（浙江專用）2018-2019學年高中物理 第七章 機械能守恒定律 第5節(jié) 探究彈性勢能的表達式課件 新人教版必修2.ppt

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1、第5節(jié) 探究彈性勢能的表達式,[學考報告],[基 礎 梳 理],彈性形變,1.彈性勢能,(1)發(fā)生__________的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用，也具有勢能，這種勢能叫做彈性勢能。 (2)發(fā)生形變的物體_______具有彈性勢能，只有發(fā)生________的物體才具有彈性勢能。 (3)探究彈性勢能表達式的方法 通過計算克服彈力所做的功，即拉力所做的功來定量計算彈性勢能的大小。,不一定,彈性形變,2.探究彈性勢能的表達式,(1)猜想： ①彈性勢能與彈簧的形變量有關，同一彈簧形變量越大，彈簧的彈性勢能也越大。 ②彈性勢能與彈簧的勁度系數有關，在形變量相同時，勁度系數k越大，彈性勢能越_

2、____。 (2)探究過程： ①如圖1所示，彈簧的勁度系數為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，手克服彈簧彈力所做的功，其大小應該等于外力F對彈簧所做的功，即彈簧增加的彈性勢能。,大,②求拉力做的功 將彈簧的形變過程分成很多小段，每一小段中近似認為拉力是不變的。所以，每一小段拉力做的功分別為W1＝F1Δl1，W2＝F2Δl2，W3＝F3Δl3，…。拉力在整個過程中所做的功W＝W1＋W2＋W3＋…＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…。 ③計算求和式 類比勻變速直線運動中利用vt圖象求位移，我們可以畫出Fl圖象，如圖2所示。 每段拉力做的功就可用圖中

3、細窄的矩形面積表示，對這些矩形面積求和，就得到了由F和l圍成的三角形的面積，這塊三角形的面積就表示拉力在整個過程中所做的功的大小。,圖2,④畫出彈力隨形變量Δl的變化圖線，圖線與坐標軸所圍的“面積”可表示彈力做功的大小。,[典 例 精 析],【例1】 如圖3所示的幾個運動過程中，物體的彈性勢能增大的是( ),圖3,A.如圖甲，撐桿跳高的運動員上升至離桿的過程，桿的彈性勢能 B.如圖乙，人拉長彈簧的過程，彈簧的彈性勢能 C.如圖丙，模型飛機用橡皮筋發(fā)射出去的過程，橡皮筋的彈性勢能 D.如圖丁，小球被壓縮彈簧向上彈起的過程，彈簧的彈性勢能,解析 選項A、C、D中物體的形變量均減小，所以彈性勢能均減

4、小，B中物體的形變量增大，所以彈性勢能增加，故B正確。 答案 B,[即 學 即 練],1.關于彈簧的彈性勢能，下列說法中正確的是( ),A.當彈簧變長時，它的彈性勢能一定增大 B.當彈簧變短時，它的彈性勢能一定變小 C.在拉伸長度相同時，k越大的彈簧，它的彈性勢能越大 D.彈簧在拉伸時的彈性勢能一定大于壓縮時的彈性勢能 解析 彈性勢能的大小，除了跟勁度系數k有關外，還跟它的形變量(拉伸和壓縮的長度)有關。如果彈簧處于壓縮狀態(tài)，當它變長時，它的彈性勢能應該先減小，在原長處它的彈性勢能最小，所以C選項正確。 答案 C,[基 礎 梳 理],1.對彈性勢能的理解,(1)系統(tǒng)性：彈性勢能是發(fā)生彈性形變的

5、物體上所有質點因相對位置改變而具有的能量，因此彈性勢能具有系統(tǒng)性。 (2)相對性：彈性勢能的大小與選定的零勢能位置有關，對于彈簧，一般規(guī)定彈簧處于原長時的勢能為零勢能。 注意 對于同一個彈簧，伸長和壓縮相同的長度時，彈簧的彈性勢能是相同的。,2.彈力做功與彈性勢能變化的關系：W彈＝,(1)彈力做正功，彈性勢能 ，彈力做功的數值等于彈性勢能的 。 (2)彈力做負功，彈性勢能 ，彈力做功的數值等于彈性勢能的 。,-ΔEp,減少,減少量,增加,增加量,[典 例 精 析],【例2】 彈簧原長L0＝15 cm，受拉力作用后彈簧逐漸伸長，當彈簧伸長到L1＝20 cm時，作用在彈簧上的力

6、為400 N，問：,(1)彈簧的勁度系數k為多少？ (2)在該過程中彈力做了多少功？ (3)彈簧的彈性勢能變化了多少？,(2)根據F＝kl，作出Fl圖象如圖所示。 求出圖中的陰影部分面積，即為彈力做功的絕對值， 由于在彈簧伸長過程中彈力F的方向與位移l的方向相反，故彈力F在此過程中做負功，W＝－0.05400 J＝－10 J。 (3)彈力F做負功，則彈簧彈性勢能增加，且做功的多少等于彈性勢能的變化量，ΔEp＝10 J。,答案 (1)8 000 N/m (2)－10 J (3)10 J,[即 學 即 練],2.如圖4所示，處于自然長度的輕質彈簧一端與墻接觸，另一端與置于光滑地面上的物體接觸，現在

7、物體上施加一水平推力F，使物體緩慢壓縮彈簧，當推力F做功100 J時，彈簧的彈力做功________J，以彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零，則彈簧的彈性勢能為________J。,圖4,答案 －100 100,[基 礎 梳 理],[典 例 精 析],【例3】 如圖5所示，質量不計的彈簧一端固定在地面上，彈簧豎直放置，將一小球從距彈簧自由端高度分別為h1、h2的地方先后由靜止釋放，h1>h2，小球接觸到彈簧后向下運動壓縮彈簧，從開始釋放小球到獲得最大速度的過程中，小球重力勢能的減少量ΔE1、ΔE2的關系及彈簧彈性勢能的增加量ΔEp1、ΔEp2的關系中，正確的一組是( ),圖5,A.ΔE1＝ΔE2，ΔEp1＝ΔEp2 B.ΔE1>ΔE2，ΔEp1＝ΔEp2 C.ΔE1＝ΔE2，ΔEp1>ΔEp2 D.ΔE1>ΔE2，ΔEp1>ΔEp2 解析 速度最大的條件是彈力等于重力即kx＝mg，即達到最大速度時，彈簧形變量x相同，兩種情況下，對應于同一位置，則ΔEp1＝ΔEp2，由于h1>h2，所以ΔE1>ΔE2，B正確。 答案 B,