7.5 探究弹性势能的表达式(27张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.5 探究弹性势能的表达式(27张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 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 08:01:27 | ||
图片预览
文档简介
1.重力做功有什么特点？什么叫重力势能？重力势能的表达式是怎样的？
2.重力做功与重力势能变化的关系是怎样的？
3.怎样理解重力势能的相对性、系统性？
知识回顾
1、功是能量转化的量度，弹簧弹力做功会引起什么能量变化？
问题与思考
2、物体的重力势能“mgh”与重力和高度有关。 “弹性势能”会与什么因素有关？
弹簧弹力的功与弹性势能的改变有何关系?
重力做正功：重力势能减少
重力做负功：重力势能增加
3、重力做的功等于重力势能增量的负值；
7.5
探究弹性势能的表达式
撑杆跳高女皇伊辛巴耶娃
奥运会射箭冠军张娟娟
从能量角度看，以上图片中有什么共同特点？
它们之间有什么相同的吗？
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。
一、弹性势能的概念
发生弹性形变的物体，能够对外做功，具有一定的能量。
弹性势能可能与哪些因素有关？
1. 重力势能与物体被举起或下降的高度有关，那么弹性势可能与形变物体发生形变的程度有关。
2.还可能与…有关？
2、探究弹性势能的表达式
弹性势能和它们的关系是怎样的？
弹性势能的大小与形变量有关
弹性势能的大小与劲度系数有关
观察下图可知：
重力势能的表达式为
那么能不能类似的推出弹力所做的功？弹力所做的功如何计算？弹性势能的表达式是怎样的呢？
1. 我们知道重力做功为
Ep = mgh
2. 同时，我们已经得到弹性势能和形变量及劲度系数有关；
怎样求弹力做的功？
弹力做功可以转化为求拉力做功
怎样计算这个求和公式？
弹力做功
F拉=F =k l
弹性势能的表达式
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？
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋……＋FnΔln
弹力做功
F拉=F =k l
F拉 = k l
拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积
弹簧的伸长量或压缩量
弹簧的弹性势能
弹性势能的表达式
补充：一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零。
弹簧的劲度系数
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，叫做弹性势能。
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
课堂小结
1. 关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是（ ）
C
解析：弹性势能的大小具有相对性
课堂练习
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
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（ ）
D
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
谢 谢
WF＝EP1－EP2
弹力做的功
初态的弹性势能
末态的弹性势能
1.
2.一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零。
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
弹力做功
弹力势能的变化
1.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
2.表达式
在以上探究中我们规定，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．能不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零?
分析：因为对一确定的弹簧，其弹性势能的变化只与弹簧的形变量有关，因此我们也可以规定弹簧的任意长度时的势能为零势能，以此确定弹簧各个长度时的弹性势能值。
弹性势能的大小具有相对性。
教材中说：“在探究弹性势能的表达式时，可以参考对重力势能的讨论。”当物体处于参考平面时，重力势能为0；在参考平面上方，重力势能为正；在参考平面下方，重力势能为负。当弹簧的长度为原长时，弹簧的弹性势能为0；弹簧拉伸时，弹性势能为正；那么，弹簧压缩时弹性势能也为负值吗？为什么？
3. 在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg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50 N，如图7－5－5所示．求：
图7－5－5
(1)在木块下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量．
(2)弹簧的劲度系数(g取10 m/s?)
【答案】 (1)4.5 J (2)500 N/m
变式训练 一根弹簧的弹力—位移图线如图7－5－6所示，那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为( )
图7－5－6
A．3.6 J －3.6 J
B．－3.6 J 3.6 J
C．1.8 J －1.8 J
D．－1.8 J 1.8 J
C
2.重力做功与重力势能变化的关系是怎样的？
3.怎样理解重力势能的相对性、系统性？
知识回顾
1、功是能量转化的量度，弹簧弹力做功会引起什么能量变化？
问题与思考
2、物体的重力势能“mgh”与重力和高度有关。 “弹性势能”会与什么因素有关？
弹簧弹力的功与弹性势能的改变有何关系?
重力做正功：重力势能减少
重力做负功：重力势能增加
3、重力做的功等于重力势能增量的负值；
7.5
探究弹性势能的表达式
撑杆跳高女皇伊辛巴耶娃
奥运会射箭冠军张娟娟
从能量角度看，以上图片中有什么共同特点？
它们之间有什么相同的吗？
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。
一、弹性势能的概念
发生弹性形变的物体，能够对外做功，具有一定的能量。
弹性势能可能与哪些因素有关？
1. 重力势能与物体被举起或下降的高度有关，那么弹性势可能与形变物体发生形变的程度有关。
2.还可能与…有关？
2、探究弹性势能的表达式
弹性势能和它们的关系是怎样的？
弹性势能的大小与形变量有关
弹性势能的大小与劲度系数有关
观察下图可知：
重力势能的表达式为
那么能不能类似的推出弹力所做的功？弹力所做的功如何计算？弹性势能的表达式是怎样的呢？
1. 我们知道重力做功为
Ep = mgh
2. 同时，我们已经得到弹性势能和形变量及劲度系数有关；
怎样求弹力做的功？
弹力做功可以转化为求拉力做功
怎样计算这个求和公式？
弹力做功
F拉=F =k l
弹性势能的表达式
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？
W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋……＋FnΔln
弹力做功
F拉=F =k l
F拉 = k l
拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积
弹簧的伸长量或压缩量
弹簧的弹性势能
弹性势能的表达式
补充：一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零。
弹簧的劲度系数
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，叫做弹性势能。
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
课堂小结
1. 关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是（ ）
C
解析：弹性势能的大小具有相对性
课堂练习
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
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（ ）
D
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
谢 谢
WF＝EP1－EP2
弹力做的功
初态的弹性势能
末态的弹性势能
1.
2.一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零。
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
弹力做功
弹力势能的变化
1.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
2.表达式
在以上探究中我们规定，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．能不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零?
分析：因为对一确定的弹簧，其弹性势能的变化只与弹簧的形变量有关，因此我们也可以规定弹簧的任意长度时的势能为零势能，以此确定弹簧各个长度时的弹性势能值。
弹性势能的大小具有相对性。
教材中说：“在探究弹性势能的表达式时，可以参考对重力势能的讨论。”当物体处于参考平面时，重力势能为0；在参考平面上方，重力势能为正；在参考平面下方，重力势能为负。当弹簧的长度为原长时，弹簧的弹性势能为0；弹簧拉伸时，弹性势能为正；那么，弹簧压缩时弹性势能也为负值吗？为什么？
3. 在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg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50 N，如图7－5－5所示．求：
图7－5－5
(1)在木块下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量．
(2)弹簧的劲度系数(g取10 m/s?)
【答案】 (1)4.5 J (2)500 N/m
变式训练 一根弹簧的弹力—位移图线如图7－5－6所示，那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为( )
图7－5－6
A．3.6 J －3.6 J
B．－3.6 J 3.6 J
C．1.8 J －1.8 J
D．－1.8 J 1.8 J
C