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

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1、5 探究彈性勢能的表達式,第七章 機械能守恒定律,內容索引,,自主預習 預習新知 夯實基礎,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關,自主預習,一、彈性勢能 1.定義：發(fā)生 形變的物體的各部分之間，由于有 的相互作用而具有的勢能. 2.彈簧的彈性勢能：彈簧的長度為 時，彈性勢能為0，彈簧______ 或被 后，就具有了彈性勢能.,彈性,彈力,拉長,原長,壓縮,二、探究彈性勢能的表達式 1.猜想 (1)彈性勢能與彈簧被拉伸的長度有關，同一個彈簧，拉伸的長度 ，彈簧的彈性勢能也越大. (2)彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)有關，在拉伸長度l相同時，勁度系數(shù)k___

2、 ，彈性勢能越大.,越大,越,大,2.探究思想：研究 做功與彈性勢能變化的關系.,彈力,減小,增大,3.“化變?yōu)楹恪鼻罄ψ龉Γ篧總＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋ . 4.“F－l”圖象面積的意義：表示 的值.,FnΔln,F做功,-ΔEP,答案,即學即用 判斷下列說法的正誤. (1)不同彈簧發(fā)生相同的形變時，彈力做功相同.( ) (2)同一彈簧長度不同時，彈性勢能一定不同.( ) (3)發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能.( ) (4)彈性勢能與彈簧的形變量和勁度系數(shù)有關.( ) (5)彈簧被壓縮時，彈性勢能為負；彈簧被拉伸時，彈性勢能為正.( ) (6)彈力做正功，彈性勢能就增

3、大；彈力做負功，彈性勢能就減小.( ),,,√,√,,,重點探究,,一、探究彈性勢能的表達式,1.如圖所示，在光滑水平面上用物塊向左壓 縮彈簧一定距離后，把物塊靜止釋放，我們 多做幾次實驗發(fā)現(xiàn)，同一根彈簧，壓縮的長度越大，物體被彈開的速度越大.不同彈簧，在壓縮量相同時，勁度系數(shù)越大，物體被彈開的速度越大.,導學探究,(1)由此我們猜測，彈簧的彈性勢能可能與哪些因素有關？,答案 與勁度系數(shù)和形變量有關,答案,答案,(2)我們在研究重力勢能的時候，是從分析重力做功入手的，由此你得到什么啟發(fā)？,答案 可以通過探究彈力做功來研究彈性勢能.,答案,2.如圖所示，彈簧處于原長時，其右端位于A點.現(xiàn)將彈簧由

4、A點緩慢拉到B點，使其伸長Δl(仍處于彈性限度內)：,(1)在從A拉到B的過程中彈簧的彈性勢能如何變化？彈性勢能與拉力做的功有什么關系？,答案 彈簧的彈性勢能變大.拉力做的功越多，彈簧儲存的彈性勢能越大且拉力做的功等于彈簧的彈性勢能.,答案,(2)拉力F是恒力嗎？怎樣計算拉力的功？,答案 拉力F不是恒力，故不能用W＝FΔl計算拉力的功.若將從A到B的過程分成很多小段Δl1、Δl2、Δl3…，在各個小段上拉力可近似認為是不變的.各小段上拉力做的功分別是F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3…，拉力在整個過程中做的功W＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋….,答案,(3)作出F－Δl圖象并類比v－t

5、圖象中面積的含義，思考F－Δl圖象中“面積”有何物理意義？當Δl＝x時，其表達式是怎樣的？,答案 根據(jù)胡克定律，F(xiàn)－Δl圖象是一條過原點的傾斜直線，如圖.陰影部分面積代表拉力做的功即彈性勢能，當Δl＝x時，Ep＝ kx2，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量.,1.對彈性勢能的理解,知識深化,(1)彈性勢能的產(chǎn)生原因,①物體發(fā)生了彈性形變 ②各部分間的彈力作用,,(2)彈性勢能的影響因素,,①彈簧的形變量l ②彈簧的勁度系數(shù)k,(3)系統(tǒng)性：彈性勢能是發(fā)生彈性形變的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.,(4)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，

6、一般規(guī)定彈簧處于原長時的勢能為零勢能. 2.彈性勢能表達式的推導 根據(jù)胡克定律F＝kx，作出彈力F與彈簧形變量x關系的F－x圖線，根據(jù)W＝Fx知，圖線與橫軸所圍的面積應等于F所做的功，即W＝ ＝ kx2，所以Ep＝ kx2.,例1 關于彈性勢能，下列說法中正確的是 A.只有彈簧發(fā)生彈性形變時才具有彈性勢能，其他物體發(fā)生彈性形變時是不會有彈性勢能的 B.彈簧伸長時有彈性勢能，壓縮時沒有彈性勢能 C.在彈性限度范圍內，同一個彈簧形變量越大，彈性勢能就越大 D.火車車廂底下的彈簧比自行車車座底下的彈簧硬，則將它們壓縮相同 的長度時，火車車廂底下的彈簧具有的彈性勢能小,答案,解析,√,解析 所有發(fā)

