物理：探究弹性势能的表达式 课件（新人教版必修2）

(共17张PPT)
5.5《探究弹性势能
的表达式》
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
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。
2、弹簧的形变量？
1、猜想：弹性势能的大小可能与哪几个物理量有关？（类比重力势能）
二、探究弹性势能的表达式
1、劲度系数？
WG=mgh1-mgh2=mg(h1-h2)
重力
高度差
弹力：F=kx
形变量 ： x
实验验证
实验方案：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？

弹性势能的大小与劲度系数和
弹簧的形变量大小有什么关系？
重力势能
小球下降 小球上升
重力做功 小球克服重力做功
小球重力势能减少 小球重力势能增加
2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？
弹性势能
用力将弹簧拉开 松手后弹簧收缩
拉力克服弹力做功（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
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
回忆：怎样计算这个求和式？
联想
o
t
v
vo
o
t
v
vo
o
t
v
vo
o
t
v
vo
拉力做功的计算方法
o
l
F
o
l
F
o
l
F
o
l
F
求变力做功的方法：
=
4、弹簧的弹性势能的表达式
说明：
(1) L为弹簧的伸长量或压缩量。
(2) L , EP具有相对性，零势能点可任意选取。
一般规定弹簧在原长时，即伸长量或压缩量为零时弹簧的弹性势能为0.
EP =
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
小结：
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
EP =
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，不要求掌握探究的结论，更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。