湖南省新田县第一中学高中物理 7.5探究弹性势能的表达式课件1 新人教版必修2.ppt

7 5探究弹性势能的表达式 一 弹性势能的概念 二 探究弹性势能的表达式 三 弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系 7 5探究弹性势能的表达式 一 弹性势能的概念 二 探究弹性势能的表达式 三 弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系 一 弹性势能 发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能 1 弹簧的长度2 劲度系数 1弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关 类比 猜想 2 弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系 类比 二 探究弹性势能的表达式 w外 使弹性势能增加 3 怎样计算拉力所做的功 f为变力 如何求其做的功 微元法 把拉伸弹簧的过程分过很多小段 拉力在每小段可视为恒力 它在各段做功的和可代表拉力在在整个过程做的功 w1 f1 l1w2 f2 l2w3 f3 l3 w w1 w2 w3 f1 l1 f2 l2 f3 l3 回忆 怎样计算这个求和式 联想 v t图象中的位移可用图线与坐标轴所围的面积表示 l1 w1 f1 l1w2 f2 l2w3 f3 l3 w w1 w2 w3 f1 l1 f2 l2 f3 l3 回忆 怎样计算这个求和式 求变力做功的方法 4 弹簧的弹性势能的表达式 ep 说明 1 一般规定弹簧在原长时 弹簧的弹性势能为零 2 l为弹簧的伸长量或压缩量 三弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系 1 弹簧弹力做正功 弹性势能减少弹簧弹力做负功 弹性势能增加 2 表达式 功是能量转化的量度 能量的形式发生转化必须通过做功完成 做功多少焦 能量转化多少焦 例1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 提示 由弹性势能的定义和相关因素进行判断 ab 例2弹簧原长为l0 劲度系数为k 用力把它拉到伸长量为l 拉力所做的功为w1 继续拉弹簧 使弹簧在弹性限度内再伸长l 拉力在继续拉伸的过程中所做的功为w2 试求w1与w2的比值 提示利用f l图象分析 解析拉力f与弹簧的伸长量l成正比 故在f l图象中是一条倾斜直线 如图所示 直线下的相关面积表示功的大小 其中 线段oa下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功w1 线段ab下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功w2 显然 两块面积之比为1 3 即w1 w2 1 3 所以 w1与w2的比值 w1 w2 1 3 1 我们的探究过程是怎样的 1 提出问题 弹簧的弹性势能的表达式是怎样的 2 猜想 弹性势能可能与哪些因素有关 3 弹性势能与做功有什么关系 4 怎样计算拉力的功 5 得出探究结果 2 探究方法 猜想与假设 类比 迁移 微元 图象 数学推理等 这些都是科学探究的一般研究方法 例2在本节课的探究活动中 我们多次采用了类比的研究方法 试举例说明 提示认真阅读课本 再给出解答 解析在本节课的探究活动中 采用类比研究方法的地方主要有 研究弹性势能的出发点 将重力势能与弹性势能类比 讨论重力势能从分析重力做功入手 讨论弹性势能则从分析弹力做功入手 弹性势能表达式中相关物理量的猜测 将重力势能与弹性势能 重力与弹力类比 重力势能与物体被举起的高度有关 所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸的长度有关 弹力与重力的变化规律不一样 弹性势能与重力势能的表达式很可能也不一样 计算拉力所做的功 与计算匀变速直线运动的位移类比 计算匀变速直线运动的位移时 将位移分成很多小段 每一小段的速度可近似认为相等 物体在整个过程中的位移等于各小段位移之和 计算拉力所做的功 可将弹簧的形变过程分成很多小段 每一小段的拉力可近似认为是不变的 拉力在整个过程中的功等于各小段功之和 计算各小段功的求和式 将由v t图象求位移与由f l图象求功类比 v