时间延续而发展的缓慢变形（徐变）。
流变方程： / G /
C 开尔文固体（固态粘弹性物体）：
内部结构由坚硬骨架及填充于空隙的粘性液体 所组成。如：水泥混凝土。
流变方程： G
2 . 滞弹性
（1）标准线性固体（曾纳模型）
1
0 2 t
o
o
总 t
根据此模型有以下关系： 2=1+3 = 1+ 2 1= 3 3= 3 1=E1 1 2=E22
n dv/dy
n>1时粘度随应力增大而减小------结构粘性体；
n<1时粘度随应力增大而增大------触稠性。
B 马克斯韦尔液体（液态粘弹性物体）
内部结构由弹性和粘性两种成分组成的聚集体。 其中弹性成分不成为骨架而埋在连续粘性成分中，在 恒定应变下，储存于弹性体中的势能会随时间逐渐消 失于粘性体中，表现为应力弛豫现象。
（1） 基本模型 虎克固体模型：一个完全弹性的弹簧，应力和应变 服从虎克定律。 G G---剪切模量 或 E 牛顿液体模型：一个带孔活塞在装满粘性液体的圆柱 形容器内运动。液体服从牛顿液体定律。或 E
---速度梯度，相当于形变； ---粘度（粘性系数）
圣维南塑性固体模型：一个静置桌面上的重物，与 桌面间存在摩擦力，当作用力稍大于静摩擦力时，重物 即以匀速移动（应力不超过某一限定值以前，物体为刚 性，一旦超过限定值，则会迅速流动变形）。
（3）弹性应变材料中的几种松弛过程
松弛过程有以下机理：原子的振动、弹性变形波、 热消散、间隙原子的扩散、晶界的移动等。
（4）应变蠕变时间与应力弛豫时间 应变蠕变时间 ： 0 t o 总 t
a=总－0
=0+(总－0)[1－exp(- t/ )] =总－（总－ 0）exp(- t/ ) 当 有 t= = 总－（总－ 0）/e