人教版高中物理必修二第七章第五节 探究弹性势能的表达式ppt课件

1、7.5 7.5 探求弹性势能的表达式探求弹性势能的表达式 一、弹性势能的概念二、探求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、弹性势能一、弹性势能 发生弹性形变的物体各部分之间由于弹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力的相互作用而具有的势能1 1、弹簧的长度、弹簧的长度2 2、劲度系数、劲度系数1弹性势能的表达式能够与哪些物理量有关？类比、猜测弹性势能的表达式能够与哪些物理量有关？类比、猜测2、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系？类比、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系？类比二、探求弹性势能的表达式二、探求弹性势能的表达式W外外使弹性势能添加使弹性

2、势能添加3、怎样计算拉力所做的功？、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，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它在各段做功的和可代表拉力在在整个过程做的功。在在整个过程做的功。W1=F1L1W2=F2L2W3=F3L3W=W1+W2+W3+= F1L1+ F2L2+ F3L3+回想：怎样计算这个求和式？回想：怎样计算这个求和式？联想联想otvvootvvootvvootvvov-t图象中的位移可用图线与坐标轴所围的面积表示图象中的位移可用图线与坐标轴所围的面积表示L1W1=F1L1

3、W2=F2L2W3=F3L3W=W1+W2+W3+= F1L1+ F2L2+ F3L3+回想：怎样计算这个求和式？回想：怎样计算这个求和式？olFolFolFolFlk l求变力做功的方法：求变力做功的方法： WFSl面积在图象中 ：=221KLL14、弹簧的弹性势能的表达式、弹簧的弹性势能的表达式 EP =221KL阐明：阐明：(1)普通规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零普通规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零(2)L为弹簧的伸长量或紧缩量为弹簧的伸长量或紧缩量三弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系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、弹簧弹力做正功，弹性势能减少

4、 弹簧弹力做负功，弹性势能添加弹簧弹力做负功，弹性势能添加2、表达式、表达式:22212121KLKLPEW弹功是能量转化的量度功是能量转化的量度能量的方式发生转化必需能量的方式发生转化必需经过做功完成。经过做功完成。做功多少焦，能量转化多少焦。做功多少焦，能量转化多少焦。例例1 1 关于弹性势能，以下说法中正确的选项是关于弹性势能，以下说法中正确的选项是A. A. 任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B. B. 任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变C. C. 物体只需发生形变，就一定具有弹性势能物体只需发生形

5、变，就一定具有弹性势能D. D. 弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或紧缩的长度弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或紧缩的长度有关有关提示提示:由弹性势能的定义和相关要素进展由弹性势能的定义和相关要素进展 判别。判别。(AB)例例2 弹簧原长为弹簧原长为l0，劲度系数为，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量。用力把它拉到伸长量为为l，拉力所做的功为，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限制内再伸长制内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2。试求试求W1与与W2的比值。的比值。提示提示 利用利用Fl图象分析。图象分析。解析解析 拉力拉

6、力F与弹簧的伸长量与弹簧的伸长量l成正比，故在成正比，故在Fl图象中是一条倾斜图象中是一条倾斜直线，如下图，直线下的相关面积表示功的大小。其中，线段直线，如下图，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下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功W1，线段，线段AB下下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功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。显然，两块面积之比为之比为13，即，即W1W2=13。BF l l 2lA2121klW法二：22222321)2(21klkllkW所以，所以，W1W1与与W2W2的比值的比值 W1W2

7、= 221kl223kl=13 1、我们的探求过程是怎样的？、我们的探求过程是怎样的？1提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？2猜测猜测:弹性势能能够与哪些要素有关？弹性势能能够与哪些要素有关？3弹性势能与做功有什么关系？弹性势能与做功有什么关系？4怎样计算拉力的功？怎样计算拉力的功？5得出探求结果得出探求结果2、探求方法、探求方法猜测与假设猜测与假设.类比类比.迁移迁移.微元微元.图象图象.数学推理数学推理等等,这些都是科学探求的普通研讨方法这些都是科学探求的普通研讨方法例例2 2 在本节课的探求活动中，我们多次采用在本节课的探求活动中，我们多次

8、采用了类比的研讨方法，试举例阐明。了类比的研讨方法，试举例阐明。 提示提示 仔细阅读课本，再给出解答。仔细阅读课本，再给出解答。 解析解析 在本节课的探求活动中，采用类比研讨方法的地方在本节课的探求活动中，采用类比研讨方法的地方主要有：主要有： 研讨弹性势能的出发点，将重力势能与弹性势能类比。研讨弹性势能的出发点，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，讨论弹性势能那么从讨论重力势能从分析重力做功入手，讨论弹性势能那么从分析弹力做功入手。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

9、力势能与物体被举起的高弹性势能、重力与弹力类比。重力势能与物体被举起的高度有关，所以弹性势能很能够与弹簧被拉伸的长度有关。度有关，所以弹性势能很能够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能够也不一样。达式很能够也不一样。 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，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以为相等，物体在整个过程中的位每一小段的速度可近似以为相等，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以为是不形变过程分成很多小段，每一小段的拉力可近似以为是不变的，拉力在整个过程中的功等于各小段功之和。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，将由计算各小段功的求和式，将由v tv t图象求位移与由图象求位移与由FlFl图象求功类比。图象求功类比。v tv t图象下的相关面积表示位移，图