课件19张PPT。探究弹性势能的表达式弓箭在原始时代中被用来捕获猎物,战争时期被用于战场,将弹性势能转化为箭矢动能现代体育竞技中存在很多利用弹性势能的例子……什么是弹性势能?弹性势能与哪些因素有关?如何度量弹性势能?……一、弹性势能的含义 发生弹性形变的物体各部分之间,由于有弹力的相互作用具有的势能叫做弹性势能.
弹性势能为系统内物体共有.
弹簧弹性势能属于弹簧和相连的物体共有.
跳水板的弹性势能属于跳板和运动员共有.
生活中哪些现象能说明影响弹性势能的因素?如果有,举例说明,这些现象说明弹性势能与哪些因素有关?问题1:弹簧的弹性势能取决于哪些因素?请设计简单实验定性探究弹性势能与什么因素有关.
你用到哪些实验器材?
实验现象如何说明弹性势能与哪些因素有关?
生活中哪些现象能说明影响弹性势能的因素?如果有,举例说明.思索:某同学根据如下现象说明弹性势能的影响因素:
情景1:将一根弹簧用手施加压力压缩,发现形变量越大,手感受到的反作用越大,据此认为形变量越大,弹性势能越大.
情景2:自行车电动车车座下安装有很硬的弹簧,支撑很大的重量.说明弹性势能很大.
你认为该同学的判断是否合理?并说明理由弹性势能的决定因素
弹簧形变量x
劲度系数相同时,形变量越大,弹性势能越大.
劲度系数k
形变量相同,弹簧的劲度系数越大,弹性势能越大.二、探究势能的表达式1.量纲分析 Ep∝kpxq
k :1N·m-1=1kg·m·s-2·m-1=1kg·s-2
形变量 x:m
kpxq: kgp·s-2p·mq
Ep :1J=1N·m=1kg1·m2·s-2 kpxq:kgp·mq·s-2p
Ep: kg1·m2·s-2
得方程组 p=1
-2p=-2
q=2
∴ Ep∝kx2
2.弹力做功
(1)弹力做功和弹性势能有什么关系?
(2)弹力是变力,如何计算弹力做功?梯形面积表示弹力对物体做的功,则x1x21/2·kx2是一个特殊的物理量具有弹性势能的特征三、弹性势能1. Ep=1/2·kx2
规定弹簧处于原长时,弹性势能为0
形变量相同时,硬弹簧比软弹簧具有更多的弹性势能。
对于同一个弹簧,弹簧的形变量(伸长量或压缩量)越大,弹簧的弹性势能越大。2. W=Ep1-Ep2=-(Ep2-Ep1)=-ΔEp
弹力做功等于弹性势能的减少量.
弹力做正功(W >0),弹性势能减少(Ep2 弹力做负功(W< 0),弹性势能增加
(Ep2>Ep1),其他形式能量转化为弹性势能
问题2:重力做功和弹力做功有什么共同点,又有什么不同点?说说你对这两种力做功的认识.
重力做功和弹力做功均和路径无关,这种力称为保守力,分别引入重力势能和弹性势能.重力做功等于重力势能的减少量,弹力做功等于弹性势能的减少量。势能属于系统共有.【例题 1】弹簧摆
轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中( )A.重力做正功,弹力不做功
B.重力做正功,弹力做正功
C.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做正功,弹力不做功
D.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做功不变,弹力做功发生变化C17【例题 2】如图所示,质量为m的物体静止于地面上,物体上表面固定劲度系数为k的轻质弹簧,用手缓慢提升弹簧上端,使物体升高h.求人做的功.解法一:
刚离地时mg=kl0离地后拉力F=mg
W=(h+h+l0)mg/2
=mg(h+mg/2k)
解法二:
重力势能增加
ΔEp1=mgh
形变量x=mg/k
弹性势能增加ΔEp2=1/2·kx2=(mg)2/2k
W =ΔEp1+ΔEp2
=mg(h+mg/2k)