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

【山話嵓語】『數(shù)理化自學叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學基礎自學內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數(shù)理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677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遇到的奇特專業(yè)術語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權風險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學叢書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?！?/span>

§6-4彈性形變和范性形變

【01】我們已經(jīng)知道，物體形變的大小跟構成物體的材料有關。

【02】材料最重要的性質(zhì)是彈性和范性。為了進一步了解這兩種性質(zhì)，我們再簡單地復習一下。

【03】有一根木尺，用手把它稍微折彎一些，松開手后木尺會完全恢復原來的形狀。這個現(xiàn)象說明，木尺受到外力作用時產(chǎn)生了形變，但是當外力停止作用后，由于物質(zhì)微粒之間的相互作用，木尺就恢復原狀，而形變也開始消失。這種在外力停止作用后能夠立即完全消失的形變，叫做彈性形變。

【04】構成物體的材料在外力停止作用后形變完全消失的性質(zhì)叫做彈性。

【05】重復上面的實驗，但這時手對尺所施加的力一次比一次大。于是我們可以看到，當所加的力大到一定的程度時，在外力取消后，木尺雖然會伸直一些，卻不能象原來一樣的直了，也就是形變不再完全消失。這種在外力撤除后仍然保留下來的形變，叫做范性形變。

【06】材料能夠產(chǎn)生范性形變的性質(zhì)叫做范性（又叫做受范性或塑性）。

【07】由此可見，木材既具有彈性又具有范性。如果用同樣大小和形狀的鋼尺進行上面的實驗，可以看到，鋼尺也會發(fā)生彈性形變和范性形變，不過使鋼尺發(fā)生范性形變所需要的力要比使木尺發(fā)生范性形變所需要的力來得大。類似的實驗表明，一切固體材料都具有彈性和范性。

【08】不同材料在性質(zhì)上的差別在于：使不同材料產(chǎn)生范性形變所需要的力的大小不同。這可以從下面的實驗看出。

【09】取兩個粗細相同的彈簧，一個是鋼的，一個是鉛的。先在鋼制彈簧的下端懸掛砝碼，這時可以看到，當砝碼重量相當大時，除去砝碼后，彈簧會完全恢復原來的形狀，即彈簧的形變還是彈性的；只有當砝碼過重時，彈簧才會產(chǎn)生范性形變。再用鉛制彈簧重復這個實驗，這時可以看到，只有在所懸掛的砝碼很輕時，除去砝碼后，彈簧才會恢復原來的形狀，即鉛在較小的外力作用下也能表現(xiàn)出彈性；而當砝碼稍微重一些時，彈簧就會產(chǎn)生范性形變。

【10】我們常常說容易產(chǎn)生范性形變的材料彈性差，不容易產(chǎn)生范性形變的材料彈性好。但是，究竟根據(jù)什么客觀標準來區(qū)分材料彈性的好壞呢？

【11】我們先來引入一個新的物理量——脅強。脅強是物體的單位截面積上所承擔的作用力，通常用公斤/毫米2或公斤/厘米2作為它的單位【山注||? 脅強就是如今使用的強度概念，另外強度單位是帕斯卡，不過老一代工程師喜歡用諸如一平米多少噸力來描述強度大小，原因就出在這里】。使物體發(fā)生范性形變所需的最小脅強，叫做構成這一物體的材料的彈性限度。從上面的實驗中可以看出，鋼的彈性限度比鉛的大。

【12】下表中列舉了幾種材料的彈性限度。

【13】通常根據(jù)材料的彈性限度的大小把材料分成彈性材料和范性材料。鋼、橡皮等彈性限度大的材料叫做彈性材料。鉛、石蠟等彈性限度小的材料叫做范性材料。

【14】還應指出，即使是同一種材料，其彈性限度也不是固定不變的，而是隨著溫度的升高而降低的。也就是說，溫度升高時，彈性減弱，范性變大。例如，普通溫度下彈性很大的鋼，在加熱到 1000°C 以上時，也變成了范性很大的材料。這一點對金屬的加工具有重要的意義。

習題6-4

1、說明彈性形變和范性形變的區(qū)別。

2、用拉伸橡皮筋的實例來說明彈性和彈性形變以及范性和范性形變。

3、鋼的彈性限度是 18.6 公斤/毫米2，橡木的彈性限度是 2.5 公斤/毫米2，說明這兩個數(shù)字的物理意義。

4、說明下面這句話的物理意義：“鋼的彈性限度是鋁的2.5倍”。