第5节-探究弹性势能的表达式.ppt

1、5.探索弹性势能的表达式。如图所示，重物A的质量为m，放置在水平地面上。重物A的上表面连接有一个长度为l0、刚度系数为k的垂直轻质弹簧。现在，弹簧的上端p被缓慢垂直提升一段时间h，因此当重物A离开地面时，重物的重力势能是多少？学习目标，了解探索弹性势能表达式的思想，理解弹性势能的概念，将分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素。在探究过程中体验猜想、分析和转化的方法，理解利用弹力做功时通过细分过程将力转化为恒力的思维方法，观察两幅图中的物体有什么共同之处。弹性势能，在弹性变形物体的各部分之间，由于弹性相互作用也有势能，这就是所谓的弹性势能。猜：猜猜弹簧的弹性势能可能与什么物理量有关。与弹簧的伸长l和

2、刚度系数k有关。2.猜一猜，弹簧的弹性势能与刚度系数成正比吗？举重时，杠铃的重量与其位置无关，但弹簧的弹性与其伸长有关。3.如何确定弹簧的弹性表达式？重力势能，重力作功，重力势能减少，重力势能增加，类比思维。4.弹簧弹性势能和拉力之间的关系可以直接用来求拉力。w拉力=EP，5。如何计算拉力做功？在每一段中，弹性力可以近似认为是不变的。从甲到乙的弹簧过程分为许多段，l1，l2，l3，F1，F2，F3，WF1l1F2l2F3l3，积分思想，微分思想，6。如何计算这个求和公式？WF1l1F2l2F3l3，如何求匀速直线运动的位移？如何计算这个求和公式？每个张力所做的功可以用图中狭窄的矩形区域来表示。

3、通过对这些矩形面积求和，得到了由F和L包围的三角形面积，这个三角形面积代表了张力在整个过程中所做的功。弹性势能的表达式EPkl2/2，k是弹簧的刚度系数，l是弹簧的伸长量或缩短量，它解释了：(1)一般规定弹簧处于其原始长度时，弹簧的弹性势能为零；(2) L是弹簧的伸长量或压缩量；(3)诱发电位是相对的；7.如何计算弹簧弹性功和弹性势能变化之间的关系？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，例1关于弹性势能，下面的说法是正确的：(1)任何有弹性变形的物体都有弹性势能(2)。任何有弹性势能的物体都必须有弹性变形(3)。只要物体变形，它就必须有弹性势能(4)。弹簧的

4、弹性势能只与被拉伸或压缩的弹簧长度有关。弹性变形物体各部分之间由于弹力而产生的势能称为弹性势能。因此，任何有弹性形变的物体都有弹性势能，任何有弹性势能的物体都必然经历过弹性形变。一具尸体变形了。如果它是非弹性的，没有弹力，物体就没有弹性势能。弹簧的弹性势能不仅与被拉伸或压缩的弹簧长度有关，还与弹簧的刚度系数有关。正确的选项是a和b。指出变形物体不一定有弹性势能，但只有变形物体有弹性势能。对此，我们必须有一个清晰的认识。在本课的探究活动中，我们多次采用了类比的研究方法。给出答案前，提示仔细阅读课本。在本课程的探究活动中，类比研究方法的使用场所主要包括：研究弹性势能的起点，重力势能与弹性势能的比较

5、。重力势能的讨论从重力功的分析开始，而弹性势能的讨论计算拉力做功，计算匀速直线运动的位移。在计算匀速直线运动的位移时，将位移分成许多段，每段的速度可以近似视为相等，物体在整个过程中的位移等于每段位移之和。通过计算张力做功，弹簧的变形过程可以分为许多小段，每个小段的张力可以近似视为常数，整个过程中的张力功等于每个小段的功之和。计算每一小块工件的求和公式，并将vt图像的位移与Fl图像的位移进行比较。vt图像下的相关区域代表位移，而Fl图像下的相关区域代表功。启蒙类比法是比较同类型的事物或问题，找出规律性的东西。类比法是物理学中一种重要的研究方法。在示例3中，原始弹簧长度为l0，刚度系数为k。用力拉

6、它，直到伸长率为l，拉力做功为w1；继续拉动弹簧，使弹簧在弹性极限内再次拉伸l，在连续拉伸过程中拉力所做的功为W2。试着找出W1和W2的比值。建议使用Fl图像分析。分析张力f与弹簧的伸长l成比例，因此它在Fl图像中是一条倾斜的直线，如图533所示，直线下面的相关区域表示功的大小。其中，线段OA下的三角形面积表示在第一过程中由拉力产生的功W1，线段AB下的梯形面积表示在第二过程中由拉力产生的功W2。显然，两个块的面积比为13，即W1W2=13。上述解决方案采用探究教材中弹性势能表达式的研究方法，即利用Fl图像进行直观分析。如果你记得弹性势能的表达式，你也可以从弹性势能的表达式中计算出来。因为弹簧

7、的弹性势能因拉力而增加，W1与W2之比，w1w2=，=13。例4如图534所示，刚度系数为k的轻质弹簧的一端是固定的，另一端用螺栓固定在滑块上，滑块放置在光滑的水平面上。外力慢慢拉动动物块。如果外力所做的功是W，那么这个块移动了多远？f，表明外力做功等于弹簧弹性势能的增加。如果弹簧的最终弹性势能用Ep表示，那么外力所做的功将被分析，因此弹簧的伸长也是质量的移动距离。启蒙教科书的注释指出：“在学习这一课的时候，我们应该把重点放在探究的过程和方法上，而不要求掌握探究的结论，更不用说用弹性势能的表达式来解决问题了。”弹性势能表达式的应用只是作为“发展水平”的要求而提出的，仅供有富余能力的学生参考。关于弹性势能，下列说法是正确的：a .任何有弹性变形的物体都有弹性势能；b .任何有弹性势能的物体都必须有弹性变形；c .只要物体变形，就必须有弹性势能；d .弹簧的弹性势能只与弹簧的变形有关。练习，练习，2。如图所示，在蹦极运动中，人们从高空跳下。下列陈述是正确的：a .重力对人有正作用；b .人类重力势能减少；c .蹦极绳对人有负作用；d .蹦极绳的弹性势能增加。如图所示，在一个光滑的水平面上有一个物体，它的左端连接着一个弹簧，弹簧的另一端固定在墙上。