8.2 重力势能 第2课时 课件 2023-2024学年高一物理人教版(2019)必修第二册(共18张PPT)

(共18张PPT)
宣讲人：某某某 时间：20XX.XX
第2节 重力势能 第2课时
第八章 机械能守恒定律
学习目标
1.知道探究弹性势能表达式的方法。
2.理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的相关因素。
3.体会探究过程的猜想、分析和转化的方法。
4.领悟求弹力做功时，通过细分过程化变力为恒力的思想方法。
目录
01
弹性势能
02
探究影响弹性势能大小的因素
03
求弹力做功
04
弹簧的弹性势能与弹力做功的关系
05
弹性势能的表达式
在人的作用下几张图片中的物体都有什么共同点？
知识点一：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。
物体具有弹性势能的条件是发生弹性形变。
知识点二：探究影响弹性势能大小的因素
1.实验设计：
2.实验方法：控制变量法(1)改变l (2)改变弹簧劲度系数k
3.实验结论：(1)与弹簧形变量l有关 (2)与弹簧劲度系数k有关
形变量l一定,弹簧的劲度系数k越大，弹性势能越大；
弹簧劲度系数k一定，弹簧的形变量ΔL越大，弹性势能也越大。
知识点三：求弹力做功
疑惑：求拉力做功能否直接用W=Flcosα？
这是一个变力做功问题，好像不能直接用功的公式。
F
l
思考：弹簧在拉力F的作用下移动了l (在弹性限度内），求拉力做的功。
方法一：平均值法
因拉力F与形变量l成正比，故拉力的平均值为 ：
平均拉力对这段位移做的功：
F拉
l
F = k l
方法二：微元法
把弹簧从A到B的过程分成很多小段：Δl1、Δl2、Δl3…
在各个小段上，弹力可近似认为是不变的：F1、F2、F3 …
F拉
在各小段上，拉力做的功分别是：F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3 …
拉力在全过程中所做的功为： W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…
怎样计算这个求和式？
方法三：微元法+图像法
联想
o
t
v
vo
o
t
v
vo
o
t
v
vo
o
t
v
vo
计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法
怎样计算这个求和式？
W＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…
F拉
l
F
0
l
l
Δl1
Δl2
Δl3
Δl5
Δl4
F2
F3
F4
F5
F1
F = k l
拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积
W拉＝ k l 2
1
2
知识点四：弹簧的弹性势能与弹力做功的关系
重力做功
重力势能的变化
重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。
弹力做正功，弹性势能减小；
弹力做负功，弹性势能增加。
弹性势能的变化
弹力做功
回顾：
类比可得：
WF弹＝EP1－EP2＝ -△ EP
弹力做的功
初态的弹性势能
末态的弹性势能
关系式：
关系：弹力做功是弹性势能变化的量度。
知识点五：弹性势能的表达式
可见弹簧的弹性势能表达式为：
l为弹簧的形变量
k为弹簧的劲度系数
WF弹＝-WF拉=EP1－EP2
l
Δl1
Δl2
Δl3
Δl5
Δl4
F拉
F弹
WF拉＝k l 2
EP1=0 ,
弹性势能 重力势能
定义 发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能 被举高的物体由于相对地球的位置发生变化具有的势能
物理情景 弹簧的伸长和压缩 人从一楼上到四楼
受力特征 弹簧的弹力随形变量的增加而增大，是变力 地球附近的重力加速度恒定，重力是恒力
表达式
相对性 弹性势能的大小与零势能位置的选取有关，通常选弹簧长度为原长时，弹性势能为零 重力势能的大小与零势能面的选取有关，但其变化量与参考平面的选取无关
势能的变化 弹簧弹力做负功，弹簧形变量增加，弹性势能增加 重力做负功，重力势能增加
1、如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A.重力对人做正功
B.人的重力势能减小了
C.“蹦极”绳对人做负功
D.“蹦极”绳的弹性势能增加了
AB
2、如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态。当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动过程 中下列说法正确的是 （ ）
A、弹簧的弹性势能逐渐减小
B、弹簧的弹性势能逐渐增大
C、弹簧的弹性势能先增大再减小
D、弹簧的弹性势能先减小再增大
B
F
D
3.如图所示，轻质弹簧下悬挂一个小球，手掌托小球使之缓慢上移，弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落。不计空气阻力，取弹簧处于原长时的弹性势能为零。撤去手掌后，下列说法正确的是（ ）
A.刚撤去手掌瞬间，弹簧弹力等于小球重力
B.小球速度最大时，弹簧的弹性势能为零
c.弹簧的弹性势能最大时，小球速度为零
D.小球运动到最高点时，弹簧的弹性势能最大
C