弹簧的弹性与性能

物体在恒力作用下，沿力的方向运动一段距离，力对物体做的功等于力与位移的乘积。若画出力与位移的关系图像，可以发现，恒力与位移的乘积，相当于图线与横坐标所围“面积”的数值。利用这个方法，我们来分析弹簧弹力做功情况。一端固定的、劲度系数轻弹簧，位置若将弹簧拉到一定位置，并固定在物体上，释放物体，在弹力作用下物体向左运动到一定位置，这一过程中，弹簧弹力做功是多少呢？

东莞弹簧厂建立一个坐标系，以弹簧原长时端点位置为起点，横轴和纵轴分别表示弹簧伸长量和弹力大小；弹簧弹力与伸长量成正比，它们之间的关系图像是一条过原点的斜线，把位移分成许多小段，弹力在每一小段中视为恒力，那么，弹力做功，即力与位移乘积，就相当于小矩形的“面积”数值，将小矩形“面积”累积起来，就接近于弹力在此过程中所做的功；倘若分成的段数足够多，那么弹力做功，就趋近于图中梯形“面积”数值，理论上梯形“面积”数值，可见，弹簧弹力做功只跟它初始和终了状态有关，或者说，

弹簧弹力做功改变了这个量的大小，这个量大小由弹簧自身决定，似乎包含某种特殊意义，特殊的意思一是它与弹簧对外做功本领有关，二是它随弹簧自身形变而变化，具有势能的基本特征，因此，我们把这个物理量定义为弹性势能，从上面实例中可以看出：弹力做正功，弹簧的弹性势能就将减小，减少的弹性势能等于弹力所做的功。需要指出的是，弹性势能与重力势能及其它势能一样，都是在相应的物体系统中，由于物体间的相对位置和相互作用力共同决定的。