7、生彈性形變的物體都具有彈性勢能，A錯； 彈簧伸長和壓縮時都具有彈性勢能，B錯； 在彈性限度范圍內，同一個彈簧形變量越大，彈性勢能就越大，C對； 火車車廂底下的彈簧比自行車車座底下的彈簧勁度系數(shù)大，所以壓縮相同長度時火車車廂底下的彈簧具有的彈性勢能大，D錯.,,二、彈力做功與彈性勢能變化的關系,答案,導學探究,如圖所示，物體與彈簧相連，物體在O點時彈簧處于原長，把物體向右拉到A處靜止釋放，物體會由A向A′運動，則：,(1)物體由A向O運動的過程中，彈力做什么功？彈性勢能如何變化？,答案 正功 減少,(2)物體由O向A′運動的過程中，彈力做什么功？彈性勢能如何變化？,答案 負功 增加,1.彈力做功

8、與彈性勢能變化的關系 (1)關系：彈力做正功時，彈性勢能減少，彈力做負功時，彈性勢能增加，并且彈力做多少功，彈性勢能就減少多少. (2)表達式：W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2. 2.使用范圍：在彈簧的彈性限度內. 注意：彈力做功和重力做功一樣，也和路徑無關，彈性勢能的變化只與彈力做功有關.,知識深化,答案,例2 如圖1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(xiàn)在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，則此時彈簧的彈性勢能為_____J.,解析,－100,圖1,

9、100,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，所以推力F做的功等于克服彈簧彈力所做的功，即W彈＝－WF＝－100 J.由彈力做功與彈性勢能的變化關系知，彈性勢能增加了100 J.,答案,針對訓練 如圖2所示，輕彈簧下端系一重物，O點為其平衡位置(即重力和彈簧彈力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A點，彈力做功為W1，第二次把它拉到B點后再讓其回到A點，彈力做功為W2，則這兩次彈力做功的關系為,解析,圖2,A.W1

10、W1＝W2，D正確.,達標檢測,1.(對彈性勢能的理解)(2017余姚中學高一第二學期期中考試)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，它的彈性勢能一定減小 C.彈性限度內，長度相同且勁度系數(shù)也相同的彈簧的彈簧勢能相等 D.彈性限度內，彈簧被拉伸的長度相同時，勁度系數(shù)越大的彈簧，它的 彈性勢能越大,√,答案,解析,1,2,3,4,解析 當彈簧變長時，它的彈性勢能不一定增大，若彈簧處于壓縮狀態(tài)變長的過程中，彈簧的彈性勢能減小，故A錯誤. 若處于壓縮狀態(tài)時，彈簧變短時，彈簧的彈性勢能增大，故B錯誤. 彈性勢能與勁度系數(shù)k及形變量有關.拉伸

11、長度相同，且勁度系數(shù)也相同的彈簧彈性勢能相等，而不是長度相等，形變一定時，k越大的彈簧，它的彈性勢能越大，故C錯誤，D正確.,1,2,3,4,2.(重力勢能、彈性勢能的變化分析)(多選)如圖3所示是蹦床運動員在空中表演的情景.在運動員從最低點開始反彈至即將與蹦床分離的過程中，蹦床的彈性勢能和運動員的重力勢能變化情況分別是,答案,解析,1,2,3,4,圖3,A.彈性勢能減少，重力勢能增加 B.彈性勢能減少，重力勢能減少 C.彈性勢能增加，重力勢能增加 D.彈性勢能增加，重力勢能減少,√,解析 根據(jù)功能關系知，重力做負功，重力勢能增加，蹦床彈力對運動員做正功，彈性勢能減少，故A項正確.,3.(多選

12、)(重力勢能、彈性勢能的變化分析)(2018浙江省9＋1高中聯(lián)盟第二學期期中考試)如圖4所示，跳跳球多用橡膠等彈性材料制成.游戲者用腳夾住球，讓球和人一起上下跳動.某次人保持直立和球一起下落過程中，下列說法正確的是,答案,解析,1,2,3,4,圖4,A.當球剛碰到地面時，球與人一起立即做減速運動 B.當球與人速度最大時，球與人的加速度為零 C.從球剛碰地到最低點過程中，球的重力勢能一直增大 D.從球剛碰地到最低點過程中，球的彈性勢能一直增大,√,√,1,2,3,4,解析 從球剛碰地到重力與彈力相等的過程中，球與人做加速運動，之后做減速運動，直到最低點，A錯誤，B正確； 從球剛碰地到最低點的過程

13、中，球的重力勢能一直減??；同時由于球的形變量增大，球的彈性勢能一直增大，C錯誤，D正確.,A.3.6 J、－3.6 J B.－3.6 J、3.6 J C.1.8 J、－1.8 J D.－1.8 J、1.8 J,4.(彈力做功、彈性勢能的變化)如圖5甲所示，一滑塊沿光滑的水平面向左運動，與輕彈簧接觸后將彈簧壓縮到最短，然后反向彈回，彈簧始終處在彈性限度以內，圖乙為測得的彈簧的彈力與彈簧壓縮量之間的關系圖象，則彈簧的壓縮量由8 cm變?yōu)? cm時，彈簧所做的功以及彈性勢能的變化量分別為,答案,解析,√,1,2,3,4,圖5,解析 F－x圍成的面積表示彈力做的功.W＝ 0.0860 J－ 0.0430 J ＝1.8 J，根據(jù)W＝－ΔEp知，彈性勢能減少1.8 J，C正確.,1,2,3,4,