高中物理7.5《探究弹性势能的表达式》课件（人教必修2）

欢迎进入物理课堂 第五节探究弹性势能的表达式 课标定位学习目标 1 知道探究弹性势能表达式的思路 2 理解弹性势能的概念 会分析决定弹性势能大小的相关因素 3 体会探究过程中的猜想 分析和转化的方法 4 领悟求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法 重点难点 弹力做功的计算方法及弹力做功与弹性势能变化的关系 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第五节 课前自主学案 课前自主学案 1 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势能叫做弹性势能 举例 卷紧的发条 拉长或压缩的弹簧 拉开的弓等都具有弹性势能 弹力 2 弹簧弹性势能的大小与 弹簧的 或 有关 二 弹力做功与弹性势能变化的关系1 弹力做正功时 弹性势能 弹力做负功时 弹性势能 2 弹力做的功等于弹性势能的 即W Ep Ep1 Ep2 劲度系数 伸长量 压缩量 减小 增加 减少量 核心要点突破 一 弹簧弹性势能的表达式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 2 根据胡克定律F k l画出F随 l变化的图线如图7 5 2所示 根据W F l知 图线与横轴所围的面积应等于F所做的功 即图7 5 2 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 关于弹簧的弹性势能 下列说法中正确的是 A 当弹簧变长时 它的弹性势能一定增大B 当弹簧变短时 它的弹性势能一定变小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 解析 选C 弹簧的弹性势能的大小 除了跟劲度系数k有关外 还跟它的形变量 拉伸或压缩的长度 有关 如果弹簧原来处在压缩状态 当它变长时 它的弹性势能应该先减小 在原长处它的弹性势能最小 所以A B D错误 C正确 二 弹力做功跟弹性势能变化的关系如图7 5 3所示 O为弹簧的原长处 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 其他形式的能转化为弹性势能 图7 5 3 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 Ep 特别提醒 弹力做功与弹性势能变化有唯一的对应关系 弹力做多少正 负 功 弹性势能减少 增加 多少 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图7 5 4所示 一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧 墙壁和物体间的弹簧被物体压缩 在此过程中以下说法正确的是 图7 5 4 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 弹簧的弹力做负功 弹性势能增加 解析 选BD 由功的计算公式W Flcos 知 恒力做功时 做功的多少与物体的位移成正比 而弹簧对物体的弹力是一个变力F kl 所以A不正确 弹簧开始被压缩时弹力小 弹力做的功也少 弹簧的压缩量变大时 物体移动相同的距离做的功多 故B正确 物体压缩弹簧的过程 弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反 所以弹力做负功 弹簧的压缩量增大 弹性势能增大 故C错误 D正确 三 弹性势能与重力势能的区别 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 关于弹性势能和重力势能 下列说法正确的是 A 重力势能属于物体和地球这个系统 弹性势能属于发生弹性形变的物体B 重力势能是相对的 弹性势能是绝对的C 重力势能和弹性势能都是相对的D 重力势能和弹性势能都是状态量 解析 选ACD 重力势能具有系统性 弹性势能只属于发生弹性形变的物体 故A对 重力势能和弹性势能都是相对的 且都是状态量 故B错 C D对 课堂互动讲练 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 精讲精析 由弹性势能的定义和相关因素进行判断 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于弹力作用而具有的势能 叫做弹性势能 所以 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 物体发生了形变 若是非弹性形变 无弹力作用 则物体就不具有弹性势能 弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外 还跟弹簧劲度系数的大小有关 正确选项为A B 答案 AB 误区警示 发生形变的物体不一定具有弹性势能 只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能 对此 必须有清醒的认识 变式训练1 2011年汕头高一检测 关于弹性势能 下列说法正确的是 A 发生弹性形变的物体都具有弹性势能B 只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能C 弹性势能可以与其他形式的能相互转化D 弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳 解析 选ACD 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 都具有弹性势能 故选项A正确 B错误 弹性势能跟重力势能一样 可以与其他形式的能相互转化 选项C正确 在国际单位制中 能的单位跟功的单位相同 都是焦耳 选项D正确 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 0kg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50N 如图7 5 5所示 求 图7 5 5 1 在木块下移0 10m的过程中弹性势能的增加量 2 弹簧的劲度系数 g取10N kg 思路点拨 本题的关键是表示出弹力做功 由于弹力是变力 不能直接用功的公式表示 但可由木块平衡 用力F与G表示弹力 从而表示出弹力的功 答案 1 4 5J 2 500N m 方法总结 弹性势能与重力势能等其他形式的能之间可以相互转化 弹性势能的变化量总等于弹力所做的功 变式训练2一根弹簧的弹力 位移图线如图7 5 6所示 那么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中 弹力做功和弹性势能的变化量为 图7 5 6 A 3 6J 3 6JB 3 6J 3 6JC 1 8J 1 8JD 1 8J 1 8J 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全