（人教版）高中物理必修二第1部分 第七章 第5节 探究弹性势能的表达式
文档属性
| 名称 | （人教版）高中物理必修二第1部分 第七章 第5节 探究弹性势能的表达式 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 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 | 2020-04-30 22:42:49 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
应用创新演练
理解教材新知
把握热点考向
考向一
考向二
随堂基础巩固
第
七章
机械能守恒定律
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
第 5
节
探究弹性势能的表达式
1．定义
发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有 的相互作用而具有的能。
2．决定弹性势能大小相关因素的猜想
(1)猜想依据：弹性势能和重力势能同属 ，重力势能大小与物体的 和 有关，弹簧弹力与其
和 有关。
弹力
势能
重力
高度
劲度系数
形变量
[自学教材]
(2)猜想结论：弹性势能与弹簧的 和 有关，在弹簧的形变量l相同时，弹簧的劲度系数k越大，弹簧的弹性势能 。在弹簧劲度系数k相同时，弹簧形变量越大，弹簧弹性势能 。
劲度系数k
形变量l
越大
越大
3．弹性势能(变化)大小探究
(1)弹力做功特点：随弹簧 的变化而变化，还因
的不同而不同。
(2)弹力做功与弹性势能的关系：弹力做正功时，弹性势能 ，减少的弹性势能 弹力做的功；弹力做负功时，弹性势能 ，增加的弹性势能 克服弹力做的功。
形变量
弹簧
减少
等于
增加
等于
[重点诠释]
1．弹性势能的产生原因
(1)物体发生了弹性形变。
(2)各部分间的弹力作用。
2．弹性势能的影响因素
(1)弹簧的形变量x。
(2)弹簧的劲度系数k。
3．弹性势能的大小
(1)如图7－5－1所示，弹簧的劲度
系数为k，左端固定，不加外力时，右
端在A处，今用力F缓慢向右拉弹簧，
使弹簧伸长到B处，若规定弹簧自由
长度的弹性势能为零，则手克服弹簧弹力所做的功，等于弹簧的弹性势能。
图7－5－1
图7－5－2
4．弹性势能的相对性
(1)对于弹簧，我们可以规定其自由长度时的势能为零势能，把弹簧从零势能位置拉至某一位置的过程中，克服弹力所做的功就等于弹簧的弹性势能。
(2)弹簧在某一位置时的弹性势能是与零势能位置的选取有关的，即弹簧的弹性势能具有相对性，但弹性势能的变化与零势能位置的选取无关。
1．弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关 ( )
A．弹簧的长度 B．弹簧的劲度系数
C．弹簧的形变量 D．弹簧的原长
答案：BC
(1)如图7－5－3所示，O为弹簧的
原长位置。
①物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运
动(伸长)时，弹力做负功，弹性势能增大，
其他形式能转化为弹性势能。
②物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹力做正功，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能。
③弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为W＝－ΔEp。
图7－5－3
(2)弹性势能与重力势能的比较：
物理量
比较内容 弹性势能 重力势能
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
功能关系 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
联系 两种势能分别以弹力、重力的存在为前提，又由物体的相对位置来决定。同属机械能的范畴，在一定条件下可相互转化
2.如图7－5－4所示，在光滑水平地面上
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的作用下物
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小
B．弹簧的弹性势能逐渐增大
C．弹簧的弹性势能先增大后减小
D．弹簧的弹性势能先减小后增大
图7－5－4
解析：由物体处于静止状态可知，弹簧处于压缩状态，撤去F后物体在向右运动的过程中，弹簧的弹力对物体先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能应先减小后增大。
答案：D
[例1] 关于弹性势能，下列说法中正确的是 ( )
A．只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能，其他物体发生弹性形变时是不会有弹性势能的
B．弹簧伸长时有弹性势能，压缩时没有弹性势能
C．在弹性限度范围内，同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大
D．火车车厢底下的弹簧比自行车座底下的弹簧硬，则将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小
[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点：
(1)所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
(2)弹性势能的大小与劲度系数和形变量两个因素有关。
[答案] C
[借题发挥]
(1)提到弹性势能，不要仅仅想到弹簧的弹性势能，实际上所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
(2)弹性势能的大小与劲度系数和形变量两个因素有关。
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
解析：任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变，A、B正确；物体发生形变，若非弹性形变，则物体不具有弹性势能，C错；弹簧的弹性势能除了跟形变量有关，还跟弹簧的劲度系数有关，D错。
