2.2弹性形变与范性形变.ppt

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1、导导 入入 新新 课课想一想想一想这些动作的完成有什么共同特点？这些动作的完成有什么共同特点？射射 箭箭蹦蹦 极极跳跳 水水弹弹 簧簧海海绵绵竹竹 片片用手挤压这些物体，能观察到什么现象？用手挤压这些物体，能观察到什么现象？第第第第2 22 2节节节节 弹性形变与范性形变弹性形变与范性形变弹性形变与范性形变弹性形变与范性形变第二章第二章 材料与结构材料与结构 1.知识与能力知识与能力 了解什么是弹性形变，什么是范性形变。了解什么是弹性形变，什么是范性形变。了解弹性形变和范性形变在生产、生活中的了解弹性形变和范性形变在生产、生活中的应用。应用。教教 学学 目目 标标 2.过程与方法过程与方法 观

2、察微小形变的显示观察微小形变的显示 经历探究弹簧伸长量与弹力的关系，体验探经历探究弹簧伸长量与弹力的关系，体验探究方法。究方法。3.情感态度与价值观情感态度与价值观了解形变在生产、生活中的应用，关心科学技了解形变在生产、生活中的应用，关心科学技术应用与发展术应用与发展教学重难点教学重难点 重点重点 了解形变产生的原因和受力方向的判断了解形变产生的原因和受力方向的判断 难点难点 形变的有无和受力的方向形变的有无和受力的方向1.1.弹性形变弹性形变弹性形变弹性形变2.2.范性形变范性形变范性形变范性形变3.3.塑性成型塑性成型塑性成型塑性成型本本 节节 导导 航航1.1.弹性形变弹性形变弹性形变弹

3、性形变名名名名词词词词解解解解释释释释 物体在外力的作用下会发生形变物体在外力的作用下会发生形变，当外力当外力 撤销后有些物体可以恢复到原来撤销后有些物体可以恢复到原来的形状的形状。物体这种能消除由外力引起的物体这种能消除由外力引起的形变的性能，称为形变的性能，称为弹性弹性（elasticity），外），外力去除后，形变完全消失的现象叫力去除后，形变完全消失的现象叫弹性弹性形变形变（elastic deformation）。）。在日常生在日常生活和工程实际活和工程实际中，弹性形变中，弹性形变的情形很多。的情形很多。2.2.范性形变范性形变范性形变范性形变名名名名词词词词解解解解释释释释 有些情

4、况下当外力去除后，物有些情况下当外力去除后，物体不能恢复原来的形状。外力去除体不能恢复原来的形状。外力去除后，物体遗留下来的形变称为后，物体遗留下来的形变称为范性范性形变形变（plastic deformation）或）或塑性塑性形变形变。材料的这种能产生范性形变。材料的这种能产生范性形变的性能称为的性能称为范性范性（plasticity）或）或塑性塑性。在日常生活和在日常生活和工程实际中，范性工程实际中，范性形变的情形很多。形变的情形很多。3.3.塑性成型塑性成型塑性成型塑性成型 金属金属塑性成型塑性成型是利用金属材料的塑是利用金属材料的塑性，使其在外力作用下改变形状、尺寸性，使其在外力作用

5、下改变形状、尺寸和改善性能。获得具有一定形状和尺寸和改善性能。获得具有一定形状和尺寸精度的产品的加工方法。由于这种外力精度的产品的加工方法。由于这种外力在多数情况下是以压力的形式出现的，在多数情况下是以压力的形式出现的，因此也称为因此也称为压力加工压力加工。名名名名词词词词解解解解释释释释 材料在弹性范围内的形变小，而塑性形材料在弹性范围内的形变小，而塑性形变时，形变十分显著，常常会使工件不能正常变时，形变十分显著，常常会使工件不能正常工作。所以，工程中一般都把物体形变限制在工作。所以，工程中一般都把物体形变限制在弹性范围内，要求材料有较高的强度。但是，弹性范围内，要求材料有较高的强度。但是，

