春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式课件

1、5探究弹性势能的表达式春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式学习学习目标目标 1.1.知道探究弹性势能表达式的思路。知道探究弹性势能表达式的思路。2.2.理解弹性势能的概念理解弹性势能的概念, ,会分析决定弹性势能大小的会分析决定弹性势能大小的相关因素。相关因素。3.3.体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法。体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法。4.4.领悟求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的领悟求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法。思想方法。 春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式一、弹性势能一、弹性势能发生弹性形变的物体的各部分之间发生弹性形变的

2、物体的各部分之间, ,由于有由于有_的相互作用而的相互作用而具有的势能。具有的势能。弹力弹力春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式二、探究弹性势能的表达式二、探究弹性势能的表达式1.1.猜想猜想: :(1)(1)弹性势能与弹簧被拉伸的长度有关弹性势能与弹簧被拉伸的长度有关, ,同一个弹簧同一个弹簧, ,拉伸的长拉伸的长度度_,_,弹簧的弹性势能也越大。弹簧的弹性势能也越大。(2)(2)弹性势能与弹簧的劲度系数有关弹性势能与弹簧的劲度系数有关, ,在拉伸长度在拉伸长度l相同时相同时, ,劲度劲度系数系数k_,k_,弹性势能越大。弹性势能越大。越大越大越大越大春季高中物理人教必修二配

3、套7.5探究弹性势能的表达式2.2.探究思想探究思想:_:_做功与弹性势能变化的关系同做功与弹性势能变化的关系同_做功与做功与重力势能的变化关系相似重力势能的变化关系相似: :弹力弹力重力重力减少减少增加增加-E-Ep p春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式3.“3.“化变为恒化变为恒”求拉力做功求拉力做功:W:W总总=F=F1 1l1 1+F+F2 2l2 2+_+_。4.“F -4.“F -l”图像面积的意义图像面积的意义: :表示表示_的值。的值。F Fn nln nF F做功做功春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【自我思悟】【自我思悟】“蹦床蹦床”是小

4、朋友们都爱玩的活动是小朋友们都爱玩的活动, ,如图所示如图所示, ,在某小朋友从空在某小朋友从空中落至蹦床上到再次被弹起过程中中落至蹦床上到再次被弹起过程中, ,蹦床对该小朋友做什么功蹦床对该小朋友做什么功, ,蹦床的弹性势能是怎么变化的蹦床的弹性势能是怎么变化的? ?春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式提示提示: :整个过程蹦床对小朋友的弹力竖直向上整个过程蹦床对小朋友的弹力竖直向上, ,故在小朋友下落故在小朋友下落时时, ,弹力对他做负功弹力对他做负功, ,蹦床的弹性势能增大蹦床的弹性势能增大; ;小朋友被弹回时小朋友被弹回时, ,弹弹力对他做正功力对他做正功, ,蹦床的弹

5、性势能减少。蹦床的弹性势能减少。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式一、弹性势能与重力势能的比较一、弹性势能与重力势能的比较 对比分析对比分析 物理量物理量内容内容弹性势能弹性势能重力势能重力势能定义定义发生弹性形变的物体各发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能互作用而具有的势能物体由于被举高而具物体由于被举高而具有的势能有的势能表达式表达式E Ep p= kx= kx2 2E Ep p=mgh=mgh相对性相对性弹性势能与零势能位置弹性势能与零势能位置的选取有关的选取有关, ,通常选自然通常选自然长度时势能为零长度时势能为零, ,表达式

6、表达式最为简洁最为简洁重力势能的大小与零重力势能的大小与零势能面的选取有关势能面的选取有关, ,但但变化量与零势能面的变化量与零势能面的选取无关选取无关12春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式 物理量物理量内容内容弹性势能弹性势能重力势能重力势能系统性系统性发生弹性形变的物体上发生弹性形变的物体上所有质点共同具有的能所有质点共同具有的能量量地球附近的物体与地球地球附近的物体与地球所共有的能量所共有的能量联联系系两种势能分别以弹力、重力的存在为前提两种势能分别以弹力、重力的存在为前提, ,又由又由物体的初、末位置来决定。同属机械能的范畴物体的初、末位置来决定。同属机械能的范畴,

