【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第六章固体的性质

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】

§6-4弹性形变和范性形变

【01】我们已经知道，物体形变的大小跟构成物体的材料有关。

【02】材料最重要的性质是弹性和范性。为了进一步了解这两种性质，我们再简单地复习一下。

【03】有一根木尺，用手把它稍微折弯一些，松开手后木尺会完全恢复原来的形状。这个现象说明，木尺受到外力作用时产生了形变，但是当外力停止作用后，由于物质微粒之间的相互作用，木尺就恢复原状，而形变也开始消失。这种在外力停止作用后能够立即完全消失的形变，叫做弹性形变。

【04】构成物体的材料在外力停止作用后形变完全消失的性质叫做弹性。

【05】重复上面的实验，但这时手对尺所施加的力一次比一次大。于是我们可以看到，当所加的力大到一定的程度时，在外力取消后，木尺虽然会伸直一些，却不能象原来一样的直了，也就是形变不再完全消失。这种在外力撤除后仍然保留下来的形变，叫做范性形变。

【06】材料能够产生范性形变的性质叫做范性（又叫做受范性或塑性）。

【07】由此可见，木材既具有弹性又具有范性。如果用同样大小和形状的钢尺进行上面的实验，可以看到，钢尺也会发生弹性形变和范性形变，不过使钢尺发生范性形变所需要的力要比使木尺发生范性形变所需要的力来得大。类似的实验表明，一切固体材料都具有弹性和范性。

【08】不同材料在性质上的差别在于：使不同材料产生范性形变所需要的力的大小不同。这可以从下面的实验看出。

【09】取两个粗细相同的弹簧，一个是钢的，一个是铅的。先在钢制弹簧的下端悬挂砝码，这时可以看到，当砝码重量相当大时，除去砝码后，弹簧会完全恢复原来的形状，即弹簧的形变还是弹性的；只有当砝码过重时，弹簧才会产生范性形变。再用铅制弹簧重复这个实验，这时可以看到，只有在所悬挂的砝码很轻时，除去砝码后，弹簧才会恢复原来的形状，即铅在较小的外力作用下也能表现出弹性；而当砝码稍微重一些时，弹簧就会产生范性形变。

【10】我们常常说容易产生范性形变的材料弹性差，不容易产生范性形变的材料弹性好。但是，究竟根据什么客观标准来区分材料弹性的好坏呢？

【11】我们先来引入一个新的物理量——胁强。胁强是物体的单位截面积上所承担的作用力，通常用公斤/毫米²或公斤/厘米²作为它的单位【山注||  胁强就是如今使用的强度概念，另外强度单位是帕斯卡，不过老一代工程师喜欢用诸如一平米多少吨力来描述强度大小，原因就出在这里】。使物体发生范性形变所需的最小胁强，叫做构成这一物体的材料的弹性限度。从上面的实验中可以看出，钢的弹性限度比铅的大。

【12】下表中列举了几种材料的弹性限度。

【13】通常根据材料的弹性限度的大小把材料分成弹性材料和范性材料。钢、橡皮等弹性限度大的材料叫做弹性材料。铅、石蜡等弹性限度小的材料叫做范性材料。

【14】还应指出，即使是同一种材料，其弹性限度也不是固定不变的，而是随着温度的升高而降低的。也就是说，温度升高时，弹性减弱，范性变大。例如，普通温度下弹性很大的钢，在加热到 1000°C 以上时，也变成了范性很大的材料。这一点对金属的加工具有重要的意义。

习题6-4

1、说明弹性形变和范性形变的区别。

2、用拉伸橡皮筋的实例来说明弹性和弹性形变以及范性和范性形变。

3、钢的弹性限度是 18.6 公斤/毫米²，橡木的弹性限度是 2.5 公斤/毫米²，说明这两个数字的物理意义。

4、说明下面这句话的物理意义：“钢的弹性限度是铝的2.5倍”。