6、在材料加工时，又要求材料有一定的塑性。在材料加工时，又要求材料有一定的塑性。除金属材料除金属材料外，还有很多材外，还有很多材料具有塑性形变料具有塑性形变的性质。的性质。某些在常温某些在常温下难以发生塑性下难以发生塑性形变的脆性材料，形变的脆性材料，在高温下则表现在高温下则表现出良好的塑性。出良好的塑性。与非金属材料相比，金属材料的塑性形变能与非金属材料相比，金属材料的塑性形变能力都比较强，因而更广泛地用于塑性成型。力都比较强，因而更广泛地用于塑性成型。塑性成型的主要方法有塑性成型的主要方法有锻造、板料锻造、板料冲压、轧制、挤压、拉拔冲压、轧制、挤压、拉拔等。等。拉拔试验验查拉拔试验验查锻锻 造

7、造 塑性成型是金属加工的一种重要工艺方法，塑性成型是金属加工的一种重要工艺方法，它不仅生活效率高、原材料消耗少，而且可以有它不仅生活效率高、原材料消耗少，而且可以有效地改善金属材料的力学性质和组织。因此，塑效地改善金属材料的力学性质和组织。因此，塑性成型作为制造业的一个重要分支，广泛地用于性成型作为制造业的一个重要分支，广泛地用于工业制造中。据统计，全世界工业制造中。据统计，全世界75%的钢材经过塑的钢材经过塑性成型；在汽车行业，生活锻件和冲压件的数量性成型；在汽车行业，生活锻件和冲压件的数量占零件总数的占零件总数的60%以上；在冶金、航空、船舶和以上；在冶金、航空、船舶和军工等行业，塑性成型

8、也都占有相当比重。军工等行业，塑性成型也都占有相当比重。知知 识识 扩扩 展展名名名名词词词词解解解解释释释释 胡克定律胡克定律是力学基本定律之一。是力学基本定律之一。适用于一切固体材料的弹性定律，适用于一切固体材料的弹性定律，它表述为：它表述为：在弹性限度内，物体的在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比形变跟引起形变的外力成正比。这。这个定律是英国科学家胡克发现的，个定律是英国科学家胡克发现的，所以叫做所以叫做胡克定律胡克定律，又译为，又译为虎克定虎克定律律。胡克定律的表达式为胡克定律的表达式为F-kx或或F=-kx，其中，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。是常数，是物体的劲度

9、（倔强）系数。在国际单位制中，在国际单位制中，F的单位是牛，的单位是牛，x的单位是的单位是米，它是形变量（弹性形变），米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛的单位是牛米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长（或米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。缩短）单位长度时的弹力。弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。在现代，仍然是物力学最重要基本定律之一。在现代，仍然是物理学的重要基本理论。胡克的弹性定律指出：理学的重要基本理论。胡克的弹性定律指出：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力Ff和弹簧和弹簧

10、的伸长量（或压缩量）的伸长量（或压缩量）x成正比，即成正比，即F=-kx。k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。的方向相反。为了证实这一定律，胡克还做了大量实验，为了证实这一定律，胡克还做了大量实验，制作了各种材料构成的各种形状的弹性体。制作了各种材料构成的各种形状的弹性体。动画：研究弹簧伸长动画：研究弹簧伸长课课 堂堂 小小 结结1.物体在外力的作用下会发生形变，当外力物体在外力的作用下会发生形变，当外力 撤销后有些物体可以恢复到原来的形状。物撤销后有些

11、物体可以恢复到原来的形状。物体这种能消除由外力引起的形变的性能，称体这种能消除由外力引起的形变的性能，称为为弹性弹性，外力去除后，形变完全消失的现象，外力去除后，形变完全消失的现象叫叫弹性形变弹性形变。2.有些情况下当外力去除后，物体不能恢复有些情况下当外力去除后，物体不能恢复原来的形状。外力去除后，物体遗留下来的原来的形状。外力去除后，物体遗留下来的形变称为形变称为范性形变范性形变或或塑性形变塑性形变。材料的这种。材料的这种能产生范性形变的性能称为能产生范性形变的性能称为范性范性或或塑性塑性。3.金属金属塑性成型塑性成型是利用金属材料的塑性，使是利用金属材料的塑性，使其在外力作用下改变形状、

12、尺寸和改善性能。其在外力作用下改变形状、尺寸和改善性能。获得具有一定形状和尺寸精度的产品的加工获得具有一定形状和尺寸精度的产品的加工方法。由于这种外力在多数情况下是以压力方法。由于这种外力在多数情况下是以压力的形式出现的，因此也称为的形式出现的，因此也称为压力加工压力加工。高高 考考 链链 接接（04年广东年广东16分）图中，轻弹簧的一端固定，另分）图中，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块一端与滑块B相连，相连，B静止在水平导轨上，弹簧静止在水平导轨上，弹簧处在原长状态处在原长状态.另一质量与另一质量与B相同滑块相同滑块A，从导轨，从导轨上的上的P点以某一初速度向点以某一初速度向B滑行，当滑行，当

