A-level物理考試中有關(guān)Young Modulus（楊氏模型）考題解析

 

在A-level物理考試中，每個(gè)考試局都有一章關(guān)于Material的內(nèi)容，其中最重要的知識(shí)點(diǎn)就是Young Modulus了。

很多同學(xué)在之前都學(xué)過胡克定律中的spring constant（k），這兩個(gè)特性都和材料的彈力有關(guān)系，到底有什么區(qū)別呢？

今天，A加未來國際教育老師教大家用比較的思維來理清這些物理量之間的關(guān)系。

在彈性系數(shù)（spring constant）k中，都有什么會(huì)影響彈簧的k值呢？

主要有三個(gè)因素：

材料、橫截面積和原始長度，

其中原始長度越短，k值越大；橫截面積越大，k值越大。K值是和整個(gè)彈簧的材料和形狀都相關(guān)的。

在A-level數(shù)學(xué)的mechanics部分中，其實(shí)還有一個(gè)和彈性相關(guān)的物理量，叫做彈性模量（Elastic Modulus）λ。

λ的大小只和材料的種類，以及橫截面積有關(guān)，和長度是無關(guān)的。

λ值的大小恰好等于讓彈簧伸長到原始長度2倍所需要的拉力。

有沒有那個(gè)物理量只和材料本身有關(guān)，和彈簧的橫截面積、原始長度都無關(guān)呢？

這就是楊氏模量了。

在介紹這個(gè)物理量之前，首先要介紹另外兩個(gè)物理量。

一個(gè)是應(yīng)力（stress），應(yīng)力是等于拉力除以橫截面積，這樣就是單位面積的受力了；

另外一個(gè)是伸長比例（strain），等于伸長長度除以原始長度，即伸長的百分比。

由于stress已經(jīng)去除掉了面積的干擾因素，strain去除掉了原始長度的干擾因素，我們對(duì)楊氏模量的定義即為：

楊氏模量是只和材料相關(guān)的物理量，其數(shù)值越大，說明在變形的時(shí)候需要提供的力就越大，例如鋼材的楊氏模量就遠(yuǎn)大于橡膠。

楊氏模量的相關(guān)內(nèi)容在A-level物理考試中是必考重點(diǎn)之一，主要會(huì)以計(jì)算題和圖像題的方式來進(jìn)行出題，例如下題：

再次強(qiáng)調(diào)一遍，楊氏模量相關(guān)內(nèi)容是A-level物理考試中是必考重點(diǎn)。希望通過今天的分享，能夠幫助同學(xué)們鞏固好這塊知識(shí)點(diǎn)，下次考場(chǎng)遇到的時(shí)候，快速就可以獲得高分。

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