7、,在一定条件下可相互转化在一定条件下可相互转化春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【微思考】【微思考】(1)(1)对同一个弹簧对同一个弹簧, ,它的长度越长是否就说明它的弹性势能就越它的长度越长是否就说明它的弹性势能就越大大?(?(没超出弹性限度没超出弹性限度) )提示提示: :不一定不一定, ,弹簧被压缩时弹簧被压缩时, ,长度越短长度越短, ,弹性势能越大弹性势能越大; ;伸长时伸长时, ,长度越长长度越长, ,弹性势能越大。弹性势能越大。 春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式(2)(2)弹弓是一种儿童玩具弹弓是一种儿童玩具, ,由两根橡皮条和木叉制成。为使

8、石子由两根橡皮条和木叉制成。为使石子以较大的速度飞出以较大的速度飞出, ,就应该把橡皮条拉长些就应该把橡皮条拉长些, ,从能量角度分析这从能量角度分析这是为什么呢是为什么呢? ?春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式提示提示: :橡皮条拉得越长橡皮条拉得越长, ,储存的弹性势能越大储存的弹性势能越大, ,射出石子时石子射出石子时石子的动能就越大的动能就越大, ,射得就越远。射得就越远。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【题组通关】【题组通关】【示范题】【示范题】劲度系数分别为劲度系数分别为k kA A=200N/m=200N/m和和k kB B=300N/m=3

9、00N/m的弹簧的弹簧A A和和B B连接在一起连接在一起, ,拉长后将两端固定拉长后将两端固定, ,如图所示如图所示, ,弹性势能弹性势能E EpApA、E EpBpB的的关系是关系是( () )A.EA.EpApA=E=EpBpBB.EB.EpApAEEpBpBC.EC.EpApAEEpBpB D. D.无法比较无法比较E EpApA、E EpBpB的大小的大小春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解题探究】【解题探究】(1)A(1)A、B B弹簧的弹力大小相等吗弹簧的弹力大小相等吗? ?提示提示: :根据牛顿第三定律根据牛顿第三定律,A,A、B B弹簧的弹力大小相等。弹簧

10、的弹力大小相等。(2)(2)弹簧的弹性势能与弹簧的弹簧的弹性势能与弹簧的_和和_有关。有关。劲度系数劲度系数形变量形变量春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【规范解答】【规范解答】选选B B。根据牛顿第三定律。根据牛顿第三定律,A,A、B B弹簧的弹力大小相弹簧的弹力大小相等。由于等。由于F=kF=kl,E,Ep p= k= kl2 2, ,所以弹性势能所以弹性势能E Ep p= k= kl2 2= = 。又由于。又由于k kA AkEEpBpB,B,B正确。正确。12122F2k春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【通关【通关1+11+1】1.(20141.(

11、2014江阴高一检测江阴高一检测) )如图所示如图所示, ,小明玩蹦蹦杆小明玩蹦蹦杆, ,在小明将蹦在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中, ,小明的重力势能、弹簧的弹小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是性势能的变化是( () )A.A.重力势能减少重力势能减少, ,弹性势能增大弹性势能增大B.B.重力势能增大重力势能增大, ,弹性势能减少弹性势能减少C.C.重力势能减少重力势能减少, ,弹性势能减少弹性势能减少D.D.重力势能不变重力势能不变, ,弹性势能增大弹性势能增大春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选A A。弹簧向下压缩

