7.5探究弹性势能的表达式
文档属性
| 名称 | 7.5探究弹性势能的表达式 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 345.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-06-16 08:14:43 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
教学目标
1．理解弹性势能的概念和物理意义。
2．学习计算变力做功的思想方法。
3．理解弹力的功与弹性势能变化的关系。
7.5 探究弹性势能的表达式
一、弹性势能
发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。
任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
1、猜测：弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关？
1、与弹簧伸长的长度有关
2、与弹簧的劲度系数有关
二、探究弹性势能表达式
2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？（类比、进一步建构功能关系思想）
W弹→E弹
探讨：
1、弹力做的功能不能直接用公式W=F△l计算？为什么？
2、如果不能的话，可以怎么处理？
3、我们以前有没有学过类似的方法？
3、怎样计算拉力所做的功？
F为变力，如何求其做的功？
微元法
把弹簧从A到B的过程分成很多小段，
△l1 ， △l2 ， △l3 ， ·······
怎样计算这个求和式呢
在各个小段上，拉力可近似认为是不变的
F1，F2 ， F3 ， ········
弹力在整个过程中所做的功可以用它在各
小段做功之和来代表：
W＝F1△l1+ F2△l2+ F3△l3+········
微分思想
类比计算匀变速直线运动位移的方法
x = v1△t1＋ v2△t2 ＋v3△t3＋········
画出F－l图象，用图线与坐标轴所围的面积表示W
=
4、弹簧的弹性势能的表达式
说明：
(1)弹性势能和重力势能相类似，弹性势能也具有相对性，一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零 , EP具有相对性
(2)L为弹簧的伸长量或压缩量，也可用x表示
(3)弹性势能的变化，由弹力做功唯一决定，与其他力做功无关。
EP =
三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
1、弹簧弹力做正功，弹性势能减少
弹簧弹力做负功，弹性势能增加
2、表达式
例1.关于弹性势能，下列说法中正确的是（ ）
A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能
B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变
C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
例2.一竖直弹簧下端固定于水平地面上,小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示,经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,则（ ）
A.h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大
B.弹簧在A点的压缩量与h无关
C.h愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大
D.小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大
例3.如图所示,水平弹簧劲度系数k=500N/m,用一外力推物块,使弹簧压缩10cm而静止.突然撤去外力F,物体被弹开,那么弹簧对物体做多少功 ( 弹簧与物块没连接)
小结
１．什么是弹性势能？弹簧的弹性势能与哪些因素有关？
２．类比匀变速直线运动中求位移的方法计算变力做功。类比是一种常用的科学思维方法
3.尝试了猜测——探究的科学研究方法。实践是检验真理的唯一标准。
例题分析：
1.关于弹性势能，以下说法正确的是（ ）
A.发生形变的物体都具有弹性势能
B. 弹簧只有在发生弹性形变时才具有弹性势能
C.弹性势能可以与其他形式的能相互转化
D.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳
2.关于弹力做功与弹性势能的关系，我们在进行猜想时，可以参考重力做功与重力势能的关系的讨论，则下面的猜想有道理的是（ ）
①弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将增加
②弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少
③弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将增加
④弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将减少
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
4.弹簧门是依靠弹簧形变后储存的弹性势能自动将打开的门关闭，当将弹簧门打开的过程中，弹簧的弹力对外做_______功，弹性势能_______；当弹簧门关闭的过程中，弹簧的弹力对外做______功，弹性势能 。
练习2、弹簧原长为l0，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2。试求W1与W2的比值。
提示 利用F—l图象分析。
B
F
O
l
l
2l
A
例5 如图5—34所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面上。现用外力缓慢拉动物块，若外力所做的功为W，则物块移动了多大的距离？
F
提示 外力所做的功等于弹簧弹性势能的增加。
解析 若以Ep表示弹簧最终的弹性势能，则外力所做 的功
所以，弹簧的伸长量亦即物块移动的距离。
7.下图为火车站装载货物的原理示意图，设AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面，水平段BC使用水平传送带装置，BC长L=8m，与货物包的摩擦系数为μ=0.6，皮带轮的半径为R=0.2m，上部距车厢底水平面的高度h=0.45m．设货物由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失．通过调整皮带轮（不打滑）的转动角速度ω可使货物经C点抛出后落在车厢上的不同位置，g=10m/s2，求：
⑴货物包到达斜面底端B点时速度的大小；
⑵当皮带轮静止时，货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离；
