《2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機械能守恒定律 5 探究彈性勢能的表達(dá)式課件 新人教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機械能守恒定律 5 探究彈性勢能的表達(dá)式課件 新人教版必修2.ppt（29頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、5探究彈性勢能的表達(dá)式,,1．知道探究彈性勢能表達(dá)式的思路．2．理解彈性勢能的概念，會分析決定彈性勢能大小的相關(guān)因素．3．體會探究過程中的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的方法，領(lǐng)悟求彈力做功時通過細(xì)分過程化變力為恒力的思想方法．,教學(xué)目標(biāo),,,【重點】(1)利用微元法和圖像法計算變力做功的問題．(2)運用邏輯推理得出彈力做功與彈性勢能的關(guān)系．【難點】(1)理解微元法把變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功．(2)理解利用力－位移的圖像計算變力做功的依據(jù)．,重點難點,,,本節(jié)課先通過圖片展示和演示實驗，給學(xué)生感性認(rèn)識，讓學(xué)生對彈性勢能的決定因素進行猜想，并回顧曾經(jīng)的探究活動，制定設(shè)計方案，進行初步的定性探究，為定量探究打下基
2、礎(chǔ)．引導(dǎo)學(xué)生通過類比重力做功與重力勢能的關(guān)系引出彈簧的彈性勢能與彈簧的彈力做功的關(guān)系，但彈力做功和重力做功的特點不相同，要鼓勵學(xué)生大膽思考，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，啟發(fā)學(xué)生思維，使學(xué)生參與到教與學(xué)的活動中去．活動中教師適時點撥，啟發(fā)學(xué)生尋找解決問題的方法，最終探究出彈性勢能的表達(dá)式，讓學(xué)生切身體驗到探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅．,教學(xué)建議,,,【導(dǎo)入一】[實驗演示]一個彈簧自然伸長，一個小車在光滑的水平面上從彈簧的左側(cè)向彈簧運動，當(dāng)它遇到彈簧后減速，讓學(xué)生注意觀察實驗現(xiàn)象．師：剛才大家觀察到什么樣的實驗現(xiàn)象呢？生：小車速度減小了．師：小車速度為什么減小了？,新課導(dǎo)入,,,生1：這是因為它遇到了彈簧，彈
3、簧對它的作用力的方向與物體運動方向相反，所以物體速度減小了．生2：從能量的角度來講，物體運動的速度減小，也就是物體的動能減小，物體動能的減少應(yīng)該對應(yīng)一種能量的增加．師：這種能量與什么因素有關(guān)？生：與彈簧彈力做功有關(guān)．師：通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道，物體重力做功對應(yīng)著重力勢能的變化，那么彈簧彈力做功也應(yīng)該對應(yīng)著一種能量的變化，我們把這種能量叫作什么能呢？,新課導(dǎo)入,,,生：我們可以把這種能量叫作彈簧的彈性勢能．師：(總結(jié))發(fā)生彈性形變的物體各部分之間，由于彈力的相互作用，也具有勢能，這種勢能叫作彈性勢能．我們今天這節(jié)課就來研究一下與彈簧彈性勢能有關(guān)的因素．【導(dǎo)入二】創(chuàng)設(shè)情境，彈性勢能在生活中的實
4、例．1．視頻展示：奧運會蹦床冠軍何雯娜的奪金比賽錄像．,新課導(dǎo)入,,,2．圖片展示：壓彎的蹦床、拉開的弓，撐桿跳運動員手中彎曲的桿．提出問題：錄像和圖片展示的運動員三個人進行不同項目的體育比賽，所使用的工具不同，但是他們的工具有一個共同的特點，是什么呢？,新課導(dǎo)入,,,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：這些物體有一個共同的特征，就是都發(fā)生了彈性形變，具有彈性勢能．回顧彈性勢能的概念：問題：什么是彈性勢能？(彈性勢能的定義)學(xué)生回答：發(fā)生彈性形變的物體各部分之間，由于彈力的相互作用而具有的勢能．彈簧的規(guī)律我們比較熟悉，下面我們就以彈簧為例來研究彈性勢能的表達(dá)式.,新課導(dǎo)入,,發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于存在著_