12、的过程中。弹簧向下压缩的过程中, ,弹簧压缩量增大弹簧压缩量增大, ,弹性弹性势能增大势能增大; ;重力做正功重力做正功, ,重力势能减少重力势能减少, ,故故A A正确。正确。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式2.(2.(多选多选) )在探究弹簧的弹性势能的表达式时在探究弹簧的弹性势能的表达式时, ,下面猜想有一定下面猜想有一定道理的是道理的是( () )A.A.重力势能与物体被举起的高度重力势能与物体被举起的高度h h有关有关, ,所以弹性势能很可能与所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关弹簧的长度有关B.B.重力势能与物体被举起的高度重力势能与物体被举起的高度h h有关有关

13、, ,所以弹性势能很可能与所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸弹簧被拉伸( (或压缩或压缩) )的长度有关的长度有关C.C.重力势能与物体所受的重力重力势能与物体所受的重力mgmg大小有关大小有关, ,所以弹性势能很可所以弹性势能很可能与弹簧的劲度系数有关能与弹簧的劲度系数有关D.D.重力势能与物体的质量有关重力势能与物体的质量有关, ,所以弹性势能很可能与弹簧的所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关质量大小有关春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选B B、C C。物体的重力势能与弹簧的弹性势能相对应。物体的重力势能与弹簧的弹性势能相对应, ,所以物体被举高的高度与

14、弹簧伸长的长度相对应所以物体被举高的高度与弹簧伸长的长度相对应, ,物体的重力物体的重力与弹簧的弹力相对应与弹簧的弹力相对应, ,物体的质量与弹簧的劲度系数相对应物体的质量与弹簧的劲度系数相对应, ,所所以弹簧的弹性势能应该与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关以弹簧的弹性势能应该与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关, ,与弹簧的长度、质量等因素无关与弹簧的长度、质量等因素无关, ,故故B B、C C正确正确,A,A、D D错误。错误。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【变式训练】【变式训练】1.(1.(多选多选) )关于弹性势能关于弹性势能, ,下列说法正确的是下列说法正确的是(

15、 () )A.A.发生弹性形变的物体都具有弹性势能发生弹性形变的物体都具有弹性势能B.B.只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能C.C.弹性势能可以与其他形式的能相互转化弹性势能可以与其他形式的能相互转化D.D.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选A A、C C、D D。发生弹性形变的物体的各部分之间。发生弹性形变的物体的各部分之间, ,由于由于有弹力的相互作用有弹力的相互作用, ,都具有弹性势能都具有弹性势能,A,A正确正确,B,B错误错误; ;弹性势

16、能跟弹性势能跟重力势能一样重力势能一样, ,可以与其他形式的能相互转化可以与其他形式的能相互转化,C,C正确正确; ;所有能的所有能的单位都跟功的单位相同单位都跟功的单位相同, ,在国际单位制中的单位是焦耳在国际单位制中的单位是焦耳,D,D正确。正确。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式2.2.一竖直弹簧下端固定于水平地面上一竖直弹簧下端固定于水平地面上, ,小球从弹簧的正上方高小球从弹簧的正上方高为为h h的地方自由下落到弹簧上端的地方自由下落到弹簧上端, ,如图所示如图所示, ,经几次反弹以后小经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点球最终在弹簧上静止于某一点A A处处,

17、 ,则则( () )A.hA.h越大越大, ,弹簧在弹簧在A A点的压缩量越大点的压缩量越大B.B.弹簧在弹簧在A A点的压缩量与点的压缩量与h h无关无关C.hC.h越大越大, ,最终小球静止在最终小球静止在A A点时弹簧的弹性势能越大点时弹簧的弹性势能越大D.D.小球第一次到达小球第一次到达A A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A A点点时弹簧的弹性势能大时弹簧的弹性势能大春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选B B。最终小球静止在。最终小球静止在A A点时点时, ,小球受自身重力与弹簧小球受自身重力与弹簧的弹力相等的弹

