7.5《探究弹性势能的表达式》(33张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.5《探究弹性势能的表达式》(33张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.6MB | ||
| 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 | 2019-05-12 07:53:38 | ||
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文档简介
7.5探究弹性势能的表达式
如果物体在力作用下能量发生了变化，那么力一定对物体做了功。
货物在起重机的作用下重力势能增加了
列车在机车牵引下动能增加了
握力器在手的压力下弹性势能增加了
温故知新
探究重力势能表达式的过程是怎样的？
（1）猜想:重力势能大小可能与哪些因素有关。
（2）重力势能表达式研究方法：利用重力势能与重力做功的关系。
（3）计算重力做功，分析概括得出表达式。
重力势能
重力做功
WG=-ΔEP
思考：什么是弹性势能？
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，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。
思考：弹性势能的大小与哪些因素有关？（以弹簧为例）
二、探究弹性势能的表达式
猜想：
思考：弹性势能的大小与哪些因素有关？（以弹簧为例）
二、探究弹性势能的表达式
猜想：
设计实验方案：
弹簧的形变量
弹簧的劲度系数
两根劲度系数不同的弹簧，两块小木块。
（一）验证弹性势能与形变量有关
在一水平面上，同一弹簧，形变量不同，压同一木块，释放后木块被弹出去的距离相同吗？
（二）验证弹性势能与劲度系数有关
两劲度系数不同的弹簧，同样的形变量，压两形状质量相同的木块。哪个弹簧弹出的木块距离大？
?
最远
较大
硬弹簧2
较远
较大
软弹簧1
1.与弹簧形变量有关
最短
较小
软弹簧1
实验结论
物块滑行距离
压缩状态
弹簧状态
2.与弹簧劲度系数有关
物体的弹性形变量越大，弹性势能越大。
物体的“硬度”（劲度系数）越大，弹性势能越大。
二、探究弹性势能的表达式
弹性势能的大小与劲度系数和 弹簧的形变量大小有什么定量关系？
1、弹性势能的影响因素
2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？
重力做功
小球重力势能减少
小球克服重力做功
小球重力势能增加
弹力做负功
弹力做正功
弹簧弹性势能增加
弹簧弹性势能减少
结论：弹簧弹性势能的减少量等于弹力做的功。
弹簧弹性势能的增加量等于克服弹力做的功。
重力势能
小球下降 小球上升
弹性势能
用力将弹簧拉开 松手后弹簧收缩
怎样计算弹簧弹力做的功？
重力做的功都可以简单地用重力与物体在竖直方向移动距离的乘积来表示。
类比重力
能直接用W=Flcosα来求W拉？
W拉=EP
F拉=F=kl为变力
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋F4Δl4＋F5Δl5
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋……＋FnΔln
怎样求弹力做的功？
如何把求变力做的功转化为求恒力做的功？
怎样计算这个求和公式？
联想：匀变速直线运动的位移与速度的关系
F拉 = k l
弹簧拉力所做的功等于图线与横轴所围图形的面积
3.弹性势能的表达式
k:弹簧的劲度系数
EP:弹簧的弹性势能
l:弹簧的伸长量或压缩量
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
1.弹簧弹力做正功，弹性势能减少，
弹簧弹性势能的减少量等于弹力做的功。
弹簧弹力做负功，弹性势能增加，
弹簧弹性势能的增加量等于克服弹力做的功。
2.表达式:
三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
WF :弹力做的功
EP1:初态的弹性势能
EP2:末态的弹性势能
一、弹性势能:
二、弹簧的弹性势能的表达式
三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
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
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，叫做弹性势能。
教材附注指出：“学习这节时，要着重体会探究的过程和所用的方法，不要求用弹性势能的表达式解题。”
1、我们的探究的过程是怎样的？
（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）弹性势能与弹力做功有什么关系？
