湖南省中方縣高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.5 探究彈性勢能的表達(dá)式教案 新人教版必修2.doc

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5　探究彈性勢能的表達(dá)式 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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,會分析決定彈簧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. 4.領(lǐng)悟求彈力做功時(shí)通過細(xì)分過程化變力為恒力的思想方法. 自主探究 1.簡述胡克定律的內(nèi)容,并寫出公式. 2.簡述重力做功和重力勢能的關(guān)系,并寫出關(guān)系式. 3.勻變速直線運(yùn)動位移公式是什么?必修一學(xué)習(xí)時(shí),如何推導(dǎo)? 合作探究 一、問題引入 (一)演示實(shí)驗(yàn):鉤碼掛在彈簧下面向下拉長后松手,彈簧把鉤碼拉到高處. (二) 根據(jù)以上演示及圖片思考以下問題: 1.看到的彈簧、弓、彈弓、蹦床都有什么共同特征? 2.為什么能說它們具有能量呢?這是什么能量呢? 彈性勢能: 提出問題1:彈性勢能的大小可能與哪些因素有關(guān)?(提示:可以類比重力勢能的影響因素) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:準(zhǔn)備兩個(gè)勁度系數(shù)不同的彈簧和一個(gè)小車,請同學(xué)們討論并設(shè)計(jì)方案來驗(yàn)證猜想. 思考:重力勢能的表達(dá)式探究過程是怎樣的?這對你探究彈性勢能表達(dá)式有什么啟發(fā)嗎? 二、探究彈簧的彈性勢能表達(dá)式 提出問題2:彈性勢能與彈力做功的關(guān)系是怎樣的? 提出問題3:彈性勢能與拉力做功的關(guān)系是怎樣的? 提出問題4:怎樣計(jì)算拉力所做的功? ①討論回顧:結(jié)合vt圖象,分析勻變速直線運(yùn)動求位移的表達(dá)式如何得出? 對你求變力做功有啟示嗎? ②嘗試采用勻變速直線運(yùn)動求位移的方法,求出拉力做的功. 推導(dǎo)過程: 結(jié)論:彈性勢能的表達(dá)式是什么? 【典例】一根彈簧的Fx圖象如圖所示,那么彈簧由伸長量8cm到伸長量4 cm的過程中,彈力做功和彈性勢能的變化量為(　　) A.3.6J,-3.6J B.-3.6J,3.6J C.1.8J,-1.8J D.-1.8J,1.8J 課堂檢測 1.彈簧的彈性勢能與下列哪些因素有關(guān)(　　) A.彈簧的勁度系數(shù)　　　　　　　　B.彈簧的質(zhì)量 C.彈簧的形變量 D.彈簧的原長 2.關(guān)于彈性勢能,下列說法正確的是(　　) A.發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能 B.只有彈簧在發(fā)生彈性形變時(shí)才具有彈性勢能 C.彈性勢能不可以與其他形式的能量之間相互轉(zhuǎn)化 D.當(dāng)彈簧變短時(shí),彈簧的彈性勢能變小 3. 如圖所示,在光滑水平面上,一物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕彈簧,自接觸彈簧到彈簧被壓縮至最短過程中,以下說法正確的是(　　) A.物體的加速度逐漸減小 B.物體的速度逐漸減小 C.彈力對物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢能減小 D.彈力對物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢能增大 4. 一輕彈簧豎直固定在水平面上.一小球從彈簧的正上方h高處落下,如圖所示.經(jīng)幾次反彈后小球靜止在彈簧上(取地面為零勢能參考面),則(　　) A.小球第一次速度為零時(shí),重力勢能最小 B.小球第一次速度為零時(shí),彈簧的彈性勢能最小 C.小球第一次速度最大時(shí),彈簧的彈性勢能最大 D.小球靜止在彈簧上時(shí),彈簧的壓縮量與h有關(guān) 5.關(guān)于彈力做功與彈性勢能的關(guān)系,我們在猜想時(shí),可以參考重力做功與重力勢能的關(guān)系.則下面猜想有道理的是(　　) A.彈力做功將引起彈性勢能的變化,當(dāng)彈力做正功時(shí),彈性勢能增加 B.彈力做功將引起彈性勢能的變化,當(dāng)彈力做正功時(shí),彈性勢能減少 C.彈力做功將引起彈性勢能的變化,當(dāng)彈力做負(fù)功時(shí),彈性勢能不變 D.彈力做功與彈性勢能的變化無任何聯(lián)系 6.關(guān)于彈簧的彈性勢能,以下說法正確的是(　　) A.當(dāng)彈簧伸長的長度相同時(shí),彈簧的勁度系數(shù)越大,彈性勢能越小 B.彈簧伸長時(shí)有彈性勢能,彈簧壓縮時(shí)沒有彈性勢能 C.彈簧伸長時(shí)彈性勢能為正值,彈簧壓縮時(shí)彈性勢能為負(fù)值 D.對于同一彈簧,只要彈簧伸長與彈簧壓縮時(shí)的形變量相同,其彈性勢能就相同 提升能力 7.在光滑的水平面上有A、B兩物體,中間連一輕質(zhì)彈簧,今用水平恒力F向右拉B,當(dāng)A、B一起向右加速運(yùn)動時(shí),彈簧的彈性勢能為Ep1.如果用該水平恒力F向左拉A,當(dāng)A、B一起向左加速運(yùn)動時(shí),彈簧的彈性勢能為Ep2.已知mA=2mB,則(　　) A.Ep1>Ep2　　　　　　　　　　　　　　　B.Ep1MB)兩物體之間連接一輕彈簧,豎直放在水平地面上,現(xiàn)用力F緩慢向上拉A,直到B剛要離開地面.設(shè)剛開始時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep1,B剛要離開地面時(shí)的彈性勢能為Ep2.比較Ep1和Ep2的大小關(guān)系. 參考答案 自主探究 1.彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比,即F=kx 2.重力做正功,重力勢能減小;重力做負(fù)功,重力勢能增大.WG=-ΔEp 3.x=v0t+at2;根據(jù)圖象,利用微分法(復(fù)習(xí)必修一第二章第三節(jié)) 合作探究 一、1.都發(fā)生了形變　具有能量　對其他物體做了功 2.由于物體發(fā)生了形變　彈性勢能 提出問題1:彈性勢能與彈簧本身(勁度系數(shù))及形變量有關(guān). Ep=mgh,可以通過探究彈力做功與彈性勢能的關(guān)系來確定重力勢能的表達(dá)式. 二、提出問題2:彈力對物體做正功,彈性勢能減小;彈力對物體做負(fù)功,彈性勢能增大. 提出問題3:拉力做正功,彈性勢能增大;拉力做負(fù)功,彈性勢能減小. 提出問題4:啟示:FL圖象的面積表示彈力做的功. W=kx2 【典例】D 課堂檢測 1.AC　2.A　3.BD　4.A　5.B　6.D　7.A 8.Ep1>Ep2 解析:原來系統(tǒng)靜止時(shí),設(shè)彈簧的壓縮量為x1, 對于A物體,由力的平衡條件和胡克定律 MAg=kx1① 當(dāng)B剛開始離開地面時(shí),設(shè)彈簧的伸長量為x2, 對于B物體,由力的平衡條件和胡克定律 MBg=kx2② 由題意得:MA>MB③ 比較①②③得:x1>x2 對于同一彈簧,其彈性勢能只與形變量有關(guān), 所以Ep1>Ep2.