18、力相等, ,故由弹力公式得故由弹力公式得mg=kx,mg=kx,即可得出弹簧在即可得出弹簧在A A点的压缩点的压缩量量x= ,x= ,与下落时的高度与下落时的高度h h无关无关,A,A错错,B,B对。对同一弹簧对。对同一弹簧, ,它的它的弹性势能大小仅与弹簧的形变量有关弹性势能大小仅与弹簧的形变量有关, ,小球静止在小球静止在A A点或经过点或经过A A点时点时, ,弹簧的弹性势能相同弹簧的弹性势能相同,C,C、D D错。错。mgk春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式3.(20133.(2013绵阳高一检测绵阳高一检测) )如图所示的几个运动过程中如图所示的几个运动过程中, ,

19、物体弹物体弹性势能增加的是性势能增加的是( () )春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式A.A.如图甲如图甲, ,跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中, ,杆的弹性势能杆的弹性势能B.B.如图乙如图乙, ,人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能C.C.如图丙如图丙, ,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中, ,橡皮筋的弹性橡皮筋的弹性势能势能D.D.如图丁如图丁, ,小球被弹簧向上弹起的过程中小球被弹簧向上弹起的过程中, ,弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能【解析】【解析】选选B B。形变量变大。形变量变大

20、, ,弹性势能变大弹性势能变大, ,形变量变小形变量变小, ,弹性势弹性势能变小。图甲中杆的形变先变大后变小能变小。图甲中杆的形变先变大后变小, ,图丙和图丁中橡皮筋图丙和图丁中橡皮筋和弹簧的形变量减小和弹簧的形变量减小, ,形变量变大的只有图乙形变量变大的只有图乙, ,故选项故选项B B正确。正确。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【素养升华】【素养升华】弹性势能理解时应注意的两个问题弹性势能理解时应注意的两个问题(1)(1)弹簧的弹性势能的大小由弹簧的劲度系数和形变量弹簧的弹性势能的大小由弹簧的劲度系数和形变量( (拉伸或拉伸或缩短的长度缩短的长度) )共同决定共同决定,

21、 ,劲度系数越大劲度系数越大, ,形变量越大形变量越大, ,弹簧的弹性弹簧的弹性势能越大。势能越大。(2)(2)弹性势能具有相对性弹性势能具有相对性, ,但其变化量具有绝对性但其变化量具有绝对性, ,因此因此, ,在判断在判断弹性势能的变化时不必考虑零势能的位置。弹性势能的变化时不必考虑零势能的位置。 春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式二、弹性势能与弹力做功的关系二、弹性势能与弹力做功的关系 深化理解深化理解1.1.弹力做正功、负功的理解弹力做正功、负功的理解: :如图所示如图所示,O,O为弹簧的原长处为弹簧的原长处: :春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式(

22、1)(1)弹力做负功弹力做负功: :当物体由当物体由O O向向A A运动运动( (压缩压缩) )或者由或者由O O向向AA运动运动( (伸长伸长) )时时, ,弹簧的形变量变大弹簧的形变量变大, ,弹力对外做功弹力对外做功, ,习惯叫作弹力做习惯叫作弹力做负功。此时弹簧的弹性势能增大负功。此时弹簧的弹性势能增大, ,其他形式的能转化为弹性势其他形式的能转化为弹性势能。能。(2)(2)弹力做正功弹力做正功: :当物体由当物体由A A向向O O运动运动, ,或者由或者由AA向向O O运动时运动时, ,弹簧弹簧的形变量减小的形变量减小, ,弹力对内做功弹力对内做功, ,习惯叫作弹力做正功。此时弹簧习

23、惯叫作弹力做正功。此时弹簧的弹性势能减小的弹性势能减小, ,弹性势能转化为其他形式的能。弹性势能转化为其他形式的能。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式2.2.弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系: :弹性势能的变化量总等于弹性势能的变化量总等于弹力做功的负值弹力做功的负值, ,表达式表达式:W:W弹弹=-E=-Ep p=E=Ep1p1-E-Ep2p2。3.3.使用范围使用范围: :在弹簧的弹性限度之内在弹簧的弹性限度之内, ,该式总是成立的该式总是成立的, ,与系统与系统所受其他力的情况无关所受其他力的情况无关, ,与系统的运动状态无关。与系统的运动状态无