5、_______的相互作用而具有的勢能，稱為彈性勢能．,彈性勢能,,知識必備,知識點一,彈力,,彈性勢能與哪些因素有關(guān),,知識必備,知識點二,1．我們可以將彈性勢能與重力勢能做一個類比：重力勢能與物體被舉起的________有關(guān)，則彈性勢能可能與彈簧被拉伸(或壓縮)的________有關(guān)；重力勢能與物體被舉起的高度成________，彈性勢能與彈簧被拉伸(或壓縮)的長度___________，理由是：物體被舉高時，其重力為定值，而彈簧被拉伸(或壓縮)時，其彈力是個________．2．我們可以很容易地發(fā)現(xiàn)：彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，理由：在彈簧被拉伸(或壓縮)相同長度的情況下，勁度系數(shù)越大，
6、所需的拉力(或壓力)也________．,高度,長度,正比,不成正比,變力,越大,彈力做功的計算,,知識必備,知識點三,彈簧的彈力是變力，所以計算彈力的功不能直接利用功的公式，但我們可以把整個過程分成很多的小段，使每小段中的彈力可以看成是________，再將每小段的功累加起來就可以得到全程的功了．,恒力,,學(xué)習(xí)互動,對彈性勢能概念的理解,考點一,[想一想]拉開弦的彎弓在恢復(fù)原狀時，可以將利箭發(fā)射出去，這說明什么？[要點總結(jié)]1．彈性勢能如圖7－5－1所示，彈簧的勁度系數(shù)為k，左端固定，不加外力時，右端在A處，今用力F緩慢向右拉彈簧，使彈簧伸長到B處，若規(guī)定彈簧在自由長度時的彈性勢能為0，則手
7、克服彈簧彈力所做的功等于彈簧的______________．,,圖7－5－1,彈性勢能,,學(xué)習(xí)互動,考點一,,圖7－5－2,勁度系數(shù),,學(xué)習(xí)互動,例1(多選)關(guān)于彈簧的彈性勢能，下列說法正確的是()A．彈簧的彈性勢能跟其被拉伸(或壓縮)的長度有關(guān)B．彈簧的彈性勢能跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)C．同一彈簧，在彈性限度內(nèi)，形變量越大，彈性勢能越大D．彈性勢能的大小跟使彈簧發(fā)生形變的物體有關(guān),,,[答案]ABC,[解析]理解彈性勢能時要明確研究對象是發(fā)生彈性形變的物體，而不是使之發(fā)生形變的物體．彈性勢能的大小跟彈簧形變量有關(guān)，同一彈簧形變量越大，彈性勢能也越大．彈簧的彈性勢能還與勁度系數(shù)有關(guān)，當(dāng)形變量一定時
8、，勁度系數(shù)越大的彈簧彈性勢能也越大，故正確答案為A、B、C.,[想一想]重力做功可以直接應(yīng)用公式W＝Flcosα來求，彈力做功為什么不能用此公式求？[要點總結(jié)]如圖7－5－3所示，彈簧右端在O點時處于原長，與一物體相連．,,學(xué)習(xí)互動,彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系,考點二,,,,圖7－5－3,1．物體由O向A運動(彈簧壓縮)或者由O向A′運動(彈簧伸長)時，彈力做負(fù)功，彈性勢能________，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢能．2．物體由A向O運動或者由A′向O運動時，彈力做正功，彈性勢能________，彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．3．彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系可表示為______________
9、．特別提醒：彈力做功與彈性勢能變化有唯一的對應(yīng)關(guān)系，彈力做多少正(負(fù))功，彈性勢能就減少(增加)多少．,,學(xué)習(xí)互動,,,,增大,減小,W彈＝－ΔEp,,學(xué)習(xí)互動,例2如圖7－5－4所示，在水平地面上放一個豎直輕彈簧，彈簧上端與一個質(zhì)量為2kg的木塊相連．若在木塊上再作用一個豎直向下的力F，使木塊緩慢向下移動0.1m，此時木塊再次處于平衡狀態(tài)，力F的大小為50N，力F做功為2.5J．g取10m/s2，求：(1)在此過程中彈簧彈性勢能的增加量；(2)彈簧的勁度系數(shù)．,,,,圖7－5－4,,[答案](1)4.5J(2)500N/m,,學(xué)習(xí)互動,,[點評]彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系要多和重力做功與重
10、力勢能變化的關(guān)系進行對比．,[想一想]“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”對彈力做功和彈性勢能的變化也適用嗎？[要點總結(jié)]彈性勢能的計算可以通過以下途徑進行：1．通過彈力做功與彈性勢能的變化關(guān)系W彈＝________求解．(注：ΔEp為末態(tài)彈性勢能減去初態(tài)彈性勢能)2．通過彈性勢能的決定式計算，例如彈簧的彈性勢能為Ep＝________．,,學(xué)習(xí)互動,探究彈性勢能,考點三,,,,－ΔEp,,學(xué)習(xí)互動,,例3彈弓是一種兵器，也是一種兒童玩具，它是由兩根橡皮條和一個木叉制成的，拉伸橡皮條的過程中人對橡皮條做功，使其具有一定的彈性勢能，放手后橡皮條的彈力做功，將儲存的彈性勢能轉(zhuǎn)化為石子的動能，使石子以較大的速度飛
