小弹簧蕴涵大道理

小时候你用钢丝在直棍上卷过弹簧吗？做成的弹簧可以拉伸又可以压缩，很好玩的。在实际生活中可见到各种弹簧，如圆珠笔杆内装的弹簧、弹簧秤上的弹簧、自行车车闸和鞍座上的弹簧、沙发床和椅上的弹簧等等。

弹簧具有怎样的性质呢？为了研究问题方便，假定弹簧是很轻很轻的（不考虑弹簧自身的质量），并且弹簧形变后，如果撤去外力能够完全恢复到原来的状态。弹簧在外力作用下形变，施加拉力时弹簧变长，出现拉伸形变；施加压力时弹簧变短，出现压缩形变；无论是哪种形变，都属于弹性形变。发生弹性形变时弹簧要对应产生弹力（弹力的大小与所加的外力大小相等），弹力大小与弹簧的形变量存在怎样的关系呢？我们取某一弹簧做实验，施加在弹簧上的力和形变量分别为：

给弹簧施加1牛力，形变量是0.2厘米；

给弹簧施加2牛力，形变量是0.4厘米；

给弹簧施加3牛力时形变量是0.6厘米；

……

我们发现施加的外力越大，弹簧发生的形变也越大，而且，该弹簧每增加1厘米的形变，对应增加的弹力总是5牛，是个不变的值。

显然，这种关系是由弹簧自身的性质所决定的，与所加外力的大小无关。这说明弹簧的弹力大小与对应发生的形变量的大小成正比，换用其他弹簧做实验仍有同样的结论。早在1676年英国物理学家胡克（图2-9）做了大量的实验发现了这一规律。

（图2-9）胡克

根据弹簧的特性，人们制成了弹簧秤，可以用来称量物体的重力。实际的弹簧都有一定的弹性限度（发生最大弹性形变时所对应的弹力大小），在弹性限度以内弹力与对应发生的形变才满足正比关系。

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弹簧可以储存能量

弹簧还有另一个重要特性，它可以储存能量。把重物挂在弹簧上使其上下振动，振动过程中弹簧长度不断变化，当重物到达最低点时弹簧被拉得最长，此刻重物的动能等于零，根据能的转化和守恒定律可知，弹簧以弹性势能的形式储存了能量。在振动过程中重物克服弹簧的弹力做功，就把动能转化为弹簧的弹性势能；弹簧的弹力做功时弹簧又可以将储存的弹性势能转化为物体的动能。