【文章內(nèi)容簡介】 固體的形變有 拉伸，壓縮，扭轉(zhuǎn)，彎曲 等多種。 實驗指出，固體的形變超過一定的限度，引起形變的力撤消后，物體不能恢復(fù)原來的形狀和大小。這個形變的限度（或與它對應(yīng)的外力）就叫做該物體的 彈性限度 。 以此為界，又將形變分為彈性形變和范性形變兩大類。在彈性限度的形變叫 彈性形變 ；超過限度的形變叫 范性形變 。 任何物體在外力撤消后都會留下一些殘余的形 變，所以實際中并無絕對的 彈性形變體（即 彈性體 ）。但是，當(dāng)殘余形變可以忽略時，就可把該物體當(dāng)成彈性體處理。 ②、胡克定律 在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力 ( Tf )與彈簧的伸長（或壓縮）成正比，并且總是指向恢復(fù)原長的方向。表達(dá)式為： kxfT ? ；式中， x 為彈簧的 形變量 ，等于當(dāng)時的長度與形變前的長度（又稱 自由長度 ）之差； k 為彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧自身的結(jié)構(gòu)決定，可認(rèn)為 k不受形變量的影響， k 是正標(biāo)量。注意： 表達(dá)式中的彈力和形變量都是軸向的 ；若無特別說明，一般認(rèn)為是輕彈簧，即彈簧的質(zhì)量可不計。 3．摩擦力、摩擦定律 ①、摩擦力：兩個接觸的物體，當(dāng)有 相對運動 或 相對運動趨勢 時，在二者的接觸面上出現(xiàn)的阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，就是摩擦力。兩個物體有相對運動的摩擦力叫滑動摩擦力。兩個物體有相對運動趨勢而未出現(xiàn)運動的摩擦力叫靜摩擦力。 ②、摩擦的規(guī)律可歸納如下： 第一：靜摩擦力不能超過某一個最大 值 mf0 ，這個最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比，與接觸面積無關(guān)。即： mf0 N0?? 。 0? 為接觸面間的 靜摩擦因數(shù) ，只由兩接觸面間的情況共同決定。在將要滑動之前的靜摩擦力都與壓力（本部分中壓力用符號 N 表示，也常用符號 NF 表示）無關(guān)，而且 ?0f mf0 ！ 第二：滑動摩擦力與接觸面積無關(guān)，與當(dāng)時接觸面間的擠壓力成正比。即： Nf ?? ， ? 為接觸面間的動摩擦因數(shù)。 第三： 0? 、 ? 都取決于較軟的那個接觸面的材料 硬度 和 抗剪強度 ,一般與接觸面的粗糙程度無關(guān)?？辜魪姸缺硎窘佑|面上的小突起群抵抗 切向力 破壞的能力。與接觸面平行的方向或相對運動的方向 ,即為此處所談的 切向 。對于一定的兩個接觸面， 0? 略大于 ? ，在不要求精確計算時 ,通常多忽略 0? 與 ? 的差別 ,且常以 ? 代之。 第四：物體間的摩擦力，總是阻礙相對運動或相對運動趨勢。 五 、同向平行力 的合成、物體的重心 1．同向平行力的合成規(guī)律 實驗和理論都指出，兩個同向平行力的合力（ R）也與分力平行，其大小為兩個分力大小之和，合力作用點在分力作用點的連線上，合力作用點到分力作 用點的距離與分力的大小成反比。如圖所示。即：?????????????ABBAFFCBCAFFR 利用合比定理和相似三角形關(guān)系不難得出如下兩個推論：（設(shè)合力作用點到兩個分力線的距離分別為 Ad 、 Bd ，兩分力線相距 ABd ） 推論一、????????????????ABRFCBABRFCAAB 推論二、????????????????ABABABBAdRFddRFd 2．物體的重心位置 物體的重心是物體各部分所受重力的合力的作用點。由于在 地面上的物體都比地球小得多，因此可以認(rèn)為：任何物體的各部分受的重力都互相平行（實際上都指向地心附近，因而相互間有微小的傾斜），于是任何物體的重心位置都可以用平行力的合成規(guī)律去求。 由此不難推出，均勻球體或球殼的重心都在各自的球心上；均勻環(huán)的重心在其中心環(huán)面的圓心上；總之均勻物體的重心在它的 形心 （即所謂“幾何中心”）上。由此可見，物體的重心有可能不在物體上，而在它附近空間中的某一點上；只要物體的物質(zhì)分布情況一確定，物體的重心與物體各個部分的相對位置就確定了，所以 無論剛體怎樣運動，其重心對本剛體的位置總是保持不 變。 六、共點力作用下的物體的平衡條件 1．共點力作用下的物體的平衡條件：共點力作用下的物體的平衡條件，實際上就是共點力系的平衡條件，即 共點力系的合力為零 。 2．推論： 三個斜交的平衡力一定是共點力。 七、力矩 力矩 是表示力對物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動作用的物理量，它等于力和 力臂 的乘積。表達(dá)式為：M=FL，其中力臂 L 是轉(zhuǎn)動軸到 F 的 力線 的（垂直）距離。 注意：作用于同一物體的同一力，由于所取轉(zhuǎn)軸的位置不同，該力對軸的力矩大小可能發(fā)生相應(yīng)的變化，對物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動作用的方向（簡稱“轉(zhuǎn)向”）也可能不同。