新课标必修第七章第五节:探究弹性势能的表达式[原创][下学期]

§5.5 探究弹性势能的表达式
三维目标
【知识与技能】
理解弹性势能的概念及意义,学习计算变力做功的思想方法.
【过程与方法】
1. 猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关,培养学生科学预测的能力.
2. 体会计算拉力做功的方法,体会极限思想在物理学上共同应用.
【情感、态度与价值观】
通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法，培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，体会弹性势能在生活中的意义，提高物理在生活中的应用意识.
【教学重点】
1. 探究弹性势能公式的过程和所用方法.
2. 理论探究的方法.
【教学难点】
1. 推导拉伸弹簧时,用极限思想求解拉力所做功的表达式.
2. 图象方法解决问题.
【教学过程】
【问题1】物体可以具有动能、重力势能，一个物体在什么情况下具有弹性势能？
1、 什么叫弹性势能？
发生_________的物体的各部分之间,由于有_________的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能.
【问题2】重力势能与重力做功有关,弹性势能与什么力做功有关呢
二.探究弹性势能的大小
【问题3】弹性势能的大小可能与哪些因素有关
猜想: 弹性势能的大小可能与________、_________有关.
【问题4】重力势能与弹性势能有类似的特点.重力做功与重力势能变化之间的关系是什么 你认为弹力做功与弹性势能变化之间应该有什么关系 (可参考下图)
【小结】1.弹力对物体做正功, 弹性势能_______,做了多少正功, 弹性势能就________
2. .弹力对物体做负功, 弹性势能_______,做了多少负功, 弹性势能就________
【问题5】物体的重力势能与高度成正比, 弹性势能与弹簧的形变量成正比吗 为什么
【问题6】重力的功是恒力的功,弹簧对物体的拉力是变力,变力的表达式是什么 你准备用什么方法来计算拉力所做的功
1弹簧拉力的表达式:__________________.
2你能画出弹簧拉力与形变量的图象吗 试试看
F
L
3你能化变力的功为恒力的功吗
【问题6】回顾与类比
【问题6】你现在知道怎样求拉力所做的功吗 计算的结果是多少
【探究结论】Ep=_______________
【问题7】弹性势能也有相对性吗 在上面的探究过程中,我们规定弹簧处于自然状态下,也就是既不伸长也不缩短时的势能为零势能,能不能规定弹簧某一任意长度时的势能为零势能
例1 关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是( )
A. 当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大.
B. 当弹簧变短时,它的弹性势能一定减小.
C. 在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大.
D. 弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能.
例2在水平地面上放一个竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为2.0kg的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力F,使木块缓慢向下移动0.10m,力F做功2.5J.此时木块再次处于平衡状态,力F的大小为50N,求:
(1) 在木块下移0.10m的过程中弹性势能的增加量
(2) 弹簧的劲度系数.
课堂练习
1关于弹性势能,下列说法正确的是( )
A发生形变的物体都具有弹性势能. B弹性势能是一个标量.
C弹性势能的单位是焦耳. D弹性势能是状态量
2在光滑水平面上有一物体,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,在物体向右运动的过程中下列说法正确的是( )
A 弹簧的弹性势能逐渐减少
B弹簧的弹性势能逐渐增加
C弹簧的弹性势能先增加再减少 D弹簧的弹性势能先减少再增加
3．在一次“蹦极”运动中，人由高空跌下，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 人的重力势能减少了
C 橡皮绳对人做负功 D橡皮绳的弹性势能增加了
4．轻弹簧k一端与墙相连，质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m/s的速度运动并压缩弹簧，求弹簧在被压缩的过程中的最大弹性势能及木块速度减为3m/s时的弹性势能
4．在光滑水平面上有A、B两球，中间连着一弹簧，A球固定，今用手拿住B球将弹簧压缩一定距离，然后释放B球，在B球向右运动到最大距离的过程中，问：
（1）B球的加速度怎样变化？
（2）B球的速度怎样变化？
（3）弹簧的弹性势能怎样变化？
A B
5．一根轻弹簧竖直悬挂着，现在其下端挂上一个质量为1kg的重物，使弹簧保持自然长度并从静止释放重物，当重物下降高度为L=0.1m时,重物的速度达到最大值v=1m/s,试求:
(1)此时弹簧的弹性势能
(2) 当重物下降高度为L=0.15m时,它的加速度是多大