24、关。4.4.与重力势能对比与重力势能对比: :弹性势能与弹力做功的关系弹性势能与弹力做功的关系, ,重力势能与重重力势能与重力做功的关系遵从同样的规律力做功的关系遵从同样的规律, ,这一规律对于其他形式的势能这一规律对于其他形式的势能也是适用的。也是适用的。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【微思考】【微思考】“蹦极蹦极”是一种富有刺激性的运动项目是一种富有刺激性的运动项目, ,某人身系弹性绳自高空点自由下落某人身系弹性绳自高空点自由下落, ,如图如图所示所示,a,a点是弹性绳的原长位置点是弹性绳的原长位置,c,c点是人点是人所到达的最低点所到达的最低点,b,b点是人静止时的

25、平衡位置点是人静止时的平衡位置, ,不计空气阻力。不计空气阻力。(1)(1)该人从下落至该人从下落至b b到再次上升经过到再次上升经过b b时时, ,弹性绳的弹力做功为多弹性绳的弹力做功为多少少? ?春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式提示提示: :弹性绳的弹力做功与重力做功特点一样弹性绳的弹力做功与重力做功特点一样, ,也是与运动路径也是与运动路径无关无关, ,只与初末位置有关只与初末位置有关, ,故从下落至故从下落至b b到再次上升经过到再次上升经过b b时时, ,弹弹性绳的弹力做功为零。性绳的弹力做功为零。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式(2)(2)人

26、运动至哪一位置时人运动至哪一位置时, ,弹性绳的弹性势能最大弹性绳的弹性势能最大? ?提示提示: :人运动至人运动至c c点时点时, ,弹性绳的弹力做功最多弹性绳的弹力做功最多, ,弹性势能最大。弹性势能最大。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【题组通关】【题组通关】【示范题】【示范题】在水平地面上放一个竖直轻弹簧在水平地面上放一个竖直轻弹簧, ,弹簧上端与一个弹簧上端与一个质量为质量为2.0kg2.0kg的木块相连的木块相连, ,若在木块上再作用一个竖直向下的力若在木块上再作用一个竖直向下的力F,F,使木块缓慢向下移动使木块缓慢向下移动0.10m,0.10m,力力F F做功

27、做功2.5J2.5J。此时木块再次处。此时木块再次处于平衡状态于平衡状态, ,力力F F的大小为的大小为50N,50N,如图所示如图所示, ,求求: :春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式(1)(1)在木块下移在木块下移0.10m0.10m的过程中弹性势能的增加量的过程中弹性势能的增加量; ;(2)(2)弹簧的劲度系数。弹簧的劲度系数。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解题探究】【解题探究】(1)(1)弹性势能的增加量等于弹力弹性势能的增加量等于弹力_。(2)(2)木块缓慢向下移动隐含着什么物理条件木块缓慢向下移动隐含着什么物理条件? ?提示提示: :缓慢移

28、动表明木块时刻处于平衡状态缓慢移动表明木块时刻处于平衡状态, ,弹簧的弹力始终等弹簧的弹力始终等于木块的重力与压力于木块的重力与压力F F之和。之和。做功的负值做功的负值春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【规范解答】【规范解答】(1)(1)木块下移木块下移0.10m0.10m过程中过程中,F,F与重力的合力等于弹与重力的合力等于弹簧弹力簧弹力, ,所以力所以力F F和重力做的功等于克服弹簧弹力做的功和重力做的功等于克服弹簧弹力做的功, ,故弹故弹簧弹性势能的增加量为簧弹性势能的增加量为: :EEp p=W=WF F+mgh=(2.5+2.0+mgh=(2.5+2.010100

