2025年杨氏模量_快!准!狠!——5分钟搞定ALevel物理必考知识点杨氏模量曲线...

杨氏模量_快!准!狠!——5分钟搞定ALevel物理必考知识点杨氏模量曲线...在 A Level 物理的 AS 部分中 Young Modulus 杨氏模量 是不管哪个考试局都会考到的内容 杨氏模量指固体材料抵抗形变能力的物理量 和材料的弹性有关 但有一些物理基础的同学 都学过弹簧的弹性系数 K 还学过弹性模量 这两个物理量也是和固体材料的弹性有关的

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在A-Level物理的AS部分中,Young Modulus(杨氏模量)是不管哪个考试局都会考到的内容。

杨氏模量指固体材料抵抗形变能力的物理量,和材料的弹性有关,但有一些物理基础的同学,都学过弹簧的弹性系数K,还学过弹性模量λ,这两个物理量也是和固体材料的弹性有关的,于是很多同学经常会把这三者弄混,今天我们来讲解一下这三者的差异:

afc1cb09baf405b9aa0f7d66138d9278.png 三种弹性参数的差异

1、我们最早学习的应该是弹簧的弹性系数K(coefficient of spring),这一物理量和一个弹簧的材料、横截面积、长度都有关,一般来说弹簧的材料强度越高、横截面积越大,长度越短,我们想让这个材料进行变形就越难,也就意味着K的数值越大。

相关公式:F=KX

2、在数学的Mechanics部分中,我们会学习到弹簧的弹性模量λ,这一物理量不再和弹簧的长度相关,λ的值代表弹簧伸长到原本长度二倍时,所需要的力的大小。所以λ只和弹簧的材料、横截面积有关。

相关公式:F=λX/L

3.进一步的,如果我们只想了解材料对弹力的影响,去掉横截面积这一干扰因素,就到了杨氏模量(Young Modulus)上场了。首先,杨氏模量(E)是两个物理量的比值:

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其中,stress是力除以横截面积,所以去掉了横截面积的变量,是单位面积的弹力:

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而strain是材料的长度变形的比例,去掉了原始长度的变量,是单位长度的变形量:

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所以,杨氏模量就只和材料本身的强度有关了。杨氏模量的数值越大,说明材料的强度越大难以变形,越小说明材料越容易变形。

afc1cb09baf405b9aa0f7d66138d9278.png 杨氏模量曲线:

在物理考试中经常会考到的一类题型就是对弹性模量图像的分析,首先我们看一下这张图:

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这张图的纵轴代表stress,横轴代表strain,而杨氏模量(E)正好是stress除以strain,所以在这张图中,曲线的斜率就代表了杨氏模量的数值大小。

在材料受力变形的过程中,有5个关键的点和2个关键区域

1.A(limit of proportionality),比例极限点,在A点之前,材料的变形量都是和受力成正比的,A点之后变为曲线。

2.点B(elastic limit),弹性极限点,在B点之前,材料当外界的力撤走之后,能恢复到原始长度,一旦超过B点,则会产生永久的变形。

3.点C(yield point),屈服点,材料在此处内部结构产生了改变,在这一点stress达到了相对最大值,之后迅速减小。

4.点D(UTS),代表在整个变形过程中stress的最大值点。

5.点E(fracture stress),断裂应力,代表材料到达E点时会产生断裂现象。

两个关键区域的临界点位于B点(elastic limit),在B点之前,称为elastic region,意为能恢复原始形状;在B点之后,称为plastic region,意为不会再回到原始形状。

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好啦!杨氏模量曲线相关内容就分享到这里了。最后冲刺阶段,除了复习以外,同学们也应该注意放松,只有调整好自己的状态,才能在考场上大展身手。同学们不论遇到什么问题,都欢迎随时联系我们,老师们将会一对一全程指导你,陪你一起度过最后的备考时间。最后祝愿同学们都能取得自己满意的成绩。

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18 October 2019

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