高中物理 7_5 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式課件 新人教版必修21

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1、7.5 探 究 彈 性 勢(shì) 能 的 表 達(dá) 式 課前回顧1發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有_的相互作用而具有的勢(shì)能叫做彈性勢(shì)能舉例：卷緊的發(fā)條，拉長(zhǎng)或壓縮的彈簧，拉開(kāi)的弓等都具有彈性勢(shì)能彈力 2彈簧彈性勢(shì)能的大小與_、彈簧的_或_有關(guān)二、彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系1彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能_，彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能_2彈力做的功等于彈性勢(shì)能的_，即WEpEp1Ep2.勁度系數(shù)伸長(zhǎng)量壓縮量減小增加減少量 一、彈力做功跟彈性勢(shì)能變化的關(guān)系如圖所示，O為彈簧的原長(zhǎng)處1.物體由O向A運(yùn)動(dòng)(壓縮)或者由O向A運(yùn)動(dòng)(伸長(zhǎng))時(shí)，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增大，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能核心要點(diǎn)突破 2物體由

2、A向O運(yùn)動(dòng)，或者由A向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力做正功，彈性勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能3彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系可表示為WEp.特別提醒：彈力做功與彈性勢(shì)能變化有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，彈力做多少正(負(fù))功，彈性勢(shì)能減少(增加)多少 即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1.如圖所示，一個(gè)物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧，墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮，在此過(guò)程中以下說(shuō)法正確的是()A物體對(duì)彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B物體向墻壁運(yùn)動(dòng)相同的位移，彈力做的功不相等C彈力做正功，彈簧的彈性勢(shì)能減小D彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加BD 2.彈簧原長(zhǎng)為l0，勁度系數(shù)為k。用力把它拉到伸長(zhǎng)量為l，拉力所做的

3、功為W1；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限度內(nèi)再伸長(zhǎng)l，拉力在繼續(xù)拉伸的過(guò)程中所做的功為W2。試求W1與W2的比值。提示 利用Fl圖象分析。解析 拉力F與彈簧的伸長(zhǎng)量l成正比，故在Fl圖象中是一條傾斜直線，如圖533所示，直線下的相關(guān)面積表示功的大小。其中，線段OA下的三角形面積表示第一個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W 1，線段AB下的梯形面積表示第二個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W2。顯然，兩塊面積之比為13，即W1W2=13。BF O l l 2lA 二 、 彈 性 勢(shì) 能 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(shì)能 彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式1.如圖所示，彈簧的勁度系數(shù)為k，左端固定，不加外力時(shí)，右端在

4、A處，今用力F緩慢向右拉彈簧，使彈簧伸長(zhǎng)到B處，若規(guī)定彈簧自由長(zhǎng)度的彈性勢(shì)能為零，則手克服彈簧彈力所做的功，等于彈簧的彈性勢(shì)能 2.根據(jù)胡克定律Fkl畫(huà)出F隨l變化的圖線如圖所示，根據(jù)WFl知，圖線與橫軸所圍的面積應(yīng)等于F所做的功，即特別提醒：(1)在Ep12kl2中，Ep為彈簧的彈性勢(shì)能，k為彈簧的勁度系數(shù)，l為形變量(即彈簧被壓縮或伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度)；(2)本公式不要求學(xué)生掌握 即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是( )A當(dāng)彈簧變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定增大B當(dāng)彈簧變短時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定變小C在拉伸長(zhǎng)度相同時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大D彈簧在拉伸時(shí)的彈性勢(shì)

5、能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能C 三、彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的區(qū)別 特別提醒：(1)彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能同屬機(jī)械能范疇(2)彈性勢(shì)能與零勢(shì)能位置的選取有關(guān)但選擇自然狀態(tài)為零勢(shì)能位置時(shí)表達(dá)式最為簡(jiǎn)潔，為Ep12kx2. 即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3關(guān)于彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()A重力勢(shì)能屬于物體和地球這個(gè)系統(tǒng)，彈性勢(shì)能屬于發(fā)生彈性形變的物體B重力勢(shì)能是相對(duì)的，彈性勢(shì)能是絕對(duì)的C重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是相對(duì)的D重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是狀態(tài)量ACD 課堂互動(dòng)講練 關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是()A任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢(shì)能B任何具有彈性勢(shì)能的物體，一定發(fā)生了彈性形變C物體只要發(fā)生