答案：AB
图7－5－5
[答案] 增大20 J 2 J
在上例中，若弹簧的质量为1 kg，其他条件不变，求物体重力势能的变化量和弹性势能的大小。
答案：增大15 J 2 J
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考向一
考向二
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第
七章
机械能守恒定律
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
第 5
节
探究弹性势能的表达式
1．定义
发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有 的相互作用而具有的能。
2．决定弹性势能大小相关因素的猜想
(1)猜想依据：弹性势能和重力势能同属 ，重力势能大小与物体的 和 有关，弹簧弹力与其
和 有关。
弹力
势能
重力
高度
劲度系数
形变量
[自学教材]
(2)猜想结论：弹性势能与弹簧的 和 有关，在弹簧的形变量l相同时，弹簧的劲度系数k越大，弹簧的弹性势能 。在弹簧劲度系数k相同时，弹簧形变量越大，弹簧弹性势能 。
劲度系数k
形变量l
越大
越大
3．弹性势能(变化)大小探究
(1)弹力做功特点：随弹簧 的变化而变化，还因
的不同而不同。
(2)弹力做功与弹性势能的关系：弹力做正功时，弹性势能 ，减少的弹性势能 弹力做的功；弹力做负功时，弹性势能 ，增加的弹性势能 克服弹力做的功。
形变量
弹簧
减少
等于
增加
等于
[重点诠释]
1．弹性势能的产生原因
(1)物体发生了弹性形变。
(2)各部分间的弹力作用。
2．弹性势能的影响因素
(1)弹簧的形变量x。
(2)弹簧的劲度系数k。
3．弹性势能的大小
(1)如图7－5－1所示，弹簧的劲度
系数为k，左端固定，不加外力时，右
端在A处，今用力F缓慢向右拉弹簧，
使弹簧伸长到B处，若规定弹簧自由
长度的弹性势能为零，则手克服弹簧弹力所做的功，等于弹簧的弹性势能。
图7－5－1
图7－5－2
4．弹性势能的相对性
(1)对于弹簧，我们可以规定其自由长度时的势能为零势能，把弹簧从零势能位置拉至某一位置的过程中，克服弹力所做的功就等于弹簧的弹性势能。
(2)弹簧在某一位置时的弹性势能是与零势能位置的选取有关的，即弹簧的弹性势能具有相对性，但弹性势能的变化与零势能位置的选取无关。
1．弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关 ( )
A．弹簧的长度 B．弹簧的劲度系数
C．弹簧的形变量 D．弹簧的原长
答案：BC
(1)如图7－5－3所示，O为弹簧的
原长位置。
①物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运
动(伸长)时，弹力做负功，弹性势能增大，
其他形式能转化为弹性势能。
②物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹力做正功，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能。
③弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为W＝－ΔEp。
图7－5－3
(2)弹性势能与重力势能的比较：
物理量
比较内容 弹性势能 重力势能
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
功能关系 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
联系 两种势能分别以弹力、重力的存在为前提，又由物体的相对位置来决定。同属机械能的范畴，在一定条件下可相互转化
2.如图7－5－4所示，在光滑水平地面上
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的作用下物
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小
B．弹簧的弹性势能逐渐增大
C．弹簧的弹性势能先增大后减小
D．弹簧的弹性势能先减小后增大
图7－5－4
解析：由物体处于静止状态可知，弹簧处于压缩状态，撤去F后物体在向右运动的过程中，弹簧的弹力对物体先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能应先减小后增大。
答案：D
[例1] 关于弹性势能，下列说法中正确的是 ( )
A．只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能，其他物体发生弹性形变时是不会有弹性势能的
B．弹簧伸长时有弹性势能，压缩时没有弹性势能
C．在弹性限度范围内，同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大
D．火车车厢底下的弹簧比自行车座底下的弹簧硬，则将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小
[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点：
(1)所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
(2)弹性势能的大小与劲度系数和形变量两个因素有关。
[答案] C
[借题发挥]
(1)提到弹性势能，不要仅仅想到弹簧的弹性势能，实际上所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
(2)弹性势能的大小与劲度系数和形变量两个因素有关。
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
解析：任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变，A、B正确；物体发生形变，若非弹性形变，则物体不具有弹性势能，C错；弹簧的弹性势能除了跟形变量有关，还跟弹簧的劲度系数有关，D错。
答案：AB
图7－5－5
[答案] 增大20 J 2 J
在上例中，若弹簧的质量为1 kg，其他条件不变，求物体重力势能的变化量和弹性势能的大小。
答案：增大15 J 2 J