高中物理 第七章 5《探究弹性势能的表达式》同步课件.ppt

5 探究弹性势能的表达式 1 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于有 的相互作用 也具有势能 这种势能叫做弹性势能 研究弹性势能要从分析 入手 对弹簧来说 规定 它的弹性势能为零 当弹簧 就具有了弹 性势能 越大 正比 越大 2 1 弹簧的弹性势能与弹簧被拉伸的长度l有关 并且拉伸的长度越大 弹性势能 但不一定是 关系 2 即使拉伸的长度l相同 劲度系数k不同的弹簧的弹性势能也不一样 并且拉伸的长度相同时 k越大 弹性势能 弹力 弹力做功 弹簧长度为原长时 被拉长或被压缩后 3 设弹簧的劲度系数为k 当弹簧被拉伸l时 把这一拉伸过程分为很多小段 它们的长度分别是 l1 l2 l3 则各个小段上的拉力可以近似认为是不变的 分别为f1 f2 f3 所做的功分别为 f1 l1 f2 l2 f3 l3 4 关于弹性势能 下列说法中不正确的是 a 发生弹性形变的物体都具有弹性势能 b 只要弹簧发生形变 就一定具有弹性势能c 弹性势能可以与其他形式的能相互转化d 弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳解析 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于有弹力的相互作用 都具有弹性势能 a正确 弹性势能跟重力势能一样 可以与其他形式的能相互转化 c正确 所有能的单位都跟功的单位相同 在国际单位制中的单位是焦耳 d正确 b 5 关于弹簧的弹性势能 下列说法不正确的是 a 弹簧的弹性势能跟拉伸 或压缩 的长度有关b 弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关 c 同一弹簧 在弹性限度内 形变量越大 弹性势能越大d 弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关 d 知识点 探究弹性势能的表达式 1 如图7 5 1甲所示 拉开弦的弯弓在恢复原状时 可以将利箭发射出去 也就是对利箭 因而拉开弦的弯弓具有 如图乙所示 上紧的发条能够驱动表针走动 也是因为具有能量 我们把这种能量叫做 做功 能量 弹性势能 甲 乙 图7 5 1 2 弹性势能的表达式 等于 1 如图7 5 2所示 弹簧的劲度系数为k 左端固定 不加外力时 右端在a处 现用力f缓慢向右拉弹簧 使弹簧伸长到b处 若规定弹簧长度为原长时 它的弹性势能为零 则手克服弹簧弹力所做的功 其大小应该 弹簧的弹性势能 图7 5 2 图7 5 3 2 如图7 5 3所示 作出弹力随形变量l的变化图线 图线与横轴所围的 面积 可表示弹力 的大小 做功 3 弹性势能的表达式 1 计算拉力做功 用拉力f缓慢拉动弹簧 由于受力平衡 拉力等于弹力 即f kl 与伸长量l是正比关系 因此计算拉力做功可类比计算匀加速直线运动中物体的位移 1 与匀加速直线运动的位移跟时间的关系类比 3 图象面积求和方法 拉力与伸长量的f l图象如图7 5 4所示 很小一段伸长量 ln内 拉力做功的近似值为fn ln 图中小长方形的面积 拉力在弹簧伸长量l1变为l2的过程中 做的功近似等于每一小段所做的功的总和 即如图中所示的每一小段长方形的面积之和 当被细分的小段 ln有无限段时 长 方形面积之和等于图中f l线段与l轴围成的梯形面积 做功为 图7 5 4 2 弹簧弹力做的功 弹簧弹力做的功不能完全等同于拉力做的功 在探究中 由于拉力是缓慢拉动弹簧的 因此弹簧弹力与拉力大小相等 方向相反 所以弹簧弹力做的功为 4 弹力做功跟弹性势能变化的关系 如图7 5 5所示 o为弹簧的原长处 图7 5 5 1 物体由o向a运动 压缩 或由o向a 运动 伸长 时 弹力做负功 弹性势能增加 其他形式的能转化为弹性势能 2 物体由a向o运动 或者由a 向o运动时 弹力做正 功 弹性势能减少 弹性势能转化为其他形式的能 3 弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为w ep 注意 弹力做功与弹性势能变化有唯一的对应关系 弹力 做多少正 负 功 弹性势能就减少 增加 多少 例题 如图7 5 6所示 轻质弹簧的自然长度为l0 劲度系数为k 现用水平推力推弹簧 使弹簧缩短 x 求推力做的功 以及弹簧弹性势能的增加量 图7 5 6 触类旁通 1 双选 关于弹性势能 下列说法中正确的是 a 任何发生弹性形变的物体 都具有弹性势能 ab b 任何具有弹性势能的物体 一定发生了弹性形变c 物体只要发生形变 就一定具有弹性势能d 弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 2 如图7 5 7所示 在光滑的水平面上有一物体 它的左端连一弹簧 弹簧的另一端固定在墙上 在力f作用下物体处于静止状态 当撤去f后 物体将向右运动 在物体向右运 动的过程中 下列说法正确的是 d 图7 5 7 a 弹