【优品】高中物理人教版必修2 第7章第5节探究弹性势能的表达式 课件5

1、第七章 机械能守恒定律人教版 必修2第5节 探究弹性势能的表达式知道探究弹性势能表达式的思路.理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的相关因素.体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法.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.学习目标一、1弹力 势能 2弹力二、1劲度系数 形变量 2弹力 变化 3恒力 恒力 做功之和知识储备一、弹性势能二、探究弹性势能的表达式三、弹性势能与弹力做功学习探究1如图所示，水平面上把物块向左压缩弹簧一定距离后处于静止，然后把物块释放，会看到什么现象？说明什么？答案弹簧会恢复原长，在弹簧恢复原长的过程中，弹力推着物块前进，即弹力对物块做功，物块具有了速度

2、弹簧能对物块做功.2我们在研究重力势能的时候，是从分析重力做功入手的，由此你得到什么启发？答案可以通过探究弹力做功来研究弹性势能说明：弹簧具有弹性势能一、弹性势能问题设计1发生 的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用， 也具有势能，这种势能叫做弹性势能通过计算克服弹力所做的功，即拉力所做的功来定量计算弹性势能的大小返回弹性形变2发生形变的物体 具有弹性势能，只有发生 的 物体才具有弹性势能3探究弹性势能表达式的方法弹性形变不一定要点提炼1弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关？想一想：换成这几种有何区别1、弹簧的形变量2、弹簧的劲度系数二、探究弹簧弹性势能的表达式问题设计2如图所示，弹簧处于原长时

3、，其右端位于A点现将弹簧由A点缓慢拉到B点，使其伸长l(仍处于弹性限度内)，思考并讨论以下问题：(1)弹簧的弹性势能如何变化？弹性势能与弹簧弹力做的功有什么关系？F拉A B 答案(1) 变大发生形变，弹性势能增大弹簧弹力做负功弹簧弹力做负功：弹性势能增加弹簧弹力做正功：弹性势能减少F弹2如图所示，弹簧处于原长时，其右端位于A点现将弹簧由A点缓慢拉到B点，使其伸长l(仍处于弹性限度内)，思考并讨论以下问题：F拉A B 答案(2) 变力微元法F拉F弹kxF弹(2)拉力是恒力吗？怎样计算拉力做的功？若将从A到B的过程分成很多小段l1、l2、l3，在各个小段上拉力可近似认为是不变的 各小段上拉力做的功

4、分别是F1l1、F2l2、F3l3拉力在整个过程中做的功WF1l1F2l2F3l32如图所示，弹簧处于原长时，其右端位于A点现将弹簧由A点缓慢拉到B点，使其伸长l(仍处于弹性限度内)，思考并讨论以下问题：(3)作出Fl图象并类比vt图象中面积的含义，思考Fl图象中“面积”有何物理意义？当lx时，其表达式是怎样的？过原点的倾斜直线阴影部分面积代表拉力做的功即弹性势能；F W拉 F拉 l W拉 EP当lx时，Ep kx2 xk为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长量1猜想：2探究思想：(1)弹性势能与弹簧的形变量有关，同一弹簧形变量越大，弹簧的弹性 势能也越大(2)弹性势能与弹簧的劲度系数有关，在形变量

5、相同时，劲度系数k越大， 弹性势能越 弹力研究 做功与弹性势能变化的关系W总F1l1F2l2Fnln.表示F 的值3“化变为恒”求拉力做功：4“Fl”图象面积的意义：做功大返回要点提炼1.对弹性势能的理解(1)系统性：(2)相对性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能具有系统性弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势能为零势能 注意对于同一个弹簧，伸长和压缩相同的长度时，弹簧的弹性势能是相同的三、弹性势能与弹力做功2.弹力做功与弹性势能变化的关系：W弹_(2)弹力做负功，弹性势能 ，弹力做功的数值等于弹性 势能的 (1

6、)弹力做正功，弹性势能 ，弹力做功的数值等于弹性 势能的 Ep减少量减少增加增加量返回一、变力做功的计算例1弹簧原长l015 cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长到长度为l120 cm时，作用在弹簧上的力为400 N，问：(1)弹簧的劲度系数k为多少？(2)在该过程中弹力做了多少功？面积表示功返回典例精析例2 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 或压缩的长度有关二、对弹性势能的理解AB弹性形变弹性势能扭曲的易拉罐没有弹性势能弹性势

7、能还与k有关返回例3 如图所示，在光滑水平面上有一物体,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()A弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能 逐渐减小B弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能 逐渐增加C弹簧先对物体做正功，后对物体做负 功，弹簧的弹性势能先减少再增加D弹簧先对物体做负功，后对物体做正 功，弹簧的弹性势能先增加再减少C三、弹力做功与弹性势能变化的关系压缩状态原长拉伸状态弹力做正功，弹性势能减小弹力做负功，弹性势能增加返回1决定弹性势能大小的相关因素的猜想：劲度系数和形变量3弹力做功与弹性 势能

8、变化的关系：2探究方法：（1）克服弹力所做的功等于弹性势能的增加量.（2）类比匀变速直线运动中求位移的方法计算 变力的功弹力做正（负）功，弹性势能减少（增加），WEP1EP2返回课堂小结1(对弹性势能的理解)关于弹性势能，下列说法正确的是( )A发生弹性形变的物体都具有弹性势能B只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性 势能，其他物体发生弹性形变时不会 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ACD具备对外做功的能力具有弹性势能能量的单位均为J自我检测2(弹力做功与弹性势能变化的关系)如图所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间

9、的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是()A物体对弹簧做的功与弹簧的压缩 量成正比B物体向墙壁运动相同的位移，弹 力做的功不相等C弹簧的弹力做正功，弹性势能 减小D弹簧的弹力做负功，弹性势能增 加若F为恒力，WlBDF弹逐渐变大负功EP增加3 (弹力做功与弹性势能变化的关系)如图所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是()A重力势能减少，弹性势能增大B重力势能增大，弹性势能减少C重力势能减少，弹性势能减少D重力势能不变，弹性势能增大A压缩量增大弹性势能增大重力做正功重力势能减少4(变力做功的计算)如图所示，在水平地面上竖直放置一轻质弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg的木块相连若在木块上再作用一个竖直向下的变力F，使木块缓慢向下移动0.1 m，力F做功2.5 J时，木块再次处于平衡状态，此时力F的大小为50 N(取g10 m/s2)求：(1)弹簧的劲度系数(2)在木块下移0.1 m的过程中弹性势能的增加量建模：施加F前：施加F后：解析（1）未施加力F时，F1mgkl120 N施加力F后，F2Fmgkl270 N且l2l10.1 m联立以上各式得k500 N/m4(变力做功的计算)如图所示，在水平地面上竖直放置一轻质弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 k