6、形變，就一定具有彈性勢(shì)能D彈簧的彈性勢(shì)能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)對(duì)彈性勢(shì)能的理解例1 AB 【精講精析】由彈性勢(shì)能的定義和相關(guān)因素進(jìn)行判斷發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于彈力作用而具有的勢(shì)能，叫做彈性勢(shì)能所以，任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能，任何具有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變物體發(fā)生了形變，若是非彈性形變，無(wú)彈力作用，則物體就不具有彈性勢(shì)能彈簧的彈性勢(shì)能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟彈簧勁度系數(shù)的大小有關(guān)正確選項(xiàng)為A、B. 【誤區(qū)警示】發(fā)生形變的物體不一定具有彈性勢(shì)能，只有發(fā)生彈性形變的物體才具有彈性勢(shì)能對(duì)此，必須有清醒的認(rèn)識(shí) 變式訓(xùn)練1(汕頭高一檢測(cè))關(guān)于彈性

7、勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()A發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能B只有彈簧在發(fā)生彈性形變時(shí)才具有彈性勢(shì)能C彈性勢(shì)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化D彈性勢(shì)能在國(guó)際單位制中的單位是焦耳ACD 在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧，彈簧上端與一個(gè)質(zhì)量為2.0 kg的木塊相連，若在木塊上再作用一個(gè)豎直向下的力F，使木塊 緩慢向下移動(dòng)0.10 m，力F做功2.5 J此時(shí)木塊再次處于平衡狀態(tài)，力F的大小為50 N，如圖所示求：(1)在木塊下移0.10 m的過(guò)程中彈性勢(shì)能的增加量(2)彈簧的勁度系數(shù)(g取10 N/kg)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系例2 【思路點(diǎn)撥】本題的關(guān)鍵是表示出彈力做功，由于彈力是變力，不能直接用功的

8、公式表示，但可由木塊平衡，用力F與G表示彈力，從而表示出彈力的功 【自主解答】(1)木塊下移0.10 m的過(guò)程中，力F和重力做的功全部用于增加彈簧的彈性勢(shì)能，故彈性勢(shì)能的增加量為EpWFmgh(2.52.0100.10)J4.5 J .(2)由平衡條件得，木塊再次處于平衡時(shí)Fkl所以勁度系數(shù)kFl500.10 N/m500N/m .【答案】(1)4.5 J(2)500 N/m 【方法總結(jié)】彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能等其他形式的能之間可以相互轉(zhuǎn)化，彈性勢(shì)能的變化量總等于彈力所做的功 變式訓(xùn)練2一根彈簧的彈力位移圖線如圖756所示，那么彈簧由伸長(zhǎng)量8 cm到伸長(zhǎng)量4 cm的過(guò)程中，彈力做功和彈性勢(shì)能的變化量為()A3.6 J，3.6 JB3.6 J,3.6 JC1.8 J，1.8 JD1.8 J,1.8 J C F例5 如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上?，F(xiàn)用外力緩慢拉動(dòng)物塊，若外力所做的功為W，則物塊移動(dòng)了多大的距離？ 提示 外力所做的功等于彈簧彈性勢(shì)能的增加。 221 klEW p 所以，彈簧的伸長(zhǎng)量亦即物塊移動(dòng)的距離。kWl 2解析 若以Ep表示彈簧最終的彈性勢(shì)能，則外力所做 的功 本節(jié)課內(nèi)容已經(jīng)結(jié)束，作業(yè)為練習(xí)冊(cè)本節(jié)課內(nèi)容，