*⑶试写出货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离S随皮带轮角速度ω变化关系，并画出S—ω图象．（设皮带轮顺时方针方向转动时，角速度ω取正值，水平距离向右取正值）
教学目标
1．理解弹性势能的概念和物理意义。
2．学习计算变力做功的思想方法。
3．理解弹力的功与弹性势能变化的关系。
7.5 探究弹性势能的表达式
一、弹性势能
发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。
任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
1、猜测：弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关？
1、与弹簧伸长的长度有关
2、与弹簧的劲度系数有关
二、探究弹性势能表达式
2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？（类比、进一步建构功能关系思想）
W弹→E弹
探讨：
1、弹力做的功能不能直接用公式W=F△l计算？为什么？
2、如果不能的话，可以怎么处理？
3、我们以前有没有学过类似的方法？
3、怎样计算拉力所做的功？
F为变力，如何求其做的功？
微元法
把弹簧从A到B的过程分成很多小段，
△l1 ， △l2 ， △l3 ， ·······
怎样计算这个求和式呢
在各个小段上，拉力可近似认为是不变的
F1，F2 ， F3 ， ········
弹力在整个过程中所做的功可以用它在各
小段做功之和来代表：
W＝F1△l1+ F2△l2+ F3△l3+········
微分思想
类比计算匀变速直线运动位移的方法
x = v1△t1＋ v2△t2 ＋v3△t3＋········
画出F－l图象，用图线与坐标轴所围的面积表示W
=
4、弹簧的弹性势能的表达式
说明：
(1)弹性势能和重力势能相类似，弹性势能也具有相对性，一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零 , EP具有相对性
(2)L为弹簧的伸长量或压缩量，也可用x表示
(3)弹性势能的变化，由弹力做功唯一决定，与其他力做功无关。
EP =
三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
1、弹簧弹力做正功，弹性势能减少
弹簧弹力做负功，弹性势能增加
2、表达式
例1.关于弹性势能，下列说法中正确的是（ ）
A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能
B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变
C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
例2.一竖直弹簧下端固定于水平地面上,小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示,经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,则（ ）
A.h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大
B.弹簧在A点的压缩量与h无关
C.h愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大
D.小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大
例3.如图所示,水平弹簧劲度系数k=500N/m,用一外力推物块,使弹簧压缩10cm而静止.突然撤去外力F,物体被弹开,那么弹簧对物体做多少功 ( 弹簧与物块没连接)
小结
１．什么是弹性势能？弹簧的弹性势能与哪些因素有关？
２．类比匀变速直线运动中求位移的方法计算变力做功。类比是一种常用的科学思维方法
3.尝试了猜测——探究的科学研究方法。实践是检验真理的唯一标准。
例题分析：
1.关于弹性势能，以下说法正确的是（ ）
A.发生形变的物体都具有弹性势能
B. 弹簧只有在发生弹性形变时才具有弹性势能
C.弹性势能可以与其他形式的能相互转化
D.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳
2.关于弹力做功与弹性势能的关系，我们在进行猜想时，可以参考重力做功与重力势能的关系的讨论，则下面的猜想有道理的是（ ）
①弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将增加
②弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少
③弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将增加
④弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将减少
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
4.弹簧门是依靠弹簧形变后储存的弹性势能自动将打开的门关闭，当将弹簧门打开的过程中，弹簧的弹力对外做_______功，弹性势能_______；当弹簧门关闭的过程中，弹簧的弹力对外做______功，弹性势能 。
练习2、弹簧原长为l0，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2。试求W1与W2的比值。
提示 利用F—l图象分析。
B
F
O
l
l
2l
A
例5 如图5—34所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面上。现用外力缓慢拉动物块，若外力所做的功为W，则物块移动了多大的距离？
F
提示 外力所做的功等于弹簧弹性势能的增加。
解析 若以Ep表示弹簧最终的弹性势能，则外力所做 的功
所以，弹簧的伸长量亦即物块移动的距离。
7.下图为火车站装载货物的原理示意图，设AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面，水平段BC使用水平传送带装置，BC长L=8m，与货物包的摩擦系数为μ=0.6，皮带轮的半径为R=0.2m，上部距车厢底水平面的高度h=0.45m．设货物由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失．通过调整皮带轮（不打滑）的转动角速度ω可使货物经C点抛出后落在车厢上的不同位置，g=10m/s2，求：
⑴货物包到达斜面底端B点时速度的大小；
⑵当皮带轮静止时，货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离；
*⑶试写出货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离S随皮带轮角速度ω变化关系，并画出S—ω图象．（设皮带轮顺时方针方向转动时，角速度ω取正值，水平距离向右取正值）