13、A滑过距离滑过距离l1时，与时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在紧贴在一起运动，但互不粘连一起运动，但互不粘连.已知最后已知最后A恰好返回出发恰好返回出发点点P并停止并停止.滑块滑块A和和B与导轨的滑动摩擦因数都为与导轨的滑动摩擦因数都为，运动过程中弹簧最大形变量为，运动过程中弹簧最大形变量为l2，求，求A从从P出出发时的初速度发时的初速度 v0。物体物体A减速运动距离减速运动距离l1后与物体后与物体B相碰，相碰，A、B碰得过程中动量守恒，然后一起压缩弹碰得过程中动量守恒，然后一起压缩弹簧作减速运动，速度减到零后又向右加速运簧作减速运动，速度减到零后又向右加速运

14、动，当弹簧恢复原长的时候动，当弹簧恢复原长的时候A、B两个物体分两个物体分离，在这个过程中两个物体因摩擦力做功使离，在这个过程中两个物体因摩擦力做功使动能减少动能减少.分离后分离后A物体作减运动回到开始的物体作减运动回到开始的位置速度为零位置速度为零.分析分析解解令令A、B质量皆为质量皆为m，A刚接触刚接触B时速度为时速度为v0（碰（碰前），由功能关系，有前），由功能关系，有mv02 mv12=mgl11212A、B碰撞过程中动量守恒，令碰后碰撞过程中动量守恒，令碰后A、B共同运共同运动的速度为动的速度为v2有有mv1=2mv2碰后碰后A、B先一起向左运动，接着先一起向左运动，接着A、B一起被

15、一起被弹回，在弹簧恢复到原长时，设弹回，在弹簧恢复到原长时，设A、B的共同的共同速度为速度为，在这过程中，弹簧势能始末两态都，在这过程中，弹簧势能始末两态都为零，利用功能关系，有为零，利用功能关系，有(2m)v22 (2m)v32=(2m)g(2l2)1212此后此后A、B开始分离，开始分离，A单独向右滑到单独向右滑到P点停下，点停下，由功能关系有由功能关系有mv32=mgl112由以上各式，解得由以上各式，解得 课课 堂堂 练练 习习1、在光滑的水平面上有一个物体在光滑的水平面上有一个物体靠墙静止着，如图所示靠墙静止着，如图所示问：问：(1)物体与墙壁之间有没有弹物体与墙壁之间有没有弹力作用

16、力作用?(2)给物体一个水平向左的力给物体一个水平向左的力F，物体与墙壁间是否有弹力作用，物体与墙壁间是否有弹力作用?判断一个物体是否受到弹力作用，必须要判断一个物体是否受到弹力作用，必须要弄清产生弹力的物体一定同时满足两个条件：弄清产生弹力的物体一定同时满足两个条件：首先，两个物体互相接触，这是产生弹力的前首先，两个物体互相接触，这是产生弹力的前提没有物体、只有一个物体或两个物体不互提没有物体、只有一个物体或两个物体不互相接触都无法产生弹力；其次，两个互相接触相接触都无法产生弹力；其次，两个互相接触的物体间还必须互相挤压，即发生弹性形变的物体间还必须互相挤压，即发生弹性形变方法方法2、在下图中，在下图中，A、B两球相互间一定有弹力作两球相互间一定有弹力作用的图是用的图是()ABCDB3在使用弹簧测力计之前，把它的挂钩轻轻在使用弹簧测力计之前，把它的挂钩轻轻来回拉动几次，这样做的好处是来回拉动几次，这样做的好处是()A试试弹簧的弹性试试弹簧的弹性B可避免弹簧被卡壳可避免弹簧被卡壳C是无意识的随便拉拉是无意识的随便拉拉D看看能测多大的拉力，以便确定量程看看能测多大的拉力，以便确定量程D习习 题题 答答 案案1、日常生活中挑担用的扁担、弓箭、乐器等，日常生活中挑担用的扁担、弓箭、乐器等，都是利用了物体的弹性。都是利用了物体的弹性。