29、.10)J=4.5 J0.10)J=4.5 J。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式(2)(2)由平衡条件得由平衡条件得, ,木块再次处于平衡时木块再次处于平衡时F=kh,F=kh,所以劲度系数所以劲度系数答案答案: :(1)4.5J(1)4.5J(2)500 N/m(2)500 N/m F50k N/m 500 N/mh0.10。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【通关【通关1+11+1】1.1.如图所示如图所示, ,将弹簧拉力器用力拉开的过程中将弹簧拉力器用力拉开的过程中, ,弹簧的弹力和弹弹簧的弹力和弹性势能的变化情况是性势能的变化情况是( () )A.

30、A.弹力变大弹力变大, ,弹性势能变小弹性势能变小B.B.弹力变小弹力变小, ,弹性势能变大弹性势能变大C.C.弹力和弹性势能都变小弹力和弹性势能都变小D.D.弹力和弹性势能都变大弹力和弹性势能都变大春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选D D。将弹簧拉力器用力拉开的过程中。将弹簧拉力器用力拉开的过程中, ,弹簧的伸长量弹簧的伸长量变大变大, ,弹簧的弹力变大弹簧的弹力变大, ,弹性势能变大。故弹性势能变大。故A A、B B、C C错误错误,D,D正确。正确。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式2.(2.(多选多选) )如图所示如图所示, ,一

31、轻弹簧一端固定于一轻弹簧一端固定于O O点点, ,另一端系一重物另一端系一重物, ,让它从弹簧保持原长的让它从弹簧保持原长的A A点无初速地释放点无初速地释放, ,不计空气阻力不计空气阻力, ,在重在重物由物由A A点摆向最低点点摆向最低点B B的过程中的过程中( () )A.A.重力势能减少重力势能减少, ,弹性势能减少弹性势能减少B.B.重力势能减少重力势能减少, ,弹性势能增加弹性势能增加C.C.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后, ,重力做正功重力做正功, ,弹力不弹力不做功做功D.D.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧

32、后, ,重力做功不变重力做功不变, ,弹力弹力不做功不做功春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选B B、C C。小球下摆时。小球下摆时, ,重力做正功重力做正功, ,弹簧要伸长弹簧要伸长, ,弹力弹力做负功做负功, ,因此重力势能减少因此重力势能减少, ,弹性势能增加弹性势能增加,A,A错错,B,B对。用细绳代对。用细绳代替弹簧向下摆动替弹簧向下摆动, ,弹力由于始终与运动方向垂直而不做功弹力由于始终与运动方向垂直而不做功, ,重力重力仍然做正功仍然做正功,C,C对对,D,D错。错。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【变式训练】【变式训练】1

33、.(1.(多选多选) )关于弹力做功与弹性势能的说法正确关于弹力做功与弹性势能的说法正确的是的是( () )A.A.弹力对物体所做的功等于物体所具有的弹性势能弹力对物体所做的功等于物体所具有的弹性势能B.B.物体克服弹力所做的功等于物体所具有的弹性势能物体克服弹力所做的功等于物体所具有的弹性势能C.C.弹力对物体所做的功等于物体弹性势能的减少弹力对物体所做的功等于物体弹性势能的减少D.D.物体克服弹力所做的功等于物体弹性势能的增加物体克服弹力所做的功等于物体弹性势能的增加春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选C C、D D。弹力做功的过程是物体弹性势能变化的过

34、程。弹力做功的过程是物体弹性势能变化的过程, ,弹力做多少功弹力做多少功, ,表明弹性势能变化了多少表明弹性势能变化了多少, ,与物体含有多少弹性与物体含有多少弹性势能无关势能无关,A,A、B B错。弹力对物体做正功错。弹力对物体做正功, ,物体的弹性势能减少物体的弹性势能减少, ,做负功则物体的弹性势能增加做负功则物体的弹性势能增加,C,C、D D对。对。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式2.2.如图所示如图所示, ,在光滑水平面上有一物体在光滑水平面上有一物体, ,它的左端连一弹簧它的左端连一弹簧, ,弹弹簧的另一端固定在墙上簧的另一端固定在墙上, ,在力在力F F作用下