例如如右圖中的力 F，若以 1o 為軸（即對 1o 取矩）其力矩為 M1=FL1，使物體逆時針轉(zhuǎn)，若以 2o 為軸（即對 2o 取矩）其力矩為 M2=FL2，使物體順時針轉(zhuǎn)，由圖可知 L1 L2，故 M1 M2，且二者反向。由此可見， 一談力矩，必須首先明確是以何處為軸，或?qū)φl取矩 。 八、剛體的平衡條件 由剛化公理可知，變形體在平衡力系作用下處于平衡時，也可以當(dāng)作剛體，中學(xué)又不專門研究正在變形的變形體 ，所以在此之后，我們不再專門強調(diào)剛體與一般固體的區(qū)別，在用語上則把剛體和固體都泛稱為物體。 1． 有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡 平衡條件是：作用于物體上的全部外力對固定轉(zhuǎn)動軸所取力矩的代數(shù)和為零。 中學(xué)階段只研究平面力系的轉(zhuǎn)動平衡，對于實際的可轉(zhuǎn)動物體，其轉(zhuǎn)軸僅限于和力系平面垂直的方向上，這樣一來，各力矩的轉(zhuǎn)動效應(yīng)不是同向就是反向，若沿著轉(zhuǎn)軸觀察，力矩的轉(zhuǎn)動效應(yīng)不是使物體沿順時針轉(zhuǎn)，就是逆時針轉(zhuǎn)，若使 物體沿順時針轉(zhuǎn)的力矩為正，則使物體沿逆時針轉(zhuǎn)的力矩就為負(fù) 。 當(dāng)作用在有固定轉(zhuǎn)動軸物體上的順時針方向力矩之和與逆時針方 向力矩之和相等時，物體將處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡的表達(dá)式為： ?? ????? MMOM 或 2．一般物體的平衡條件 此處所談的“一般物體”是指沒有固定轉(zhuǎn)動軸物體。 對一個“一般物體”來說，作用在它上面的力的合力為零，對任意一點的力矩之和為零時，物體才能處于平衡狀態(tài)。也就是說必須一并具有或滿足下面兩個關(guān)系式： ?????? ?? ?? 0 (0FM 對任意一點） 九、物體的平衡種類 （ 1）、物體稍微移開平衡位置后，重心升高，能回到平衡位置的平衡叫 穩(wěn)定平衡 ，穩(wěn)定平衡的程度叫 穩(wěn)度 。 重 心越低，支承面面積越大，穩(wěn)度越大 。［見下圖（ a）］ （ a） （ b） （ c） （ 2）、物體稍微移開平衡位置后，重心降低，不能回到平衡位置的平衡叫 不穩(wěn)定平衡 。［見上圖（ b）］ （ 3）、物體從平衡位置移開，重心高度不變的平衡叫 隨遇平衡 。［見上圖（ c）］ 建筑物的平衡 ：建筑物是十分講究平衡的。一般地說，扁平的建筑物穩(wěn)度較大，高聳的建筑物穩(wěn)度較小。如右圖所示一塊磚，平放在地面上［右圖（ a）］重心低，支承面面積大，穩(wěn)定度很大，即便地面發(fā)生傾斜也不會失去平衡而傾倒。豎直放在 地面上［右圖（ b）］則重心高，支承面面積小，穩(wěn)定度很小，地面稍有傾斜，就會失去平衡而翻倒。 對建筑物來說，不只是造得筆直就能平衡，還要考慮到受到強大風(fēng)力作用時，以及在較強烈的地震時也不會倒下。而且還要經(jīng)得起時間的考驗，像上海金茂大廈這樣的超高層建筑高達(dá)，質(zhì)量非常巨大，重心又非常高。它對地基的平整度及沉降度要求很高，一旦下沉不均衡造成整體傾斜，就會失去平衡而傾覆，為此金茂大廈的地下打入了數(shù)百根鋼管樁，打入深度達(dá) 79m（相當(dāng)于它自身高度的 1/5）。以保證地基的堅實、平穩(wěn)。 十、流體靜力學(xué) 流體 是液體 和氣體的統(tǒng)稱，它們的共同特點，是組成物體的物質(zhì)容易發(fā)生相對移動，從而具有流動性。 1． 靜止流體 的壓強 地面附近的所有流體都要受到重力作用，于是容器中的流體都要盡可能地向下運動，器壁卻將它們約束在一定的范圍內(nèi)，這就使流體內(nèi)的任何相鄰部分都要互相排斥擠壓。于是，流體自身的流動性和重力作用（外因）相結(jié)合，就使靜止流體中的任何一點處都存在著指向各個方向的壓強，而且深度越大的地方，這種壓強越大。 這種因重力作用而在靜止流體中產(chǎn)生的壓強，叫 流體的靜壓強 。 對均勻液體而言，靜壓強： ghp ?? ， ? 為液體的密度， h 為液體中所求壓強處的深度， g 為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取? 2．液體傳遞壓強的規(guī)律 —— 帕斯卡定律 ：被封閉的液體總要把外力對它產(chǎn)生的壓強大小不變地向各個方向傳遞。 3．靜止液體產(chǎn)生浮力的規(guī)律 —— 阿基米德原理 浸入流體中的物體受到的浮力總是豎直向上的，其力線通過被物體排開的那部分流體在原處時的重心，其大小等于那部分流體的重量。其表達(dá)式為： 排gVF ?? ；式中 ? 為被排開的那部分流體的密度， g 為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?排V 是被排開流體的體積。 注意： ①、浮力的本質(zhì)是靜止流體對浸入物的壓力之合力。 ②、當(dāng)浸入物與容器底部有密合式接觸時，不能死套浮力計算式（ 排gVF ?? ）。 如圖所示， A 和 B 都與液體密合，二物雖然都排開了相應(yīng)的液