（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
在本节课的探究活动中，采用类比研究方法的地方主要有：
①?研究弹性势能的出发点，将重力势能与弹性势能类比。讨论重力势能从分析重力做功入手，讨论弹性势能则从分析弹力做功入手。
②?弹性势能表达式中相关物理量的猜测，将重力势能与弹性势能、重力与弹力类比。重力势能与物体被举起的高度有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸的长度有关。弹力与重力的变化规律不一样，弹性势能与重力势能的表达式很可能也不一样。
类比，就是将同类型的事物或问题进行对比，从中找出规律性的东西。类比的方法，是物理学中一种重要的研究方法。
③?计算拉力所做的功，与计算匀变速直线运动的位移类比。计算匀变速直线运动的位移时，将位移分成很多小段，每一小段的速度可近似认为相等，物体在整个过程中的位移等于各小段位移之和。计算拉力所做的功，可将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段的拉力可近似认为是不变的，拉力在整个过程中的功等于各小段功之和。
④?计算各小段功的求和式，将由v—?t图象求位移与由
F—l图象求功类比。v—?t图象下的相关面积表示位移， F—l图象下的相关面积则表示功。
1.（双）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，都一定发生了弹性形变 C.物体只要发生形变就一定有弹性势能 D.弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关
AB
CD
2. （双）以下关于弹性势能的说法正确的是（ ）
A.形变的物体都具有弹性势能
B.形变越大的物体具有的弹性势能越大
C.形变的物体可能没有弹性势能
D.具有弹性势能的物体可能同时具有重力势能
3. （双）一物体以初速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，下列说法正确的是：（ ）
A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比
B.物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等
C.弹力做正功，弹簧的弹性势能减小
D.弹力做负功，弹簧的弹性势能增加
BD
4.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
A
5.在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧速度减为零时( )
A．物体的重力势能最大
B．物体的动能最大
C．弹簧的弹性势能最大
D．弹簧的弹性势能最小
C
6.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
C
7.将弹簧拉长或压缩x，弹力大小变化相同，关于弹力做功和弹性势能变化的正确说法是（ ）
A.拉长时弹力做正功，弹性势能增加；压缩时弹力做负功，弹性势能减小；
B.拉长和压缩时弹性势能均增加；
C.拉长或压缩x时，弹性势能改变相同；
D.形变量相同时，弹性势能与劲度系数有关
BCD
8. （双）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.重力对人做负功
B.人的重力势能增加了 C.“蹦极”绳对人做负功
D.“蹦极”绳的弹性势能增加了
CD
9.如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。
撑杆中的弹性势能
如果物体在力作用下能量发生了变化，那么力一定对物体做了功。
货物在起重机的作用下重力势能增加了
列车在机车牵引下动能增加了
握力器在手的压力下弹性势能增加了
温故知新
探究重力势能表达式的过程是怎样的？
（1）猜想:重力势能大小可能与哪些因素有关。
（2）重力势能表达式研究方法：利用重力势能与重力做功的关系。
（3）计算重力做功，分析概括得出表达式。
重力势能
重力做功
WG=-ΔEP
思考：什么是弹性势能？
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，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。
思考：弹性势能的大小与哪些因素有关？（以弹簧为例）
二、探究弹性势能的表达式
猜想：
思考：弹性势能的大小与哪些因素有关？（以弹簧为例）
二、探究弹性势能的表达式
猜想：
设计实验方案：
弹簧的形变量
弹簧的劲度系数
两根劲度系数不同的弹簧，两块小木块。
（一）验证弹性势能与形变量有关
在一水平面上，同一弹簧，形变量不同，压同一木块，释放后木块被弹出去的距离相同吗？
（二）验证弹性势能与劲度系数有关
两劲度系数不同的弹簧，同样的形变量，压两形状质量相同的木块。哪个弹簧弹出的木块距离大？
?