35、物体处于静止状态作用下物体处于静止状态, ,当撤当撤去力去力F F后后, ,物体将向右运动物体将向右运动, ,在物体向右运动的过程中在物体向右运动的过程中, ,下列说法下列说法正确的是正确的是( () )A.A.弹簧的弹性势能逐渐减小弹簧的弹性势能逐渐减小B.B.弹簧的弹性势能逐渐增大弹簧的弹性势能逐渐增大C.C.弹簧的弹性势能先增大再减小弹簧的弹性势能先增大再减小D.D.弹簧的弹性势能先减小再增大弹簧的弹性势能先减小再增大春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选D D。开始时。开始时, ,弹簧处于压缩状态弹簧处于压缩状态, ,撤去撤去F F后物体在向右后物体在

36、向右运动的过程中运动的过程中, ,弹簧的弹力对物体先做正功后做负功弹簧的弹力对物体先做正功后做负功, ,故弹簧的故弹簧的弹性势能应先减小后增大。弹性势能应先减小后增大。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式3.3.如图所示如图所示, ,质量为质量为m m的物体静止在地面上的物体静止在地面上, ,物体上面连着一个物体上面连着一个轻弹簧轻弹簧, ,用手拉住弹簧上端上移用手拉住弹簧上端上移H,H,将物体缓缓提高将物体缓缓提高h,h,拉力拉力F F做功做功W WF F, ,不计弹簧的质量不计弹簧的质量, ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是( () )A.A.重力做功重力做功-mgh,

37、-mgh,重力势能减少重力势能减少mghmghB.B.弹力做功弹力做功-W-WF F, ,弹性势能增加弹性势能增加W WF FC.C.重力势能增加重力势能增加mgh,mgh,弹性势能增加弹性势能增加FHFHD.D.重力势能增加重力势能增加mgh,mgh,弹性势能增加弹性势能增加W WF F-mgh-mgh春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【解析】【解析】选选D D。可将整个过程分为两个阶段。可将整个过程分为两个阶段: :一是弹簧伸长到一是弹簧伸长到m m刚要离开地面阶段刚要离开地面阶段, ,拉力克服弹力做功拉力克服弹力做功W WF1F1=-W=-W弹弹, ,等于弹性势能等于弹

38、性势能的增加的增加; ;二是弹簧长度不变二是弹簧长度不变, ,物体上升物体上升h,h,拉力克服重力做功拉力克服重力做功W WF2F2=-=-W WG G=mgh,=mgh,等于重力势能的增加等于重力势能的增加, ,又由又由W WF F=W=WF1F1+W+WF2F2可知可知A A、B B、C C错错,D,D对。对。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【素养升华】【素养升华】理解弹力做功与弹性势能变化关系应注意的问题理解弹力做功与弹性势能变化关系应注意的问题(1)(1)弹力做功和重力做功一样也和路径无关弹力做功和重力做功一样也和路径无关, ,弹力对其他物体做弹力对其他物体做了多少

39、功了多少功, ,弹性势能就减少多少。克服弹力做多少功弹性势能就减少多少。克服弹力做多少功, ,弹性势能弹性势能就增加多少。就增加多少。(2)(2)弹性势能的变化只与弹力做功有关弹性势能的变化只与弹力做功有关, ,弹力做负功弹力做负功, ,弹性势能弹性势能增大增大, ,反之则减小。弹性势能的变化量总等于弹力做功的负值。反之则减小。弹性势能的变化量总等于弹力做功的负值。(3)(3)弹性势能的增加量与减少量由弹力做功多少来量度。弹性势能的增加量与减少量由弹力做功多少来量度。 春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【资源平台】【资源平台】备选角度备选角度: :弹性势能、重力势能综合问题弹

