2019人教版物理必修二7.5 探究弹性势能的表达式(21张PPT)
文档属性
| 名称 | 2019人教版物理必修二7.5 探究弹性势能的表达式(21张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 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 | 2019-05-11 23:10:51 | ||
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文档简介
新课标人教版
《高中物理》
必修２
7.5《探究弹性势能
的表达式》
7.5 探究弹性势能的表达式
一.弹性势能的概念
二.探究弹性势能的表达式
三.弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
一、弹性势能
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
1、弹簧的伸长量
2、劲度系数
1、弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关？（类比、猜想）
2、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系？（类比、进一步建构功能关系思想）
二、探究弹性势能的表达式
W外→ΔE弹
弹力做功和弹性势能变化的关系
重力做功
弹力势能的变化
重力势能的变化
弹力做功
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
重力势能与高度成正比, 弹性势能与形变量成正比吗?
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
弹力做功
如何把求变力做的功转化为求恒力做的功
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋F4Δl4＋F5Δl5
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋……＋FnΔln
怎样求弹力做的功？
怎样计算这个求和公式？
F拉=F =k l
W1=F1ΔL1 , W2=F2ΔL2 , W3=F3ΔL3 …
回顾 ：匀变速直线运动的位移与速度关系
弹性势能的表达式
F拉 = k l
拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积
W=S面积
4、弹簧的弹性势能的表达式
说明：
(1)一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能
为零
(2)L为弹簧的伸长量或压缩量
(3)L , EP具有相对性
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
弹性势能与重力势能的异同
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 一方面与重力做功相关，另一方面随高度变化而变化，因而叫做物体的重力势能
相对性 弹性势能与零势能位置选取有关，通常选自然长度时，势能为零 重力势能的大小与零势能面的选取有关，但变化量与参考面的选取无关
系统性 弹性势能是弹簧本身具有的能量 重力势能是物体与地球这一系统所共有的
与力做
功的关系 弹性势能的变化等于克服弹力所做的功 重力势能的变化等于克服重力所做的功
1、我们的探究过程是怎样的？
（1）提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？
（2）猜想:弹性势能可能与哪些因素有关？
（3）弹性势能与做功有什么关系？
（4）怎样计算拉力的功？
（5）得出探究结果
2、探究方法
猜想与假设.类比.迁移.微元.图象.数学推理等,这些都是科学探究的一般研究方法
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
提示:由弹性势能的定义和相关因素进行 判断。
(AB)
例2 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3 弹簧自然长度在0点，右侧有个质量不计的小球，当用力拉至B点释放后，小球将在B、A间左右振动起来，试分析小球由B→A的振动过程中的弹性势能变化．
例4 如图7—5—3所示，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，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
B
例4 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。
解析 拉力F与弹簧的伸长量l成正比，故在F—l图象中是一条倾斜直线，如图5—33所示，直线下的相关面积表示功的大小。其中，线段OA下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功W1，线段AB下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功W2。显然，两块面积之比为1︰3，即W1︰W2=1︰3。
选做题
点悟 上述解法采用了教材探究弹性势能表达式的研究方法，即应用F—l图象直观地进行分析。若记得弹性势能的表达式，也可由弹性势能的表达式进行计算。由于拉力做功增加了弹簧的弹性势能，故有
?
? ?
所以，W1与W2的比值
?W1︰W2=
︰
︰
︰
︰
︰
=1︰3。
-
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
?
《高中物理》
必修２
7.5《探究弹性势能
的表达式》
7.5 探究弹性势能的表达式
一.弹性势能的概念
二.探究弹性势能的表达式
三.弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
一、弹性势能
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
1、弹簧的伸长量
2、劲度系数
1、弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关？（类比、猜想）
2、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系？（类比、进一步建构功能关系思想）
二、探究弹性势能的表达式
W外→ΔE弹
弹力做功和弹性势能变化的关系
重力做功
弹力势能的变化
重力势能的变化
弹力做功
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
重力势能与高度成正比, 弹性势能与形变量成正比吗?
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
弹力做功
如何把求变力做的功转化为求恒力做的功
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋F4Δl4＋F5Δl5
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋……＋FnΔln
怎样求弹力做的功？
怎样计算这个求和公式？
F拉=F =k l
W1=F1ΔL1 , W2=F2ΔL2 , W3=F3ΔL3 …
回顾 ：匀变速直线运动的位移与速度关系
弹性势能的表达式
F拉 = k l
拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积
W=S面积
4、弹簧的弹性势能的表达式
说明：
(1)一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能
为零
(2)L为弹簧的伸长量或压缩量
(3)L , EP具有相对性
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
弹性势能与重力势能的异同
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 一方面与重力做功相关，另一方面随高度变化而变化，因而叫做物体的重力势能
相对性 弹性势能与零势能位置选取有关，通常选自然长度时，势能为零 重力势能的大小与零势能面的选取有关，但变化量与参考面的选取无关
系统性 弹性势能是弹簧本身具有的能量 重力势能是物体与地球这一系统所共有的
与力做
功的关系 弹性势能的变化等于克服弹力所做的功 重力势能的变化等于克服重力所做的功
1、我们的探究过程是怎样的？
（1）提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？
（2）猜想:弹性势能可能与哪些因素有关？
（3）弹性势能与做功有什么关系？
（4）怎样计算拉力的功？
（5）得出探究结果
2、探究方法
猜想与假设.类比.迁移.微元.图象.数学推理等,这些都是科学探究的一般研究方法
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
提示:由弹性势能的定义和相关因素进行 判断。
(AB)
例2 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3 弹簧自然长度在0点，右侧有个质量不计的小球，当用力拉至B点释放后，小球将在B、A间左右振动起来，试分析小球由B→A的振动过程中的弹性势能变化．
例4 如图7—5—3所示，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，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
B
例4 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。
解析 拉力F与弹簧的伸长量l成正比，故在F—l图象中是一条倾斜直线，如图5—33所示，直线下的相关面积表示功的大小。其中，线段OA下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功W1，线段AB下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功W2。显然，两块面积之比为1︰3，即W1︰W2=1︰3。
选做题
点悟 上述解法采用了教材探究弹性势能表达式的研究方法，即应用F—l图象直观地进行分析。若记得弹性势能的表达式，也可由弹性势能的表达式进行计算。由于拉力做功增加了弹簧的弹性势能，故有
?
? ?
所以，W1与W2的比值
?W1︰W2=
︰
︰
︰
︰
︰
=1︰3。
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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
?