芻議范性形變過程中產生的力是否為彈力

　　 摘 要：對于彈力，在初、高中教科書中都是指發生彈性形變的物體，而除了彈性形變外，還有范性形變。就范性形變過程中產生的力是否為彈力而進行討論。
　　 關鍵詞：彈力；形變；范性形變
　　
　　 一、由彈力的定義引發的質疑
　　 對于彈力，高中的教材是這樣定義的：“發生彈性形變的物體由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產生力的作用，這種力叫做彈力。”初中的教材中關于彈力的定義則是：“物體發生彈性形變能產生力，這個力叫做彈力。”從初、高中教科書對彈力的定義來看，產生彈力的物體都是發生彈性形變的物體。而彈性形變是指物體發生形變后，撤去外力后能夠完全恢復原狀的形變。
　　 除了彈性形變外，還有范性形變。范性形變則是指物體發生形變后，撤去外力后不能恢復原狀的形變。譬如，橡皮泥發生的形變就是范性形變。從彈力的定義中，我們可以看出，發生彈性形變的物體能產生彈力。發生范性形變的物體能產生彈力嗎？如果按照彈力的定義來看，應該是不能的。但是，我們知道“力的作用是相互的”，手在壓縮橡皮泥的過程中，手對橡皮泥有作用力，橡皮泥對手有反作用力。既然橡皮泥對手有力的作用，也就是說范性形變過程也能產生力，這就和彈力的定義產生了矛盾。
　　 二、形變中的應力
　　 對于某種材料而言，它由于受到外力而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置恢復到變形前的位置，在其內部任意截面某一點單位面積上的內力稱為應力。彈性形變和范性形變中，材料內部都是有應力存在的，只不過當撤去外力后，發生彈性形變的物體的應力——應變關系仍按原來的規律變化，而發生范性形變的物體的卸載路徑與原來的加載路徑不重合。既然彈性形變的物體中有應力，對外表現為彈力；范性形變過程中物體也有應力，對外也應該表現為彈力。當手對橡皮泥施力的同時，橡皮泥對手也有力的作用，這個力應該也屬于彈力。
　　 三、范性形變過程中對力的認識
　　 當我們對橡皮泥施力時，橡皮泥發生范性形變。在此形變過程中，由于力的作用是相互的，橡皮泥對手也會產生力的作用，這個力應該屬于彈力。當我們逐漸對橡皮泥停止施力時，作用力最后為零。此時，由于橡皮泥不能恢復原狀，所以對我們的手不再產生力的作用。
　　 因此，在范性形變的過程中是有力的作用的，一旦形變永久發生，橡皮泥的范性形變就不再產生力的作用。
　　 四、關于彈力定義的重新認識
　　 既然范性形變過程中也有彈力的作用，那么應該把范性形變過程中產生的力也歸于彈力的定義中。彈性形變過程中及形變完全發生時都會產生彈力，而范性形變過程也會產生彈力的作用。如果在彈力的定義中僅體現彈性形變，而忽略了范性形變過程中產生的彈力，那么這個定義就會犯“定義過窄”的邏輯錯誤。
　　 參考文獻：
　　 ［1］人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.物理①［M］.人民教育出版社，2004.
　　 ［2］劉炳升.物理·義務教育課程標準實驗教科書（8年級下冊）.江蘇科學技術出版社，2004.
　　 （作者單位 江蘇省興化中等專業學校）