40、性势能、重力势能综合问题【示范题】【示范题】20122012年伦敦奥运会上黄珊汕获蹦床个人亚军。在比年伦敦奥运会上黄珊汕获蹦床个人亚军。在比赛中赛中, ,如果她受到蹦床对她的弹力的变化规律如图乙所示。试如果她受到蹦床对她的弹力的变化规律如图乙所示。试分析黄珊汕在分析黄珊汕在t t4 4t t5 5段时间内弹性势能、重力势能怎样变段时间内弹性势能、重力势能怎样变化化?t?t5 5t t6 6段时间内又如何变化段时间内又如何变化? ?春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【标准解答】【标准解答】t t4 4t t5 5段时间内在空中段时间内在空中, ,不受弹力作用不受弹力作用, ,弹

41、性势能弹性势能为零为零, ,重力势能先变大再变小。重力势能先变大再变小。t t5 5t t6 6段时间内与蹦床接触段时间内与蹦床接触, ,是是先下落又上升的过程。弹性势能先变大再变小先下落又上升的过程。弹性势能先变大再变小, ,重力势能先变重力势能先变小再变大。小再变大。答案答案: :t t4 4t t5 5段时间内弹性势能为零段时间内弹性势能为零, ,重力势能先变大再变重力势能先变大再变小小;t;t5 5t t6 6段时间内弹性势能先变大再变小、重力势能先变小再段时间内弹性势能先变大再变小、重力势能先变小再变大。变大。春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式弹簧弹力做功的求法弹簧

42、弹力做功的求法【案例剖析】【案例剖析】一根弹簧的弹力一根弹簧的弹力位移图像如图所示位移图像如图所示, ,那么弹簧那么弹簧由伸长量由伸长量8cm8cm到伸长量到伸长量4cm4cm的过程中的过程中, ,弹力做功和弹性势能的变弹力做功和弹性势能的变化量为化量为( () )A.3.6 J,-3.6 JA.3.6 J,-3.6 JB.-3.6 J,3.6 JB.-3.6 J,3.6 JC.1.8 J,-1.8 J C.1.8 J,-1.8 J D.-1.8 J,1.8 JD.-1.8 J,1.8 J春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【精讲精析】【精讲精析】选选C C。弹簧在拉伸状态下变

43、短时。弹簧在拉伸状态下变短时, ,弹力做正功弹力做正功, ,且且做的功等于做的功等于F-xF-x图像与图像与x x坐标轴围成的面积坐标轴围成的面积, ,故故W= W= (30+60)(30+60)0.04J=1.8J,0.04J=1.8J,据据W=-EW=-Ep p知知, ,弹簧弹性势能的变化量弹簧弹性势能的变化量EEp p= =-1.8J,C-1.8J,C项正确。项正确。12春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式【名师指津】【名师指津】计算弹簧弹力做功的两种方法计算弹簧弹力做功的两种方法1.1.平均值法平均值法: :当弹簧被拉长当弹簧被拉长l时时, ,弹簧的弹力大小为弹簧的弹力大小为F=kF=kl, ,即弹簧即弹簧的弹力大小与它的伸长量的弹力大小与它的伸长量l成线性关系成线性关系, ,该过程中弹簧的弹力大该过程中弹簧的弹力大小的平均值小的平均值 故由故由W= W= l知弹力做功知弹力做功kF2，lF21WFk2 。ll春季高中物理人教必修二配套7.5探究弹性势能的表达式2.2.图像法图像法: :当弹簧被拉长当弹簧被拉长l时时, ,若题中已给出若题中已给出, ,或者可以作出弹簧的或者可以作出弹簧的弹力弹力F F与它的伸长量与它的伸长量l之间的关系图像之间的关系图像( (即即F-F-l图像图像),),则则F-F-l图像与图像与横坐标轴所围的