2.2弹性形变与范性形变.ppt

导入新课 想一想 这些动作的完成有什么共同特点 射箭 蹦极 跳水 弹簧 海绵 竹片 用手挤压这些物体 能观察到什么现象 第2节弹性形变与范性形变 第二章材料与结构 1 知识与能力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 生活中的应用 教学目标 2 过程与方法观察微小形变的显示经历探究弹簧伸长量与弹力的关系 体验探究方法 3 情感态度与价值观了解形变在生产 生活中的应用 关心科学技术应用与发展 教学重难点 重点了解形变产生的原因和受力方向的判断难点形变的有无和受力的方向 弹性形变范性形变塑性成型 本节导航 1 弹性形变 名词解释 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 物体这种能消除由外力引起的形变的性能 称为弹性 elasticity 外力去除后 形变完全消失的现象叫弹性形变 elasticdeformation 在日常生活和工程实际中 弹性形变的情形很多 2 范性形变 名词解释 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 物体遗留下来的形变称为范性形变 plasticdeformation 或塑性形变 材料的这种能产生范性形变的性能称为范性 plasticity 或塑性 在日常生活和工程实际中 范性形变的情形很多 3 塑性成型 金属塑性成型是利用金属材料的塑性 使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 因此也称为压力加工 名词解释 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 在材料加工时 又要求材料有一定的塑性 除金属材料外 还有很多材料具有塑性形变的性质 某些在常温下难以发生塑性形变的脆性材料 在高温下则表现出良好的塑性 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 塑性成型的主要方法有锻造 板料冲压 轧制 挤压 拉拔等 拉拔试验验查 锻造 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 广泛地用于工业制造中 据统计 全世界75 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占零件总数的60 以上 在冶金 航空 船舶和军工等行业 塑性成型也都占有相当比重 知识扩展 名词解释 胡克定律是力学基本定律之一 适用于一切固体材料的弹性定律 它表述为 在弹性限度内 物体的形变跟引起形变的外力成正比 这个定律是英国科学家胡克发现的 所以叫做胡克定律 又译为虎克定律 胡克定律的表达式为F kx或 F k x 其中k是常数 是物体的劲度 倔强 系数 在国际单位制中 F的单位是牛 x的单位是米 它是形变量 弹性形变 k的单位是牛 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 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Ff和弹簧的伸长量 或压缩量 x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 负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长 或压缩 的方向相反 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 动画 研究弹簧伸长 课堂小结 1 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 物体这种能消除由外力引起的形变的性能 称为弹性 外力去除后 形变完全消失的现象叫弹性形变 2 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 物体遗留下来的形变称为范性形变或塑性形变 材料的这种能产生范性形变的性能称为范性或塑性 3 金属塑性成型是利用金属材料的塑性 使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 因此也称为压力加工 高考链接 04年广东16分 图中 轻弹簧的一端固定 另一端与滑块B相连 B静止在水平导轨上 弹簧处在原长状态 另一质量与B相同滑块A 从导轨上的P点以某一初速度向B滑行 当A滑过距离l1时 与B相碰 碰撞时间极短 碰后A B紧贴在一起运动 但互不粘连 已知最后A恰好返回出发点P并停止 滑块A和B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l2 求A从P出发时的初速度v0 物体A减速运动距离l1后与物体B相碰 A B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动 当弹簧恢复原长的时候A B两个物体分离 在这个过程中两个物体因摩擦力做功使动能减少 分离后A物体作减运动回到开始的位置速度为零 解 令A B质量皆为m A刚接触B时速度为v0 碰前 由功能关系 有 A B碰撞过程中动量守恒 令碰后A B共同运动的速度为v2有 mv1 2mv2 碰后A B先一起向左运动 接着A B一起被弹回 在弹簧恢复到原长时 设A B的共同速度为 在这过程中 弹簧势能始末两态都为零 利用功能关系 有 此后A B开始分离 A单独向右滑到P点停下 由功能关系有 由以上各式 解得 课堂练习 1 在光滑的水平面上有一个物体靠墙静止着 如图所示 问 1 物体与墙壁之间有没有弹力作用 2 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 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 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 2 在下图中 A B两球相互间一定有弹力作用的图是 A B