11、出，具有一定的殺傷力，試設(shè)計一個實驗，求出橡皮條在拉伸到一定長度的過程中，彈力所做的功及橡皮條具有的彈性勢能．(只要求設(shè)計可行的做法和數(shù)據(jù)處理方式，不要求得出結(jié)論．),,,,,[答案](1)準(zhǔn)備橡皮條、彈簧測力計、坐標(biāo)紙、鉛筆、直尺等．(2)將橡皮條的一端固定，另一端拴一繩扣．(3)用直尺從橡皮條的固定端開始測量橡皮條的原長x0，記錄在表格中．,,學(xué)習(xí)互動,,,,,,(4)將彈簧測力計掛在繩扣上，測出在不同拉力F1、F2、F3……情況下橡皮條的長度x10、x20、x30……(5)計算出在不同拉力下橡皮條的伸長量x1、x2、x3……(6)以橡皮條的伸長量為橫坐標(biāo)，以對應(yīng)的拉力為縱坐標(biāo)在坐標(biāo)紙上建
12、立坐標(biāo)系，描點，并用平滑的曲線作出F－x圖．(7)測量曲線與x軸包圍的面積S，這個面積在數(shù)值上等于外力克服橡皮條的彈力所做的功，也就是彈力所做負(fù)功的數(shù)值．(8)橡皮條具有的彈性勢能等于外力克服橡皮條的彈力所做的功．,備用習(xí)題,,1．如圖所示的幾個運動過程中，物體的彈性勢能增加的是()A．如圖甲所示，撐桿跳高的運動員上升過程中，桿的彈性勢能B．如圖乙所示，人拉長彈簧過程中，彈簧的彈性勢能C．如圖丙所示，模型飛機用橡皮筋發(fā)射出去的過程中，橡皮筋的彈性勢能D．如圖丁所示，小球被彈簧向上彈起的過程中，彈簧的彈性勢能,備用習(xí)題,,,[答案]B,[解析]選項A、C、D中物體的形變量均減小，所以彈性勢能減小
13、，選項B中物體的形變量增大，所以彈性勢能增加．B正確．,備用習(xí)題,,,2．如圖所示，處于自然長度的輕質(zhì)彈簧一端與墻接觸，另一端與置于光滑地面上的物體接觸，現(xiàn)在物體上施加一個水平推力F，使物體緩慢壓縮彈簧，當(dāng)推力F做功100J時，彈簧的彈力做功________J，設(shè)彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零，則此時彈簧的彈性勢能為_______________J.,[答案]－100100,[解析]在物體緩慢壓縮彈簧的過程中，推力F始終與彈簧彈力等大反向，所以力F做的功等于克服彈簧彈力所做的功，即W彈＝－WF＝－100J．由彈力做功與彈性勢能的變化關(guān)系知，彈性勢能增加了100J.,,自我檢測,,,,1．(對
14、彈性勢能的理解)(多選)關(guān)于彈性勢能和重力勢能，下列說法正確的是()A．重力勢能屬于物體和地球這個系統(tǒng)，彈性勢能屬于發(fā)生彈性形變的物體B．重力勢能是相對的，彈性勢能是絕對的C．重力勢能和彈性勢能都是相對的D．重力勢能和彈性勢能都是狀態(tài)量,[答案]ACD,[解析]重力勢能具有系統(tǒng)性，彈性勢能只屬于發(fā)生彈性形變的物體，故A項正確，重力勢能和彈性勢能都是相對的，且都是狀態(tài)量，故B項錯誤，C、D項正確．,,自我檢測,2．(彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系)(多選)如圖7－5－5所示，一個物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧，彈簧被物體壓縮．在此過程中，以下說法正確的是()A．物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B．物體向墻壁運動相同的位移，彈力做的功不相等C．彈簧的彈力做正功，彈性勢能減少D．彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢能增加,,,,,圖7－5－5,,自我檢測,,[答案]BD,,[解析]由功的計算公式W＝Flcosα知，恒力做功時，做功的多少與物體沿力的方向的位移成正比，而彈簧的彈力是一個變力，所以選項A錯誤．彈簧開始被壓縮時彈力小，彈力做的功也少，彈簧的壓縮量變大時，物體移動相同的距離彈簧做的功變多，故選項B正確．物體壓縮彈簧的過程，彈簧的彈力方向與彈力作用點的位移方向相反，所以彈力做負(fù)功，彈簧的彈性勢能增大，故選項C錯誤，D正確．,,自我檢測,,,,,,[答案]B,
2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機械能守恒定律 5 探究彈性勢能的表達(dá)式課件 新人教版必修2.ppt
