【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第六章固体的性质

【资料图】

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】

§6-3固体的形变

【01】在力学中，我们曾经指出，当两个物体互相接触并具有形状或体积的变化（形变）时，它们彼此之间以一定的力相互作用着。由于形变通常很小，对于解决有关物体的平衡或运动的问题可以认为没有影响。因此，在力学中，我们所感兴趣的只是形变时所产生的力，而并不注意物体本身的形状和体积的变化。

【02】但是，在实际工程技术中，就不能不考虑到物体的形变。下面就来研究这个问题。

【03】首先，我们来看一下固体的形变跟哪些因素有关。

【04】用两个支座把一根细木尺水平地架起来，这时木尺是挺直的。如果在尺的中央放一个重物，尺就会向下弯曲；重物越重，尺弯曲得越厉害。

【05】如果把重量不同的物体分别悬挂在相同的橡皮筋上，就会发现，物体越重，橡皮筋被拉得越长。

【06】从这两个实验中知道，物体的形变程度跟外力的大小有关。

【07】如果用同样重量的物体使粗木尺和细木尺弯曲或使粗橡皮筋和细橡皮筋伸长，就可以发现，细木尺比粗木尺弯曲得厉害，细橡皮筋比粗橡皮筋伸得更长。

【08】再用细木尺来做实验，把一个重物放在尺上不同的地方，我们会发现，随着放置重物的位置不同，尺的形变也会不同。

【09】如果拿大小相同的钢尺来代替木尺，重复上面的实验，可以看出，物体的形变还跟组成这个物体的材料有关。

【10】上面的实验表明：物体的形变跟物体的尺寸、形状、外力的大小和力的作用点，以及组成这个物体的材料有关。在§6-5中，我们将看到，物体的形变还跟外力的作用方向有关，例如，同样大小的力由于作用方向不同，可以引起物体的拉伸形变或压缩形变。

【11】固体发生形变时，它的内部结构会产生怎样的变化呢？

【12】正象液体中的分子结构一样，组成固体的微粒之间，既存在着吸引力，又存在着排斥力。图6·7表明晶体物质微粒相互作用的模型。当固体不受外力作用时，微粒之间的吸引力和排斥力恰好平衡。这相当于图6·7中连结小球的弹簧处于自由状态。

【13】当固体受到外力作用时，物质微粒之间的平衡就被破坏，同时相对位置发生了改变，因而固体的形状或体积也要发生改变，即固体发生了形变。

【14】如果外力的作用是使物质微粒间的距离变大，那么微粒间的吸引力开始起作用，并且随着距离的增大而加强【指在一定的范围内，当微粒之间的距离过大时，吸引力反而减小，见§1-4】。当引力的作用大到跟外力相等的时候，微粒间的距离不再变大，于是固体的形变也就停止。如果外力的作用是使物质微粒间的距离缩小，那么微粒间的排斥力随着距离缩小而增大，当排斥力的作用大到跟外力相等的时候，固体的形变也就停止。

【15】由此可见，固体在外力作用下发生形变时，内部要产生反抗外力作用的内力，这种力叫做弹力。弹力是物质微粒之间相互作用的表现。固体的形变越大，弹力也越大；形变消失时，弹力也随着而消失。

习题6-3

1、物体的形变跟哪些因素有关？试举例说明。

2、固体发生形变时它的内部结构有什么变化？

3、什么叫做弹力？它是怎样产生的？