?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第六章固體的性質(zhì)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的?！?br>

§6-3固體的形變

【01】在力學(xué)中，我們曾經(jīng)指出，當(dāng)兩個(gè)物體互相接觸并具有形狀或體積的變化（形變）時(shí)，它們彼此之間以一定的力相互作用著。由于形變通常很小，對于解決有關(guān)物體的平衡或運(yùn)動的問題可以認(rèn)為沒有影響。因此，在力學(xué)中，我們所感興趣的只是形變時(shí)所產(chǎn)生的力，而并不注意物體本身的形狀和體積的變化。

【02】但是，在實(shí)際工程技術(shù)中，就不能不考慮到物體的形變。下面就來研究這個(gè)問題。

【03】首先，我們來看一下固體的形變跟哪些因素有關(guān)。

【04】用兩個(gè)支座把一根細(xì)木尺水平地架起來，這時(shí)木尺是挺直的。如果在尺的中央放一個(gè)重物，尺就會向下彎曲；重物越重，尺彎曲得越厲害。

【05】如果把重量不同的物體分別懸掛在相同的橡皮筋上，就會發(fā)現(xiàn)，物體越重，橡皮筋被拉得越長。

【06】從這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中知道，物體的形變程度跟外力的大小有關(guān)。

【07】如果用同樣重量的物體使粗木尺和細(xì)木尺彎曲或使粗橡皮筋和細(xì)橡皮筋伸長，就可以發(fā)現(xiàn)，細(xì)木尺比粗木尺彎曲得厲害，細(xì)橡皮筋比粗橡皮筋伸得更長。

【08】再用細(xì)木尺來做實(shí)驗(yàn)，把一個(gè)重物放在尺上不同的地方，我們會發(fā)現(xiàn)，隨著放置重物的位置不同，尺的形變也會不同。

【09】如果拿大小相同的鋼尺來代替木尺，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，可以看出，物體的形變還跟組成這個(gè)物體的材料有關(guān)。

【10】上面的實(shí)驗(yàn)表明：物體的形變跟物體的尺寸、形狀、外力的大小和力的作用點(diǎn)，以及組成這個(gè)物體的材料有關(guān)。在§6-5中，我們將看到，物體的形變還跟外力的作用方向有關(guān)，例如，同樣大小的力由于作用方向不同，可以引起物體的拉伸形變或壓縮形變。

【11】固體發(fā)生形變時(shí)，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生怎樣的變化呢？

【12】正象液體中的分子結(jié)構(gòu)一樣，組成固體的微粒之間，既存在著吸引力，又存在著排斥力。圖6·7表明晶體物質(zhì)微粒相互作用的模型。當(dāng)固體不受外力作用時(shí)，微粒之間的吸引力和排斥力恰好平衡。這相當(dāng)于圖6·7中連結(jié)小球的彈簧處于自由狀態(tài)。

【13】當(dāng)固體受到外力作用時(shí)，物質(zhì)微粒之間的平衡就被破壞，同時(shí)相對位置發(fā)生了改變，因而固體的形狀或體積也要發(fā)生改變，即固體發(fā)生了形變。

【14】如果外力的作用是使物質(zhì)微粒間的距離變大，那么微粒間的吸引力開始起作用，并且隨著距離的增大而加強(qiáng)【指在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)微粒之間的距離過大時(shí)，吸引力反而減小，見§1-4】。當(dāng)引力的作用大到跟外力相等的時(shí)候，微粒間的距離不再變大，于是固體的形變也就停止。如果外力的作用是使物質(zhì)微粒間的距離縮小，那么微粒間的排斥力隨著距離縮小而增大，當(dāng)排斥力的作用大到跟外力相等的時(shí)候，固體的形變也就停止。

【15】由此可見，固體在外力作用下發(fā)生形變時(shí)，內(nèi)部要產(chǎn)生反抗外力作用的內(nèi)力，這種力叫做彈力。彈力是物質(zhì)微粒之間相互作用的表現(xiàn)。固體的形變越大，彈力也越大；形變消失時(shí)，彈力也隨著而消失。

習(xí)題6-3

1、物體的形變跟哪些因素有關(guān)？試舉例說明。

2、固體發(fā)生形變時(shí)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有什么變化？

3、什么叫做彈力？它是怎樣產(chǎn)生的？