最远
较大
硬弹簧2
较远
较大
软弹簧1
1.与弹簧形变量有关
最短
较小
软弹簧1
实验结论
物块滑行距离
压缩状态
弹簧状态
2.与弹簧劲度系数有关
物体的弹性形变量越大，弹性势能越大。
物体的“硬度”（劲度系数）越大，弹性势能越大。
二、探究弹性势能的表达式
弹性势能的大小与劲度系数和 弹簧的形变量大小有什么定量关系？
1、弹性势能的影响因素
2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？
重力做功
小球重力势能减少
小球克服重力做功
小球重力势能增加
弹力做负功
弹力做正功
弹簧弹性势能增加
弹簧弹性势能减少
结论：弹簧弹性势能的减少量等于弹力做的功。
弹簧弹性势能的增加量等于克服弹力做的功。
重力势能
小球下降 小球上升
弹性势能
用力将弹簧拉开 松手后弹簧收缩
怎样计算弹簧弹力做的功？
重力做的功都可以简单地用重力与物体在竖直方向移动距离的乘积来表示。
类比重力
能直接用W=Flcosα来求W拉？
W拉=EP
F拉=F=kl为变力
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋F4Δl4＋F5Δl5
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋……＋FnΔln
怎样求弹力做的功？
如何把求变力做的功转化为求恒力做的功？
怎样计算这个求和公式？
联想：匀变速直线运动的位移与速度的关系
F拉 = k l
弹簧拉力所做的功等于图线与横轴所围图形的面积
3.弹性势能的表达式
k:弹簧的劲度系数
EP:弹簧的弹性势能
l:弹簧的伸长量或压缩量
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
1.弹簧弹力做正功，弹性势能减少，
弹簧弹性势能的减少量等于弹力做的功。
弹簧弹力做负功，弹性势能增加，
弹簧弹性势能的增加量等于克服弹力做的功。
2.表达式:
三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
WF :弹力做的功
EP1:初态的弹性势能
EP2:末态的弹性势能
一、弹性势能:
二、弹簧的弹性势能的表达式
三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
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
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，叫做弹性势能。
教材附注指出：“学习这节时，要着重体会探究的过程和所用的方法，不要求用弹性势能的表达式解题。”
1、我们的探究的过程是怎样的？
（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）弹性势能与弹力做功有什么关系？
（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
在本节课的探究活动中，采用类比研究方法的地方主要有：
①?研究弹性势能的出发点，将重力势能与弹性势能类比。讨论重力势能从分析重力做功入手，讨论弹性势能则从分析弹力做功入手。
②?弹性势能表达式中相关物理量的猜测，将重力势能与弹性势能、重力与弹力类比。重力势能与物体被举起的高度有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸的长度有关。弹力与重力的变化规律不一样，弹性势能与重力势能的表达式很可能也不一样。
类比，就是将同类型的事物或问题进行对比，从中找出规律性的东西。类比的方法，是物理学中一种重要的研究方法。
③?计算拉力所做的功，与计算匀变速直线运动的位移类比。计算匀变速直线运动的位移时，将位移分成很多小段，每一小段的速度可近似认为相等，物体在整个过程中的位移等于各小段位移之和。计算拉力所做的功，可将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段的拉力可近似认为是不变的，拉力在整个过程中的功等于各小段功之和。
④?计算各小段功的求和式，将由v—?t图象求位移与由
F—l图象求功类比。v—?t图象下的相关面积表示位移， F—l图象下的相关面积则表示功。
1.（双）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，都一定发生了弹性形变 C.物体只要发生形变就一定有弹性势能 D.弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关
AB
CD
2. （双）以下关于弹性势能的说法正确的是（ ）
A.形变的物体都具有弹性势能
B.形变越大的物体具有的弹性势能越大
C.形变的物体可能没有弹性势能
D.具有弹性势能的物体可能同时具有重力势能
3. （双）一物体以初速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，下列说法正确的是：（ ）
A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比
B.物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等
C.弹力做正功，弹簧的弹性势能减小
D.弹力做负功，弹簧的弹性势能增加
BD
4.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
A
5.在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧速度减为零时( )
A．物体的重力势能最大
B．物体的动能最大
C．弹簧的弹性势能最大
D．弹簧的弹性势能最小
C
6.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
C
7.将弹簧拉长或压缩x，弹力大小变化相同，关于弹力做功和弹性势能变化的正确说法是（ ）
A.拉长时弹力做正功，弹性势能增加；压缩时弹力做负功，弹性势能减小；
B.拉长和压缩时弹性势能均增加；
C.拉长或压缩x时，弹性势能改变相同；
D.形变量相同时，弹性势能与劲度系数有关
BCD
8. （双）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.重力对人做负功
B.人的重力势能增加了 C.“蹦极”绳对人做负功
D.“蹦极”绳的弹性势能增加了
CD
9.如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。
撑杆中的弹性势能